工程力学
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课程评价
spContent=本课程既可以用于解决实际工程问题同时也是一些工科课程学习的基础,有助于提高学生分析问题、解决问题的能力,提高学生的创新能力。课程荣获第十九届全国教育教学信息化交流展示活动本科组精品资源共享课三等奖,河南省首届信息技术与课程融合优质课大赛二等奖,河南省信息技术教育优秀成果二等奖。
—— 课程团队
课程概述

    工程力学是一门由基础理论课过渡到专业课的专业基础课,包括静力学和材料力学两部分。通过本课程的学习,使学生获得静力学方面的受力分析、力系简化、各种力系的平衡方程及重心、形心的知识。掌握分析和解决强度、刚度、稳定性等问题的基本方法;运用所学知识初步掌握从实际工程问题提出力学模型的方法;着力培养学生分析和解决问题的能力以及实验动手能力。培养学生的创新和开拓精神。

授课目标
通过工程力学课程的学习,使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动的基本规律及其研究方法,掌握杆件强度、刚度计算的原理与方法。培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力,为工科各专业后续课程的开设奠定基础。
课程大纲

一、课程名称

中文名称:工程力学

英文名称: Engineering Mechanics 

二、学时与学分

总学时:64(理论学时:64学时)

学分:4

三、知识点及建议计划学时

(一)基本知识点

1.  工程力学概述(2学时)

1.1 力及其作用效果

1.2 工程力学的研究内容与研究对象

1.3 工程力学的研究任务及其与工程实践的联系

2.  静力学基本概念和物体的受力分析  4学时)

2.1 静力学基本概念

2.2 静力学基本公理

2.3 约束和约束力

2.4 物体的受力分析

3. 平面力系  12学时)

3.1 平面汇交力系

3.2 平面力对点之矩 .

3.3 平面力偶系

3.4平面任意力系

3.4.1 力的平移定理

3.4.2 平面任意力系向作用面内任意一点简化

3.4.3 平面任意力系的平衡条件和平衡方程

3.4.4 平面平行力系的平衡和平衡方程

    3.4.5 物体系统的平衡 静定和超静定问题

3.5 摩擦

4.  材料力学基本概念﹒轴向拉伸与压缩  12学时)

4.1 材料力学的基本假设 

4.2 外力、内力、截面法

4.3 应力与应变

4.4 杆件的基本变形

4.5 轴向拉伸与压缩的概念与实例

4.6 轴向拉伸与压缩时的内力

4.7 轴向拉伸与轴向压缩时的应力

4.8 轴向拉伸与压缩时的变形•胡克定律

4.9 材料在拉伸与压缩时的力学性能

4.10 许用应力•安全因数•强度条件

4.11 圣维南原理与应力集中的概念

5. 圆轴扭转  8学时)

5.1 圆轴扭转的概念

5.2 扭矩和扭矩图

5.3 圆轴扭转时的应力

5.3.1 薄壁圆筒扭转时横截面上的应力

5.3.2  圆轴扭转时横截面上的应力

5.3.3  斜截面上的应力

5.3.4  强度条件

5.4 圆轴扭转时的变形与刚度条件

6. 平面弯曲  14学时)

6.1平面弯曲概念

6.2 .1剪力和弯矩

6.2.2剪力方程和弯矩方程

6.2.3剪力图和弯矩图

6.2.4剪力弯矩和荷载集度之间的关系

附录A:截面的几何性质 

6.3.1梁横截面上的正应力  梁的正应力强度条件

6.3.2梁横截面上的切应力 梁的切应力强度条件

6.4 梁的强度计算

6.5.1积分法求梁的变形

6.5.2叠加法求梁的变形

6.6提高梁强度和刚度的措施

7.  应力状态与强度理论  6学时)

7.1应力状态的概念

7.2.1平面应力状态分析的解析法

7.2.2图解法-应力圆法

7.3空间应力状态的概念

7.4广义胡克定律

7.5强度理论及其应用

8. 组合变形与连接部分的强度计算  6学时)

