工程力学(60学时)

《工程力学》课程教学大纲

课程名称：工程力学

考核方式：考试课

学时：60

前导课程：

后续课程：

一、课程定位

1.课程性质

本课程系机械等工科专业的重要技术基础课,是研究结构受力及构件承载能力的课程,是工程技术人员必备的知识。它包括理论力学和材料力学两部份内容。

2.课程作用

课程作用是使学生具有对一般工程结构作受力分析的能力,对构件作强度,刚度计算和稳定性核算的能力,了解材料的主要力学性能并具有测试强度指标的初步能力。根据“以就业为导向，以教学为中心的”的教育理念,把工程力学课程定位在注重培养学生的工程实践能力、技术应用能力和社会适应能力上。同时提出在教学的各个环节强调理论联系实际的教学原则，即要培养学生运用理论知识解决工程中的实际问题的能力，又可有效地把知识转化为相应的工作能力和技能。使本课程为今后应用于压力容器和学习建筑结构、机械设计等后续课程打下必要的力学基础。

二、适用专业、课程代码

本课程大纲适用于焊接。

课程代码：。

三、课程教学目标

1.知识目标

（1）理解力学模型的建立

（2）掌握刚体系统平衡分析

（3）掌握杆件的强度分析

（4）理解超静定结构的分析

（5）理解焊缝结构力学分析

2.能力目标

（1）会应用力学概念对实际问题建模

（2）能够对实际问题抽象提炼进行理想状态分析

（3）能够综合实际问题作出比较准确的估算

3.素质目标

（1）培养良好的职业道德修养

（2）训练良好的团队精神

（3）具备自主学习能力，能通过信息数据库获取有关汽车电气系统的知识。

（4）具备一定的独立分析能力

四、课程教学设计

五、课程教学内容学时分配表

六、教学内容纲要

第一部分绪论

（一）教学内容和要求

初步了解工程力学的学习目的、内容和任务。

（二）教学建议（采用的教学方法与手段）

初步了解工程力学的学习目的、内容和任务

第二部分静力学基础理论

（一）教学内容和要求

理解平衡、刚体和力的概念；掌握静力学四个公理；掌握物体的受力分析画物体受力图。

（二）教学重点和难点

1.重点

静力学公理和基本约束

2.难点

铰链约束的受力分析

（三）教学建议（采用的教学方法与手段）

静力学的基本概念和公理是力学的基础，本章的重点是物体的受力分析和受力图。要求理解刚体、力、平衡、力系、平衡力系的概念；掌握基本公理、定律、约束及约束反力，讲清“作用与反作用”、“二力杆”的概念。

第三部分平面汇交力系

（一）教学内容和要求

掌握平面汇交力系的合成；能运用平衡条件求解平面汇交力系的平衡问题。

（二）教学重点和难点

1.重点

平面力的合成与分解，力系的合成。

2.难点

力分解的方向确定。

（三）教学建议（采用的教学方法与手段）

本章重点是平衡问题的解法。强调受力图的重要性，说明分力与投影的区别，通过例题来说明适当选择坐标系可以简化计算。本章是分析平衡问题的基础。重点应熟练掌握数解法。

第四部分力矩、平面力偶系

（一）教学内容和要求

掌握力矩的计算；理解力偶性质,理解力偶系的合成,学会应用力偶系平衡条件求解支座反力。

（二）教学重点和难点

1.重点

合力矩定理的运用

2.难点

平面力偶系平衡问题的应用

（三）教学建议（采用的教学方法与手段）

本章应明确力对点之矩，力偶的物理意义和性质，在计算时要注意力臂的确定，力矩和力偶的转向。讲课时指出力偶的力一样是力学中一个独立的物理量，不能用力代替，重点

是力矩和力偶的概念和力矩的计算。

第五部分平面一般力系

（一）教学内容和要求

理解平面一般力系的简化及简化结果；能较熟练应用平衡方程求解单个物体和物系的约束反力；掌握静滑动摩擦的分析计算,能分析考虑摩擦时物体的平衡问题。

（二）教学重点和难点

1.重点

平面任意力系的平衡

2.难点

带有摩擦时的任意力系平衡

（三）教学建议（采用的教学方法与手段）

平面一般力系是静力学中最主要最基本的内容，应详细讲述。重点是平面一般力系的简化理论和平面力系平衡方程的推导及灵活应用。物体系的平衡问题应举例说明如何选取脱离体，如何选择投影轴和力矩中心以简化计算。

