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《工程力学》教学大纲

2016-05-19 作者:管理员 点击次数:

Engineering Mechanics

课程编码:21A63016 学分:2.0 课程类别:专业任选课

计划学时:32 其中讲课:32 实验或实践:0 上机:0

适用专业:环境科学

推荐教材:张炳荣主编,《工程力学》,机械工业出版社,2003

参考书目:

1.齐威主编,《工程力学(I)》,大连理工大学出版社,2008

2.林巍主编,《工程力学(I)》,机械工业出版社,2001

课程的教学目的与任务

工程力学是一门技术基础课,它不仅为学习专业课程打下坚实的理论基础,而且为工程构件的设计提供必要的理论基础和计算方法。因此,通过本课程的学习,要求学生能较熟练地进行受力分析,培养学生对结构的受力情况、稳定情况;对构件的强度、刚度和稳定性的问题,具有明确的基本概念、必要的基础知识,比较熟练的计算能力和初步的实验分析能力。

课程的基本要求

1.简单的实际问题(包括工程问题)抽象出理论力学模型;熟悉工程中常见的约束的性质,能根据问题的具体条件从简单的物体系中恰当地选取分离体,并能正确地画出受力图;能熟练地计算力的投影和力矩;对力及力偶的性质有深刻的理解;掌握各种力系的简化方法,熟悉简化结果;能熟练地计算平面任意力系的主矢和主矩。

2.对平面问题要求熟练;理解滑动摩擦的概念和滑动摩擦力的性质,能熟练地求解考虑摩擦的平衡问题;掌掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法,能求点的运动轨迹,并能熟练地求解点的速度和加速度问题;对运动的相对性有清晰的概念,掌握运动的合成和分解的基本方法,能在具体问题中恰当地选取动点和动参考系,并能正确地运用点的速度合成定理和加速度合成定理去求解。

3.理解扭转的概念;掌握剪切虎克定律和剪应力互等定理 ;掌握圆轴扭转的剪应力及其强度条件;掌握圆轴扭转时的变形及其刚度条件;了解矩形截面杆扭转的主要结果 。

4.理解平面弯曲的概念;掌握剪力方程和弯矩方程;掌握剪力图和弯矩图弯矩的绘制;了解叠加法作弯矩图;掌握弯曲时的正应力公截面梁的剪应力;梁的正应力和剪应式;掌握矩形力强度条件;了解提高弯曲强度的措施。

5.理解应力状态、单元体、主应力和主平面的概念;掌握斜截面上的应力,主应力和主平面的确定;掌握广义虎克定律;了解体积改变比能和形状改变比能;理解强度理论的概念;掌握拉(压)与弯曲组合时应力和强度计算

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议(含课内实验)

第一章 静力学基本概念和物体的受力分析 建议学时:4

[教学目的与要求]掌握静力学公理及推论。掌握常见约束形式及其约束反力特点。掌握物体的受力分析方法和受力图作法。

[教学重点与难点]约束和约束反力;物体的受力分析和受力图。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅。

[授 课 内 容]

第一节 力和刚体的概念

、力的概念

二、刚体的概念

第二节 静力学公理及其推论

、静力学公理

、静力学公理的推论

第三节 约束和约束反力

、约束和约束反力的概念

、常见约束的约束反力

第四节 物体受力分析和受力图

、物体的受力分析、作受力图

二、举例说明

第二章 平面力系 建议学时:6

[教学目的与要求]理解静力学基本概念

[教学重点与难点]平面力系的平衡条件;力系简化原理;熟练掌握平面力系的平衡条件,并能解决工程实际问题;平衡方程及其应用。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅

[授 课 内 容]

第一节力在轴上的投影和力对点的矩

一、力在轴上的投影

二、力对点的矩

第二节力偶矩、平面力偶系的简化

一、力偶和力偶矩

二、平面力偶系的简化

第三节平面力系的简化

一、力线平移定理

二、平面力系的简化

第四节平面力系的平衡条件和平衡方程式

一、平衡条件和方程式

二、应用举例

第五节平面力系平衡方程式应用举例

第六节物系平衡、静定与静不定概念

一、物系平衡概念和静系与静不定概念

二、应用举例

第三章 材料力学基本概念 建议学时:2

[教学目的与要求]掌握材料力学基本概念。

[教学重点与难点] 内力、截面法、应力、应变。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅。

[授 课 内 容]

