《工程力学》课程标准

课程标准

计划学时：72

单位：机电汽车工程学院

安徽文达信息工程学院

二○一七年六月

工程力学

页脚内容0

一、基本情况

二、课程概述

（一）课程性质地位

该课程是四年制本科专业基础课程。工程力学涵盖了原有理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容。通过对《工程力学》的学习，学生可以掌握如何对处于静定平衡状态的物体进行静力分析和对构件进行强度、刚度和稳定性的分析。这门课以《高等数学》、《大学物理》为基础，也是进一步学习《机械原理》、《机械设计》等其它专业课程的基础。《工程力学》课程在机械设计专业人才培养计划中占有举足轻重的地位，是衔接基础课程与专业课程的纽带。

（二）课程基本理念

1、指导思想

以学院“人才培养方案”为依据，以培养“基础扎实、专业面宽、重应用、强素质”的应用型人才为出发点，遵循技术应用型本科生成才规律，树立专业指向、能力本位、个性发展理念，突出学生主体地位，运用所学的工程力学知识来发现、分析和处理实际问题。

2、基本原则

以机械设计专业就业岗位需求为目标，遵循认知规律，采用理论和实践相结合的教学方式，深入浅出，发挥学生主体意识，提高教学效果，在获得机械设计专业所需要的工程力学知识的同时，增强能力、提高素质。

（三）课程设计思路

1、框架设计

以本课程的基本理念为指导，按照专业基础实用的原则进行课程设计，以工程力学的基本概念

页脚内容1

和基本公理为基础，对工程构件进行受力分析和强度校核，通过实验操作巩固理论知识。

2、内容安排

本课程共分三大模块：静力学；材料力学；运动学与动力学。第一模块分两大任务：静力学基本概念和力系。第二模块设一大任务，两条线索，一是载荷作用方式，二是外力-内力-内力图-应力-强度条件及应用。本模块设有3个实验，安排六个课时，通过实验引出相关内容。第三模块主要引导学生自学。

3、学时分配

本课程教学课时共72学时，4.5学分，其中理论教学66学时，实践教学6学时，教学安排在第3学期。

4、教学实施

课堂教学要确保教学大纲的教学要求和教学内容的完成。为了加强基础知识的教学，必须在教学中突出重点、抓住关键，解决难点。注意采用启发式教学方法，引导学生在课堂教学过程中开展积极的思维。学生学习工程力学，应在理解工程力学的基本概念和基本工程的基础上，学会应用所学的定理和公式去解决具体问题，因此，演算一定数量的习题，是巩固和加深理解所学知识的重要途径。加强直观教学是帮助学生更好地理解教学内容，提高教学效果的重要方法之一。教师在教学中应充分运用各种实物、模型等教具和挂图、教学录像片，并组织进行现场参观教学。同时应重视材料力学实验课这一教学环节的开设。

5、课程评价

采用理论考核与实践操作考核相结合、课终考核与过程考核相结合的评价方式进行综合评价，不仅注重最终的考核成绩，还关注在整个学习过程中所表现出来的学习主动性、积极性及团结协作精神，通过建立学习结果与学习过程并重的评价机制，引导学生养成良好的学习习惯。通过专家督导、同行评价和学生反馈等方法对教的过程和学的效果进行综合评价。

三、课程目标

（一）总体目标

通过学习，获得汽车主要总成和机构功用、结构特点、连接关系及工作原理的基本知识，能完成汽车主要总成和机构的拆装，经历“汽车构造”课程的学习过程，熟悉结构原理，具备一定的实际操作能力，具有运用专业基本理论和方法去发现、分析、处理岗位实际问题的意识和品质，具备与相应的专业素养。