8.1组合变形的概念

8.2斜弯曲

8.3拉伸(压缩)与弯曲

8.4扭转与弯曲

8.5连接部分的强度计算

(二)重要知识点

详见基本知识点中的下划线部分。

四、基本要求

1.力的性质及物体受力分析

    理解静力学基本概念和公理, 约束和约束反力;掌握常见约束反力的画法;掌握物体及物体系受力图的画法。理解力矩的概念,力偶的概念。

2.平面力系的简化和平衡

    理解力在直角坐标轴上的投影和合力投影定理;理解力偶系的合成与平衡;理解力的平移定理;理解平面任意力系的简化及简化结果;掌握平面任意力系的平衡方程及应用;了解静定和超静定的概念;掌握简单物体系统平衡问题的解法;了解考虑摩擦时平衡问题的解法。

3.轴向拉伸与压缩

    理解轴向拉伸与压缩的概念,掌握截面法、轴力与轴力图;轴向拉伸与压缩时的应力,掌握横截面和斜截面上的应力计算,掌握胡克定律; 理解材料在拉压时的力学性能,与压缩试验:拉伸图,应力——应变图及其特征,强度指标和塑性指标。掌握拉压杆的强度计算,理解许用应力概念,掌握强度条件及其应用;掌握拉伸、压缩超静定问题的分析思路和方法。

4.圆轴扭转

    理解圆轴扭转的概念;掌握扭矩和扭矩图的计算和画法;掌握圆轴扭转时的应力和变形计算;掌握圆轴扭转时强度条件和刚度条件及其应用。了解剪切弹性模量,剪应力互等定理。

5.平面弯曲

    理解平面弯曲的概念;掌握剪力和弯矩的计算,掌握弯矩、剪力与载荷集度间的关系,熟练绘制剪力图和弯矩图;掌握梁弯曲时横截面正应力分布与计算,了解横截面切应力计算方法,掌握梁的强度计算、梁的强度条件及其应用。

6.梁的变形分析

    理解梁的变形与位移,挠度与转角概念。掌握梁的挠曲线及其近似微分方程,用积分方法求梁的挠度和转角,用叠加原理求梁的挠度和转角,梁的刚度校核。了解提高弯曲刚度的措施。

7.应力状态与强度理论

    理解应力状态、主应力和主平面的概念,掌握平面应力状态下的应力分析-解析法与图解法。了解三向应力圆,最大剪应力。掌握广义胡克定律。了解三个弹性常数间的关系,体积应变,三向应力状态下的弹性比能,体积改变与形状改变比能的公式。了解强度理论的概念,破坏形式的分析,脆性断裂与塑性流动。掌握最大拉应力理论,最大拉应变理论,最大剪应力理论,形状改变比能理论。理解相当应力的概念。

8.组合变形

理解拉压与弯曲组合变形概念;掌握拉压与弯曲组合变形计算方法;掌握斜弯曲计算方法;掌握弯扭组合变形计算方法。

五、教学模式

    采用课堂讲授和讨论的形式,采用启发式教学,板书与多媒体结合。教学上精讲多练,加强讨论课,注重形象化教学方式,充分利用现代教学手段和设备辅助教学,增加信息量,拓宽学生视野。

预备知识

先修课程:《高等数学》、《大学物理》


证书要求

按百分制计分,60分至84分合格,85分至100分优秀。

评分方案:

平时小测验占课程总成绩的30%

平时作业占课程总成绩的20%

期末考试占课程总成绩的50%


参考资料
  1. 《理论力学》哈尔滨工业大学理论力学教研室编,高等教育出版社,2010

  2. 《材料力学》 孙训方编,高等教育出版社,2009.7

  3. 《材料力学》 刘鸿文编,高等教育出版社,2011.11

  4. 《材料力学学习方法及解题指导》 顾志荣编著,同济大学出版社,2000


常见问题

视频中知识点讲解进度快,跟不上,建议视频多观看几遍,并及时完成作业和测验