机械工程力学
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spContent=本课程是机械类和近机械类各专业的一门理论性较强的基础课,剖析工程中典型的力学问题,阐释工程问题的分析方法。不仅为学习专业课打下坚实的理论基础,且为工程构件的设计提供必要的理论基础和计算方法。课程编写的教材《建筑工程力学》(2014年)和《机械工程力学》(2016年)评为省十二五重点教材。
—— 课程团队
课程概述

机械工程力学是机械类和近机械类各专业学生的重要基础课,本课程的目标应使学生对机械工程力学的基本概念、基本理论、基本方法有较扎实的理解,为学生学习专业课打下坚实的理论基础;在学习理论知识的同时,注重通过工程实际案例培养学生从工程实际中提出、研究和解决力学问题的能力,培养科学的思维方法,为工程构件的设计提供必要的理论基础和计算方法。为较好地实现这一目标,课程组多年来始终坚持以人为本,教书育人的教学理念,在传授知识的同时,尤其注重学生实践能力、创新能力的培养。在教学实践中,不断进行教学改革,优化整合课程内容,改革课程体系,加强青年师资队伍建设,编写规划教材和精品教材,构建课程教学网站,采用多种教学方法和过程评价方案,加强师生互动与交流。经过课程组全体教师的不懈探索与创新、实践与总结,课程建设上取得了显著成绩。该课程组陈在铁(2006年)、钱袁萍(2008年)老师均获省力学竞赛一等奖;课程组刘静静老师的微课《从过河搭桥谈梁的抗弯承载力》获省一等奖(2015年);课程组刘静静、陈在铁老师的《梁的强度设计与应用》获省信息化教学设计二等奖(2016年);课程组李艳鹏老师的《约束与约束力应用》获省信息化课堂教学三等奖(2016年)。由课程负责人陈在铁老师主编的《建筑工程力学》(2014年出版)和《机械工程力学》(2016年出版)均评为省十二五重点教材,《工程力学》2007年获省高校立项建设精品教材,2014年获国家职业教育“十二五”规划教材。《机械工程力学》教材突破传统教材的编写模式,教材在关键知识点、技能难点和重要教学环节处设置微视频资源,学生可通过扫描二维码,实现纸质教材内容与在线视频资源的关联一体化。同时课程组老师指导的学生参加省力学竞赛多次获得个人和团体的特等奖、一、二、三等奖等好成绩。课程组老师指导学生参加2016江苏省首届力学创新创意竞赛力学知识竞赛获特等奖;课程团队获2017江苏省高校“青蓝工程”优秀教学团队。

授课目标

机械工程力学作为机械类、近机械类各专业学生的一门基础课,不仅为学习专业课程打下坚实的理论基础,且为工程构件的设计提供必要的计算方法。通过本课程的学习,学生能熟练地进行受力分析,具有对构件强度、刚度和稳定性等问题有明确的基本概念、必要的基础知识、比较熟练的计算能力和正确判断的能力。

课程大纲

《机械工程力学》课程教学大纲

总学时:32(2学分)     适用对象:机械类、近机械类各专业

先修课程:《高等数学》《机械制图》    执笔人: 钱袁萍     审定人: 陈在铁

一、课程定位与课程目标

   本课程是高等职业教育普高生源(含五年一贯制、中高职衔接)的机械类、近机械类等各专业学生的一门基础课,也可以作为相关工程技术人员的自学参考课程。

    机械工程力学作为机械类、近机械类各专业学生的一门公共基础课,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,具有对构件的受力情况、强度、刚度和稳定性等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正确判断的能力。尤其注重培养学生从工程实际中提出、研究、解决力学问题的能力,培养科学的思维方法。

二、知识模块顺序及对应学时

   课程主要内容包括理论力学和材料力学的基本概念、基本理论、基本方法及其应用。课程共分11章,各章节内容及学时分配见表1。

表1 《机械工程力学》章节内容及学时分配一览表

 章(或编)次

讲课

习题课

讨论课

第1章 绪论

2

 

 

第2章 物体的受力分析

3

1

 

第3章 平面力系

4

1

 1

第4章 空间力系

3

 1

 

第5章 轴向拉伸与压缩

6

 

 

第6章 剪切与挤压

2

 

 

第7章 圆轴扭转

2

 

 

第8章 平面弯曲内力

3

 1

 

第9 章 平面弯曲梁的强度与刚度计算

2

 

 







 

 

合计

27

 4

 1

 

三、授课知识点

第1章 绪论

主要内容:本课程的研究内容、任务与研究方法;刚体、变形固体及其基本假设;杆件的基本变形与载荷的分类。

教学要求:
1
、了解本科的研究内容、任务与研究方法。
2、掌握刚体、变形固体以及杆件的概念。
3、了解变形固体的基本假设。
4、了解杆件的基本变形和载荷的分类。