第六部分空间力系、重心和形心

（一）教学内容和要求

力在空间轴上的投影；力对轴之矩及合力矩定理；；了解空间力系的平衡条件，空间汇交力系的平衡问题；能较熟练计算组合图形的形心坐标；重心、形心、组合图形的形心。

（二）教学重点和难点

1.重点

空间力系的分析，重心的确定

2.难点

不规则刚体重心的确定

（三）教学建议

本章重点是空间汇交力系和空间平行力系的平衡计算，难点是识图。可用直观教具培养学生的空间概念，熟练掌握力在各轴上的投影及对各轴之矩的计算。要讲清二次投影法。空间一般力系的平衡方程不需推导,平衡计算只需简单的了解。掌握物体重心和平面图形形心的概念及计算公式，掌握面积矩的概念及计算。重点是平面组合图形形心的求法。

第七部分轴向拉压杆件的强度计算

（一）教学内容和要求

了解轴向拉抻与压缩变形的受力特点和变形特点；理解内力的概念，掌握求内力的截面法及轴力图绘制方法；理解应力概念，掌握轴向拉抻与压缩杆件横截面上正应力的分布规律及强度条件；虎克定律及轴向拉压杆的变形计算方法；低碳钢、铸铁材料的应力—应变图及其主要特征，了解塑性材料和脆性材料在机械性能上的主要差异；掌握极限应力，许用应力和安全系数的概念；了解剪切变形、挤压变形的受力特点和变形特点；掌握剪切面、挤压面的特征及其计算方法；掌握连接件的实用剪切和挤压强度计算；掌握连接件的实用剪切和挤压强度计算。

（二）教学重点和难点

1.重点

轴向拉压杆件的内力计算，强度计算

2.难点

变截面杆的拉压强度计算

（三）教学建议

本章重点是掌握应力、工作应力、许用应力等概念，会用截面法求内力和绘制内力图；掌握拉压杆的强度条件并会应用之解决三类问题；会用虎克定律计算拉压杆的变形。应了解材料的机械性质，明确塑性材料和脆性材料的基本特点。

第八部分截面的几何性质

（一）教学内容和要求

掌握惯性矩、极惯性矩、惯性半径的概念及计算,平行移轴公式及常见组合截面的惯性矩计算；理解惯性积、形心主惯性轴和形心主惯性矩的概念。

（二）教学建议

本章重点是惯性矩、极惯性矩的计算,以及利用平行移轴公式求常见组合截面的惯性矩。了解惯性积的概念。

第九部分扭转的强度和刚度计算

（一）教学内容和要求

了解圆轴扭转变形的受力特点和变形特点；掌握扭转时的内力计算及扭矩图的绘制方法；掌握扭转圆轴的强度、刚度条件及应用方法；理解扭转圆轴横截面上应力分布规律及各点应力计算公式；了解矩形截面杆扭转时的现象。

（二）教学重点和难点

1.重点

扭转变形在工程实践中的应用。

2.难点

扭转刚度计算

（三）教学建议

本章重点是掌握扭矩图的作法、圆轴扭转时横截面上的剪应力分布规律和圆轴扭转强度条件并会解决三类问题。一般掌握圆轴扭转角计算和刚度校核。应力分布规律和最大剪应力公式的分析推导是本章的难点也是重点

