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《工程力学》课程教学大纲

 

《工程力学》课程教学大纲

 

 

授课专业:物流工程专业、资冶类专业

 

学时数:63       学分:3.5

 

(1)课程性质和目的

 

本课程涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域,是工科类专业学生在学习《高等数学》等基础课程后的一门与工程技术联系极为密切的技术基础课程,其最基础的部分包括静力学材料力学。通过本课程的学习,使学生掌握静力学、材料力学的基本知识和方法,能正确地运用相关知识分析和解决工程实际问题,为《机械原理》、《机械设计》、《机械振动学》等各门课程的学习打下坚实的基础。

 

(2)课程教学内容

 

本课程包括静力学、材料力学二个部分:静力学系统地介绍物体在力系作用下的平衡规律;材料力学系统地介绍拉压杆、轴、梁的强度和刚度以及压杆的稳定问题,包括拉压杆、轴、梁在各种变形形式下的应力和变形分析,运用强度、刚度和稳定条件对构件进行计算分析等方面的理论和知识。

 

本课程重点:物体的受力分析;平面任意力系的平衡条件和平衡方程;拉压杆的拉压应力与变形;圆轴的扭转切应力与扭转变形;梁的弯曲正应力、弯曲切应力和弯曲变形;应力应变状态分析关于断裂的强度理论和关于屈服的强度理论组合变形压杆的临界载荷与临界应力

 

本课程难点:物体系的平衡问题;拉压杆、圆轴和梁的强度计算和刚度计算平面应力状态应力分析;强度理论的应用;组合变形的强度计算压杆稳定性的计算。

 

各章节的主要内容包括:

 

第一篇  静力学

 

第一章  静力学基本概念与物体受力分析4学时)

 

了解:平衡、刚体、力、力系、约束、二力杆等概念。

 

理解:静力学公理和约束的基本类型。

 

掌握:确定研究对象并画出受力图的方法。

 

第二章  汇交力系(3学时)

 

了解:汇交力系的相关定义和概念,例如:平面汇交力系、空间汇交力系、力的可传性、二力平衡原理等。

 

理解:汇交力系合成的几何法和解析法。

 

掌握:汇交力系的平衡条件、平衡方程及其应用。

 

第三章  力偶系(3学时)

 

了解:力偶系的相关定义和概念,例如:力偶、力偶作用面、力偶臂、平面力偶系、空间力偶系、力偶的等效条件、力偶的性质等。

 

理解:力对点的矩及力对轴的矩的计算;力偶系的合成。

 

掌握:力偶系的平衡条件、平衡方程及其应用。

 

第四章  平面任意力系(6学时)

 

了解:平面任意力系的分类及相关概念,例如:力的平移、简化中心、主矢、主矩等。

 

理解:平面任意力系简化方法。

 

掌握:平面任意力系的平衡条件、平衡方程及其应用。

 

第五章  空间任意力系(1学时)

 

了解:空间任意力系的分类:空间汇交力系、空间平行力系、空间力偶系等。

 

理解:空间任意力系向一点的简化空间任意力系的平衡条件及平衡方程。

 

掌握:

 

第六章  静力学专题——桁架、摩擦、重心(1学时)

 

了解:桁架的分类;滑动摩擦力、滑动摩擦系数、摩擦角、自锁现象、滚阻等基本概念。

 

理解:求解桁架内力的节点法和截面法;确定物体重心的方法;考虑摩擦力时物体和物体系的平衡问题。

 

掌握:

 

第二篇  材料力学

 

第七章  绪论(3学时)

 

了解:内力、正应力、切应力、正应变、切应变等基本概念

 

理解:材料力学的基本假设

 

掌握:截面法的应用

 

第八章  轴向拉伸与压缩(8学时)

 

了解:应力集中概念简单拉压静不定问题

 

理解:低碳钢的拉压应力-应变曲线;胡克定律;叠加原理。

 

掌握:拉压杆的许用应力与强度计算拉压杆的变形计算;连接件的强度计算

 

第九章  扭转(4学时)

 

了解:极惯性矩、抗扭截面系数、扭矩、扭力偶矩等基本概念。

 

理解:扭矩图;切应力互等定律;剪切胡克定律。

 