第2章 物体的受力分析

主要内容:静力学基本概念,公理,约束和约束反力,受力分析及受力图。

教学要求:

1、理解力、力系、力对点之矩、力偶等的概念。

2、掌握静力学公理。

3、掌握力在坐标轴上的投影、合力投影定理、合力矩定理。

4、掌握各种常见的约束的性质。

5、对简单的物体系统能熟练地取出分离体并画出受力图。

第3章 平面力系

主要内容:平面汇交力系的合成与平衡,平面力偶系的合成与平衡,力的平移定理,平面任意力系向一点简化,平面任意力系的平衡条件和平衡方程,静定与静不定问题,物体系统的平衡,考虑摩擦时的平衡问题。

教学要求:

1、掌握平面汇交力系和平面力偶系的合成与平衡条件及其应用。

2、掌握平面任意力系向一点简化的理论和方法,并能熟练地计算主矢与主矩。

3、掌握单个物体和简单物体系统的平衡问题。

4、理解滑动摩擦的概念和摩擦力的特征。

5、摩擦角和自锁的概念。

6、能求解考虑滑动摩擦时单个物体的平衡问题。

第4章 空间力系

主要内容:空间约束及约束反力,力在空间坐标轴上的投影,空间汇力系的合成与平衡,力对轴之矩,合力矩定理,重心,空间力系的平衡方程。

教学要求:

1、了解空间力系的平衡方程。

2、能求解简单的空间问题。

3、能计算简单形体的重心。

第5章 轴向拉伸与压缩

主要内容:轴向拉伸和压缩的概念及工程实例,内力和截面法,轴力和轴力图,拉(压)杆横截面及斜截面上的应力,轴向拉伸和压缩时的变形,低碳钢的拉伸(压缩)试验,应力——应变曲线图及特征点,铸铁和其他材料的拉伸(压缩)试验,许用应力,安全系数,强度条件,应力集中的概念,拉(压)超静定问题的概念及其解法。

教学要求:

1、理解内力和应力的概念。

2、掌握轴力的计算和轴力图的绘制。

3、掌握拉(压)杆横截面的应力 。

4、掌握轴向拉伸和压缩时的变形计算 。

5、理解许用应力、安全系数的概念。

6、了解应力集中的概念。

7、掌握拉(压)超静定问题的解法。

第6章 剪切与挤压

主要内容:剪切与挤压的概念,受剪构件的受力和变形特点,剪切与挤压的实用计算。

教学要求:

1、理解剪切与挤压的概念。

2、掌握受剪构建的受力和变形特点。

3、掌握剪切与挤压的实用计算。

第7章 圆轴扭转

主要内容:扭转的概念及工程实例;传动轴的功率、转速与外力偶矩间的关系;扭矩和扭矩图。圆轴扭转的剪应力;极惯性矩,抗扭截面模量;扭转强度条件。圆轴扭转的变形与刚度计算。

教学要求:

1、理解扭转的概念。

2、掌握扭矩的计算和扭矩图的绘制。

3、掌握圆轴扭转的剪应力及其强度条件。

4、掌握圆轴扭转时的变形及其刚度条件。

第8 章 平面弯曲内力

主要内容:平面弯曲的概念及工程实例;剪力和弯矩,剪力方程和弯矩方程,剪力图和弯矩图,弯矩、剪力和荷载集度的微分关系。

教学要求:

1、理解平面弯曲的概念。

2、掌握剪力方程和弯矩方程。

3、掌握剪力图和弯矩图弯矩的绘制。

4、了解叠加法作弯矩图。

第9 章 平面弯曲梁的强度与刚度计算

主要内容:梁的计算简图;纯弯曲时的正应力公式;抗弯刚度,抗弯截面模量;矩形截面梁的剪应力,工字形及其它形状截面梁的剪应力。梁的正应力和剪应力强度条件;梁的弯曲变形与刚度计算;梁的合理截面,提高弯曲强度的措施。

教学要求:

1、掌握弯曲时的正应力公截面梁的剪应力。

2、了解工字形及其它形状截面梁的剪应力。

3、掌握梁的正应力和剪应力的计算。

4、掌握矩形力强度条件。

5、了解梁弯曲的变形与刚度计算。

6、了解提高弯曲强度的措施。


四、课程重点、难点及解决办法

   课程重点:力、力偶、约束;受力图;力系的简化与平衡;平衡条件和平衡方程,平衡方程解决工程实际问题受力的方法;内力、基本变形;材料的力学性能,应力与应变;应力与变形分析;强度与刚度条件;静不定问题;拉压杆的强度设计;剪切与挤压及其实用计算;连接件强度设计;剪切胡克定理,切应力互等定理;截面法画梁的内力图,用平衡微分方程画梁的内力图;梁的弯曲正应力计算;单元体描述一点的应力状态,主应力计算方法,四个强度理论,拉(压)弯组合变形、弯扭组合变形构件的强度计算。