第一节材料力学的任务

第二节变形固体及其基本假设

第三节内力、截面法、应力、应变

第四节杆件变形的基本形式

第四章 拉伸与压缩 建议学时:5

[教学目的与要求]掌握直杆受轴向拉伸与压缩时的应力、应变计算及强度交和方法。掌握材料受拉压 。

[教学重点与难点]轴向拉压时的强度计箅、变形计算;低碳钢的拉伸力学性能。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅。

[授 课 内 容]

第一节轴向拉伸与压缩的概念和实例

一、概念

二、实例

第二节轴向拉伸与压缩时杆件的内力与应力

一、轴力

二、横截面上的应力

第三节轴向拉伸与压缩时杆件的强度条件及其应用

第四节轴向拉伸与压缩杆件的变形计算(1/4学时)

一、线应变

二、虎克定律

第五节简单拉伸压缩的静不定问题

第六节材料受拉伸和压缩时的力学性能

一、低碳钢拉伸的力学性能

二、其它材料受拉伸的力学性能

三、材料受压缩时的力学性能

第七节安全系数和许用应力

第八节应力集中的概念

第五章 拉伸与压缩 建议学时:1

[教学目的与要求]了解剪切与挤压的概念及实用计算。

[教学重点与难点]基本概念、强度计算。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅。

[授 课 内 容]

第一节、剪切的概念及其实用计算

一、内力计算

二、剪应力的实用计算

三、剪切强度计算

第二节、挤压的概念及其实用计算

一、挤压应力的计算

二、挤压强度的计算

第六章 扭转 建议学时:4

[教学目的与要求]掌握杆件扭转变形时应力和变形的计算,强度校核和刚度校核方法。

[教学重点与难点]应力和变形的计算;强度问题和刚度问题。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅。

[授 课 内 容]

第一节扭转的概念及实例

第二节纯剪切与剪切胡克定律

一、纯剪切

二、剪切胡克定律

第三节圆轴扭转时的应力与变形

一、应力分析

二、应力分析

第四节圆轴扭转的强度与刚度条件

一、强度条件

二、刚度条件

第七章 弯曲内力与强度计算 建议学时:6

[教学目的与要求]掌握弯曲变形的内力计算及内力图画法。掌握弯曲变形的强度计算。

[教学重点与难点]剪力图和弯矩图的画法;弯曲强度条件。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅。

[授 课 内 容]

第一节平面弯曲的概念和实例

第二节梁的内力一剪力和弯矩

第三节剪力图和弯矩图

第四节载荷集度、剪力和弯矩间的关系

第五节纯弯曲梁横截面上的正应力

第六节梁弯曲正应力强度条件及其应用

第七节弯曲剪应力

第八节提高梁的弯曲强度的措施

第八章 弯曲变形与刚度计算 建议学时:2

[教学目的和要求]了解弯曲变形。掌握叠加法求变形。简单静不定梁的解法

[教学重点和难点]叠加法求变形。

[教 授 方 法]以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅。

[教 学 内 容]

第一节梁的挠度与转角

第二节挠曲线的微分方程

第三节用积分法求梁的变形

第四节用叠加法求梁的变形

第五节梁的刚度校核、提高梁的刚度的主要措旌

第六节简单静不定梁的解法

第九章 应力状态和强度理论 建议学时:2

[教学目的和要求] 理解应力状态的基本概念。掌握平面应力状态的应力分析。

掌握四种强度理论。

[教学重点和难点]平面应力状态应力分析的解析法,强度理论的应用。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,以作业和辅导答疑为辅。

[教 学 内 容]

第一节点应力状态的概念

第二节平面应力状态分析一解析法

一、任意斜截面上的应力

二、主平面

三、最大剪应力

四、两个相互垂直截面上应力的关系

第三节平面应力状态分析的图解法一应力圆

第四节三向应力状态简介

第五节广义虎克定律

第六节强度理论及其应用

撰稿人: 苏晓成 审核人:张明亮

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