掌握:圆轴扭矩的计算方法;圆轴的扭转切应力与强度计算;圆轴的扭转变形与刚度计算。

 

第十章  弯曲内力(4学时)

 

了解:梁的类型。

 

理解:剪力、弯矩与分布载荷的微分关系。

 

掌握:剪力、弯矩的计算方法,画剪力图和弯矩图。

 

第十一章  弯曲应力(6学时)

 

了解:平面弯曲、中性轴、中性层等基本概念

 

理解:双对称截面梁的非对称弯曲正应力分析和强度计算;梁的合理强度设计。

 

掌握:弯曲正应力和弯曲切应力的计算方法;梁弯曲时的强度条件及强度计算;弯拉(压)组合变形的计算。

 

第十二章  弯曲变形(3学时)

 

了解:简单静不定梁

 

理解:梁的合理刚度设计

 

掌握:挠曲轴近似微分方程;积分法求梁的变形;叠加法求梁的变形。

 

第十三章  应力状态分析5学时)

 

了解:极值应力、主应力、应力圆等基本概念;复杂应力状态分析。

 

理解:应力与应变的关系与广义胡克定律。

 

掌握:平面应力状态应力分析的解析法和图解法。

 

第十四章  复杂应力状态强度问题6学时)

 

了解:关于断裂的强度理论;关于屈服的强度理论。

 

理解:承压薄壁圆筒的强度计算。

 

掌握:弯扭组合变形的计算;弯拉(压)扭组合变形的计算;强度理论的应用。

 

第十五章  压杆稳定问题5学时)

 

了解:失稳、稳定平衡、不稳定平衡、临界载荷等基本概念

 

理解:压杆稳定性的合理设计。

 

掌握:压杆的临界载荷与临界应力的计算;压杆稳定条件。

 

第十六章  疲劳强度问题1学时)

 

了解:循环应力、对称循环应力、脉动循环应力、疲劳极限、疲劳破坏等基本概念

 

理解:影响构件疲劳极限的主要因素。

 

掌握:

 

(3)课程教学的基本要求

 

    本课程教学采用课堂讲授、作业、课外自学、考试等多种方法组成。其中:

 

课堂讲授采用多媒体教学;包括老师课堂讲授、课堂讨论及汇报、课堂作业等部分;

 

作业:主要考核学生对每节课知识点的学习、复习、理解和掌握程度。习题分布情况大致如下:

 

                                                                   
 

章节

 
 

作业题量

 
 

第一章  静力学基本概念与物体受力分析

 
 

46

 
 

第二章  汇交力系

 
 

35

 
 

第三章  力偶系

 
 

35

 
 

第四章  平面任意力系

 
 

68

 
 

第五章  空间任意力系

 
 

12

 
 

第六章  静力学专题——桁架、摩擦、重心

 
 

12

 
 

第七章  绪论

 
 

34

 
 

第八章  轴向拉伸与压缩

 
 

810

 
 

第九章  扭转

 
 

46

 
 

第十章  弯曲内力

 
 

46

 
 

第十一章  弯曲应力

 
 

68

 
 

第十二章  弯曲变形

 
 

35

 
 

第十三章  应力状态分析

 
 

35

 
 

第十四章  复杂应力状态强度问题

 
 

35

 
 

第十五章  压杆稳定问题

 
 

35

 
 

第十六章  疲劳强度问题

 
 

12

 

 

考试:主要考核对工程力学基础知识的掌握程度,以及对所学知识的综合应用情况。以卷面成绩70%计入课程总成绩。考试题型为:选择题、填空题、作图题、计算题等。

 

 

课程成绩由平时成绩和期末成绩组成:课程成绩=平时成绩×30%﹢期末考试成绩×70%

 

                   
 

平时成绩30%

 
 

平时作业、考勤

 
 

15%

 
 

课堂作业

 
 

5%

 
 

课堂讨论及汇报

 
 

10%

 
 

期末考试70%

 
 

期末考试卷面成绩

 
 

70%

 

 

(4)建议教材及教学参考书

 

[1] 单辉祖. 工程力学,第1. 高等教育出版社,2004.

 

[2] 黄孟生. 工程力学. 中国电力出版社2012.

 

 
 

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