页脚内容2

（二）分类目标

1、知识与技能

（1）知识

①掌握工程力学的研究对象，研究方法；

②掌握一般构件的受力分析，受力图的绘制方法；

③熟练掌握平面力系的平衡原理、平衡方程和计算方法；

④掌握拉压、剪切、和弯曲等基本变形的概念和内力计算；

⑤熟练掌握在不同变形情况下，杆件强度、刚度和稳定性的概念与计算；

⑥熟练掌握材料应力分析方法及材料力学实验的基本知识。

（2）能力

①能利用静力平衡方程计算工程结构的支座反力和内力；

②能根据内力计算方法判断工程结构的危险截面；

③能对工程结构进行承载力的分析和计算；

④能根据结构特点合理布置荷载；

⑤能对工程结构进行材料、截面形状和尺寸的设计；

⑥能对工程结构的进行强度、刚度和稳定性校核.

（3）素质

①培养良好的思想品德、心理素质；

②培养良好的职业道德，包括爱岗敬业、诚实守信、遵守相关的法律法规等；

③培养良好的团队协作、协调人际关系的能力；

④培养对新知识、新技能的学习能力与创新能力；

2、过程与方法

（1）理论学习：经历课前预习、随堂听课、参与讨论、查找资料等学习过程，获得工程力学的基本知识。

（2）实践学习：经过理论引导、示范讲解、动手操作、讨论交流、归纳讲评等实践性教学环

页脚内容3

节，加深对工程力学基本变形强度校核的感性认识，掌握基本的操作方法，形成基本的操作技能。

（3）自主学习：经历访问与浏览网络课程，查阅图书馆资料等自主学习，增强自我学习的能力，进一步拓宽有关工程力学方面的知识。

3、情感态度与价值观

通过学习，形成与时俱进、勇于探索的实践精神，保持对新知识、新技术、新装备学习的渴望；养成一丝不苟、严谨求实的工作态度和不怕苦、不怕累、不怕脏，善于和他人沟通与协作，共同完成任务的团队意识；树立自主学习、刻苦钻研和善于实践的学习风气。

四、内容标准

（一）静力学基本概念和物体受力分析

1、内容要点

（1）静力学基本概念；

（2）静力学公理；

（3）约束和约束反力；

（4）物体的受力分析。

重点：静力学公理，熟悉各种常见约束的性质，掌握约束反力的画法，并能熟练地选取分离体，正确地画出受力图。

难点：准确理解静力学公理，明确和掌握约束的基本特征，正确画出约束反力即画出受力图。

2、教学要求

理解力的概念，刚体的概念；掌握静力学公理；掌握各种常见的约束的性质；对简单的物体系统能熟练地取出分离体并画出受力图。

3、过程方法

经历课堂多媒体学习，分析和讨论静力学的概念和公理，能分辨约束的类型及其特点，会绘制受力分析图。

4、考核评价

考核内容：对刚体进行受力分析，会分离研究对象，正确完整的绘制其受力图。

考核方法：课堂练习、课后作业、课终理论考核。

（二）平面力系

页脚内容4

1、内容要点

（1）平面汇交力系；

（2）力对点之矩；

（3）平面力偶系；

（4）平面任意力系。

重点：力线平移定理；平面任意力系向任一点简化，及简化结果分析；物体系统的平衡问题。

难点：平面任意力系向任一点简化；力系的主矢和主矩；物体系统的平衡问题。

2、教学要求

掌握力矩和力偶矩的概念，合力定理；掌握平面力偶的性质，力偶的合成；掌握力线平移定理，平面任意力系向任一点简化，一般力系的主矢和主矩，力系简化结果分析；掌握平面汇交力系，平面力偶系和平面任意力系的平衡条件与平衡方程，并能够正确应用之；掌握物体系统平衡方程的三种形式。并能够运用平衡方程解决一些工程实际问题。