    课程难点:约束力和受力图;力系简化的分析方法;平衡的充分必要条件;静定和静不定问题概念;摩擦角和自锁现象;平面简单桁架的模型简化;空间任意力系求解;截面法求内力;拉压杆结构位移的求解;拉压杆超静定问题的求解;强度、刚度概念,剪切挤压面计算;圆轴扭转时的内力、应力和变形;梁的内力图的画法;单元体描述一点的应力状态,弯扭组合变形构件的强度计算。

    解决办法:以工程案例为切入,精炼课程内容,突出研究主干,加强启发讨论,注重归纳思维。以力的平衡—变形的几何协调—材料的力学性能作为分析研究工程静力学问题的主线,突出基本概念、基本理论、基本分析方法和基本计算能力的培养。坚持案例式、启发式、讨论式教学,加强习题课和课堂讨论,加强对于问题、模型、假设、结论等的物理与几何意义及结论的正确性条件等的讨论与研究,深化认识,培养创新性思维和解决工程实际问题的能力。

五、教学手段和教学方法

    以课堂讲授为主,采用案例教学、讨论教学、启发式教学等各种教学方法。充分利用多媒体、校园网、电子图书等多元化的教学手段,使学习内容更加丰富、生动和直观,学习过程也更加自由和有趣,并通过习题课及作业讲评等教学环节,使学生在掌握“三基”的基础上,联系工程案例培养学生分析问题和解决问题的能力,达到“学以致用”的效果。

    为了巩固和加强课堂教学效果,每堂课均布置一定数量的练习题。除了教材课后复习思考题之外,主要习题来源于其它参考书或网上的《机械工程力学》精品课程。

六、课程考核

1、作业方面

作业习题随堂布置,习题数量随教学内容而定,定期讲解作业问题,以便结合习题巩固和深化所学内容。

2、考试方式

本课程的考试分单元测试和期末考试,单元测试题型有填空题、选择题、判断题,网上答题,系统随机产生,有2次答题机会;期末考试题型有填空题、选择题、判断题、简答题和计算题等,统一出题,统一阅卷,统一评分,1次答题机会。

该门课程的成绩评定采用过程性评价与终结性评价相结合的多元考核评价模式,促进学生自主性学习、过程性学习和体验式学习,具体占比见表2。 

表2 《机械工程力学》课程考核方式及比例

 考核分类

             考核方式

成绩比例

形成性评价

单元作业

以检查学生作业、随堂测试、课后讨论为主

30%

单元测试

以随机单元测试为主

30%

终结性评价

期末考试

笔试、大作业等

40

七、推荐教材和教学参考书

教  材:《机械工程力学》,陈在铁主编,高等教育出版社 2016。

参考书:

1、《建筑工程力学》,陈在铁,高等教育出版社 2014;

2、《理论力学教程》(上、下册)李树焕,戴泽墩编箸北京理工大学出版社 1990;

3、《理论力学》,贾书惠 李万琼编著,高等教育出版社 2002;

4、《结构力学Ⅰ基本教程》第二版,龙驭球、包世华主编,高等教育出版社出版 2013;

5、《材料力学》,刘鸿文编著,高等教育出版社 2004;

6、《工程力学学习指导与解题指南》,范钦珊主编,清华大学出版社 2007;

7、机械工程力学课程学习参考资源网站(www.icourses.cn)。

预备知识

《高等数学》、《机械制图》

证书要求

本课程无证书


参考资料

教  材:《机械工程力学》,陈在铁主编,高等教育出版社 2016。

参考书:

    1、《建筑工程力学》,陈在铁,高等教育出版社 2014;

    2、《理论力学教程》(上、下册)李树焕,戴泽墩编箸北京理工大学出版社 1990;

    3、《理论力学》,贾书惠 李万琼编著,高等教育出版社 2002;

    4、《结构力学Ⅰ基本教程》第二版,龙驭球、包世华主编,高等教育出版社出版2013;

    5、《材料力学》,刘鸿文编著,高等教育出版社 2004;

    6、《工程力学学习指导与解题指南》,范钦珊主编,清华大学出版社 2007;

    7、机械工程力学课程学习参考资源网站(www.icourses.cn) 。


常见问题

视频讲解较快问题:请同学们重复观看或者暂停思考,并通过回答问题和参与课堂讨论来掌握相关知识点。