第十部分弯曲的强度和刚度计算

（一）教学内容和要求

了解弯曲变形的受力特点、变形特点和平面弯曲的概念；掌握梁平面弯曲梁的内力----剪力和弯矩的概念及计算；掌握弯矩、剪力和分布荷载集度之间的微分关系及其在绘制剪力图、弯矩图中的应用；掌握梁横截面上的正应力、剪应力的分布规律及其计算公式；掌握正应力和剪应力的强度条件及其应用；了解梁的挠度、转角的概念；理解用叠加原理求梁指定截面的挠度和转角的方法及梁的刚度条件的应用。

（二）教学重点和难点

1.重点

弯曲变形在工程中的应用

2.难点

弯曲剪力、弯矩的计算

（三）教学建议

重点是掌握梁横截面上剪力、弯矩的计算和内力图的绘制。难点是剪力、弯矩的符号规定及应用剪力、弯矩和分布荷载集度三者之间的微分关系求指定截面内力。

重点掌握梁横截面上正应力分布规律及计算公式；应用正应力的强度条件解决三类问题；掌握用叠加原理求梁指定截面的挠度和转角的方法；懂得提高梁弯曲强度各种措施的材料力学理论根据并能联系实际解释载荷的配置及合理截面形状的应用。一般了解剪应力的分布规律和计算公式、梁的刚度条件及其应用。

第十一部分应力状态和强度理论

（一）教学内容和要求

掌握平面应力状态分析的解析法及图解法；理解点的应力状态、单元体、主平面、主应力的概念；了解四种基本强度理论的相当应力、强度条件及其使用范围。

（二）教学重点和难点

1.重点

强度理论的应用

2.难点

强度理论的适用范围

（三）教学建议

本章重点是平面应力状态分析的数解法和图解法。理解应力状态的概念。

第十二部分组合变形

（一）教学内容和要求

了解斜弯曲的概念及强度计算方法；掌握组合变形概念及拉伸（压缩）与弯曲组合变形的强度计算方法。

（二）教学重点和难点

1.重点

组合变形的区分与强度理论的使用。

2.难点

组合变形的计算。

（三）教学建议

本章重点是掌握组合变形的概念及其受力分析方法；掌握拉伸（压缩）与弯曲组合变形、斜弯曲。

第十三部分超静定结构内力分析

（一）教学内容和要求

掌握多跨静定梁、桁架、刚架的内力计算和内力图的绘制；了解三饺拱的特点及内力的计算方法，以及超静定组合结构的内力计算。

（二）教学建议

本章是结构力学的基本，要给以足够重视，本章重点是应用平衡条件去求解结构的反力及内力。应以刚架结构为主进行内力分析和内力图的绘制。桁架只讲授基本知识及简单桁架内力计算。

三铰拱可只讲竖向荷载作用下的对称拱,建议通过与梁的对比说明三铰拱的受力特点,并能应用三铰拱内力计算公式计算其内力。

多跨静定梁应说明基本部分和附属部分的概念,从而说明几何组成分析与静力学分析之

间的关系。

七、考核方式

理论考核：占100%，包含平时成绩，期末闭卷考试；

理论考核中平时成绩：占30%，包含出勤，课堂表现；

期末闭卷考试：占70%。

八、理论考核内容

九、实践教学考核评价标准

学习态度占20%，能够做好实践前的理论准备，认真完成思考与联系；纪律占30%，能够遵守实践场所的纪律和行为规范，按章操作，有团队精神；实践内容占50%，能够顺利完成或在教师指导下、组员帮助下完成实践任务，并做好实践总结，写好实践报告。

十、参考教材、参考文献

1.张定华主编，工程力学（少学时），北京：高等教育出版社，2009

2.赵诒枢尹长城编，理论力学习题详解，华中科技大学出版社，2004

3.赵诒枢吴胜军编，材料力学习题详解，华中科技大学出版社，2004

编制人：张春东审定人：

制定日期：2012年2月26日审定日期：