3、过程方法

经历课堂多媒体学习，分析和讨论力矩和力偶的概念，以及力的平移定理，能正确分析平面力系的平衡问题。

4、考核评价

考核内容：平面汇交力系、平面力偶系、平面任意力系的平衡。

考核方法：课堂练习、课后作业、课终理论考核

（三）材料力学的基本概念

（1）材料力学的任务；

（2）变形固体的基本假设；

（3）杆件变形的基本形式；

（4）弹性杆件的内力与应力

重点：杆件变形的基本形式。

难点：材料力学的研究对象和研究方法。

2、教学要求

了解材料力学的任务和内容，变形固体的概念及基本假设。

页脚内容5

3、过程方法

经历课堂多媒体学习，分析讨论杆件变形的基本形式，理解变形固体的假设。

4、考核评价

考核内容：杆件的变形，杆件受力时的内力和应力。

考核方法：课堂提问、课后作业、课终理论考核。

（四）轴向拉伸与压缩

1、内容要点

（1）轴向拉伸、压缩的概念和实例；

（2）轴向拉伸、压缩时截面上的内力和应力；

（3）轴向拉伸、压缩时材料的力学性能；

（4）轴向拉伸、压缩时的强度计算。

重点：截面法及轴力图；正应力求解；拉压杆的变形计算及强度计算。

难点：轴力图；正应力求解；斜截面上的应力；拉压杆的变形计算及强度计算。

2、教学要求

理解轴向拉伸和压缩概念、掌握内力求解截面法及轴力图；掌握正应力求解；斜截面上的应力，了解剪应力互等运律；了解线应变，泊松比；理解胡克定律。

理解金属材料拉压时的基本力学性能；理解强度指标，塑性指标；理解材料的两种典型失效形式。了解安全系数，许用应力；掌握拉压杆的变形计算及强度计算。理解低碳钢拉伸和铸铁拉伸和压缩力学性能测定实验。

3、过程方法

经历实验，认识拉压杆变形时的力学性能的变化；经历课堂多媒体学习，分析杆件拉压时应力的变化，掌握拉压杆的强度校核。

4、考核评价

考核内容：拉压杆的力学性能；拉压杆的内力求解；拉压杆的强度计算。

考核方法：课堂提问、课后作业、实验操作、实验报告、课终理论考核。

（五）剪切与扭转

1、内容要点

页脚内容6

（1）剪切与扭转的概念和实例；

（2）剪切和挤压的实用计算；

（3）外力偶矩的计算、扭矩和扭矩图；

（4）圆轴扭转时的应力和强度计算；

（5）圆轴扭转时的变形和刚度计算；

（6）非圆截面杆扭转的概念。

重点：剪切和挤压的实用计算；圆轴扭转时横截面上的内力--扭矩；圆轴扭转时横截面上的剪应力及强度计算；圆轴扭转时的变形--扭转角及刚度计算。

难点：剪切胡克定律；扭矩图；圆轴扭转时横截面上的剪应力及强度计算；圆轴扭转时的变形--扭转角及刚度计算。

2、教学要求

理解剪切概念；了解；理解剪切面；理解挤压概念，挤压面，挤压应力；掌握剪切和挤压的实用计算。理解扭转概念；掌握圆轴扭转时横截面上的内力--扭矩，扭矩图；掌握圆轴扭转时横截面上的剪应力及强度计算；掌握圆轴扭转时的变形--扭转角及刚度计算；理解低碳钢，铸铁的扭转破坏实验。

3、过程方法

经历实验，认识轴在扭转时的变形特点；经历课堂多媒体学习，分析轴在剪切和挤压时的变形特点和受力特点，以及圆轴扭转时的受力特点和变形特点；通过课堂示例讲解和课堂练习，掌握变形时的强度计算。

4、考核评价

考核内容：剪切和挤压的实用计算；圆轴扭转时的扭矩图的绘制；圆轴扭转时的强度计算。

考核方法：课堂提问、课后作业、实验操作、实验报告、课终理论考核。

（六）弯曲

1、内容要点

（1）弯曲的概念和实例

（2）平面弯曲时梁的内力

页脚内容7

（3）剪力方程与弯矩方程、剪力图与弯矩图

（4）载荷集度、剪力和弯矩间的关系

（5）弯曲正应力和强度计算

（6）弯曲切应力和强度计算

（7）梁的挠曲线近似微分方程

（8）、提高梁抗弯性能的措施

重点：梁弯曲时横截面上的内力--剪力和弯矩及剪力图，弯矩图；纯弯曲时横截面上的正应力；梁的强度计算；提高梁弯曲强度的措施；梁的刚度计算。

难点：纯弯曲时横截面上的正应力；简单图形惯性矩；梁的强度计算；积分法求梁的变形；梁的刚度计算。

2、教学要求

了解梁的概念；了解梁的种类；理解平面弯曲的概念；掌握梁弯曲时横截面上的内力--剪力和弯矩及剪力图，弯矩图；掌握纯弯曲时横截面上的正应力；了解切应力；了解惯性矩；理解简单图形惯性矩；掌握梁的强度计算；掌握提高梁弯曲强度的措施；理解梁的变形；理解叠加法，积分法求梁的变形；理解梁的刚度计算。

3、过程方法

经历实验，认识梁弯曲时的受力特点和变形特点；经历课堂多媒体学习，分析梁弯曲时的应力；通过课堂示例，掌握梁弯曲时的强度计算和刚度计算。

4、考核评价

考核内容：梁弯曲时的剪力图和弯曲图的绘制；纯弯曲时的应力计算；梁的强度计算和刚度计算。

考核方法：课堂提问、课后作业、实验操作、实验报告、课终理论考核。

（七）应力状态分析和强度理论

1、内容要点

（1）应力状态的概念和实例

（2）用解析法分析二向应力状态

（3）用图解法分析二向应力状态

页脚内容8

（4）三向应力状态和广义胡克定律

（5）强度理论的基本概念

（6）四种常用的强度理论

重点：复杂应力状态下的最大正应力和最大剪应力的计算。。

难点：最大剪应力的计算；单元体和应力圆的一一对应关系；广义胡克定律的应用。

2、教学要求

了解应力状态的概念；掌握二向应力状态分析；了解三向应力状态分析的结论；了解广义虎克定律。

3、过程方法

经历课堂多媒体学习，分析各种复杂组合变形的应力状态；通过课堂示例，分析最大应力的计算。

4、考核评价

考核内容：最大应力的计算；广义胡克定律的应用。

考核方法：课堂练习、课后作业、课终理论考核。

（八）组合变形

1、内容要点

（1）组合变形的概念和实例；

（2）拉伸（压缩）与弯曲的组合

（3）截面核心；

（4）扭转与弯曲的组合；

（5）两相互垂直平面内的弯曲；

重点：直杆拉（压）与弯曲组合的强度计算；弯、扭组合时强度计算。

难点：弯、扭组合时强度计算。

2、教学要求

了解组合变形的概念；掌握直杆拉（压）与弯曲组合的强度计算；掌握弯、扭组合时强度计算。

3、过程方法

页脚内容9

经历课堂多媒体学习，分析组合变形的受力特点和变形特点；通过课堂示例，分析组合变形的强度计算。

4、考核评价

考核内容：拉压与弯曲组合的强度条件；弯曲与扭转时的强度条件。

考核方法：课堂练习、课后作业、课终理论考核。

（九）压杆稳定

1、内容要点

（1）压杆稳定的概念和实例

（2）细长压杆的临界力和欧拉公式

（3）压杆的临界应力及临界应力总图

（4）压杆的稳定计算

（5）提高压杆稳定性的措施

重点：两端铰支细长压杆的欧拉公式；柔度及压杆的分类；临界应力总图；压杆的稳定校核。

难点：临界应力总图的意义；杆件失稳方向的判定。

2、教学要求

了解压杆稳定的概念和重要性；掌握细长压杆的临界力计算；了解欧拉公式的适用范围和经验公式；掌握压杆稳定校核；了解提高压杆稳定性的措施。

3、过程方法

经历课堂多媒体学习，讨论压杆稳定重要性；分析压杆的临界应力；计算压杆的稳定。

4、考核评价

考核内容：压杆的临界力和临界应力的计算。

考核方法：课堂练习、课后作业、课终理论考核。

（十）点的运动学和刚体的基本运动

1、内容要点

（1）点的动力学

（2）刚体的平行移动

（3）刚体的定轴转动

页脚内容10

重点：平动及其特性；刚体定轴转动的特征、刚体的角速度、角加速度、定轴转动刚体内各点的速度和加速度。

难点：刚体定轴转动的特征、刚体的角速度、角加速度、定轴转动刚体内各点的速度和加速度。

2、教学要求

了解直角坐标和自然坐标法；了解点的速度加速度的概念；了解点的运动方程；切向加速度、法向加速度；掌握平动及其特性、刚体定轴转动的特征、刚体的角速度、角加速度、定轴转动刚体内各点的速度和加速度。

3、过程方法

经历多媒体学习，分析点的运动特点以及刚体的运动特点。

4、考核评价

考核内容：点的运动方程；刚体的定轴转动的速度和加速度的计算。

考核方法：课堂练习、课后作业、课终理论考核。

五、实施建议

（一）预修课程建议

“高等数学”、“大学物理”。

（二）课程教学实施总体方案

本课程教学课时共72学时，其中理论教学66学时，实践教学6学时。

根据场地和设备的实际情况，本课程教学形式为理论和实践相结合，以理论教学为主和实验教学为辅的教学形式。理论教学由1名主讲教师采用多媒体手段进行课堂集中授课。实践教学根据教学内容和学生人数，由1~2名教师共同完成。

“工程力学”课程教学实施总体安排见下表所示。

“汽车构造”课程教学实施总体安排

页脚内容11

建议首先使用国家专业统编教材，也可根据实际需要本专业国内领先高校最新主编出版的教材，或自编《工程力学》教材。

1、《工程力学》谢邦华杨国喜主编，南京大学出版社，2012年第1版。

2、《工程力学》，范钦珊主编，机械工业出版社，2003年

3、《工程力学计算机分析方法与应用》，张善元，中国建材工业出版社，1998

（四）教学考核评价

1、本课程是考试课程。

2、考核方式：本课程采用理论考试与实验操作相结合的方式进行考核。其中，理论考核包括期末考试（闭卷笔试）与平时成绩。

课程考核的成绩评定：以百分制计分，满分100分，最终成绩的构成为平时成绩占（20%）、实验操作考核成绩占（20%）、期末考试成绩占（60%）。

平时成绩，其中包括考勤，作业完成情况。

期末考试成绩，期末考试既要考查基本知识，基本理论，更要注意考查学生综合运用所学知识解决问题的能力要给学生自我发挥潜能的余地，引导学生从“死记硬背”中解脱出来，自觉地在培养创新精神和实践能力上下功夫。

3、期末考试命题要求：笔试命题要有一定的题量以及知识点覆盖面，并要体现重点；试题的难度要求及其比例为:识记占15%、理解占20%、掌握与应用占45%，分析与综合占20%。根据本课程的特点，建议命题采用计算题、分析题、选择题等题型。

（五）课程资源开发与利用

根据课程类型科学合理有效地使用包括现代信息技术在内的各种教学手段，相关的课程标准、教案、习题、实验（含实习与课程设计）指导、录像、参考文献等要上网开放，方便学生自主学习，并在网上建立良好通畅的师生沟通渠道。

页脚内容12

（六）教学保障

1、教师教学保障

（1）多媒体教室；

（2）材料力学实验室。

2、学生学习保障

（1）《工程力学》教材；

（2）《工程力学习题册册》；

（3）《工程力学实验指导书》；

（4）《工程力学实验报告》。

页脚内容13