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《工程力学》课程教学大纲(含实验)

更新时间:2013-05-23 23:06:00点击次数:

《工程力学》课程教学大纲

Introduction to Engineering Mechanics

适用于四年制本科无机非金属材料工程专业

学分:3.0 总学时:48 理论学时:40 实验/实践学时:8/0

一、课程的作用与目的

《工程力学》课程是一门主要技术基础课。通过本课程的学习,学生掌握各类力系的平衡规律和计算原理,初步学会用其理论和方法解决工程实际问题;使学生掌握单个杆件强度、刚度的计算理论和方法,为学习有关专业课程解决生产实践中的力学问题打好基础。

二、课程基本要求

学习本课程后,应达到下列基本要求:

1. 了解力、力偶的概念;空间力系的平衡条件。

2. 应掌握分析、计算各种力系;会对各种基本变形进行强度计算、刚度计算。

3. 熟练掌握静力学基本概念,平衡规律;各种基本变形的内力计算和应力计算。

三、教材及主要参考书

1. 教材:工程力学. 黄河水利出版社,孟凡深. 2009

2. 参考书:

[1] 蒋平. 工程力学基础. 高等教育出版社,2003

[2] 孙训方. 材料力学.高等教育出版社,1997

四、课程内容

第一篇 理论力学(静力学部分)

绪论

了解理论力学的研究对象及其在工程技术中的作用:理论力学研究方法,理论力学内容。

第一章 静力学的基本概念和受力图

主要内容:力、刚体和平衡的概念;静力学公理;约束和约束反力;分离体和受力图。

重点:受力分析与受力图。

难点:约束和约束反力的概念;受力分析与受力图。

教学要求:能从简单的实际问题中抽象出理论力学模型;能根据问题具体条件从简单的物系中恰当选取分离体,并能正确地画出受力图。

第二章 平面汇交力系

主要内容:平面汇交力系合成的几何法;平面汇交力系的几何条件;力在轴上的投影;合力投影定理;汇交力系合成的解析法;汇交力系的平衡及其应用。

重点:平面汇交力系平衡方程的应用。

难点:平面汇交力系合成的解析法与平衡的解析条件。

教学要求:熟练掌握力在轴上的投影;掌握平面汇交力系合成的几何法、解析法;熟练掌握力在轴上的投影;掌握汇交力系平衡方程及其应用。

第三章 平面力偶系

主要内容:力对点之矩;力偶与力偶矩;力偶的等效;平面力偶系的合成和平衡条件。

重点:力矩的计算;力偶系平衡方程的应用;平面力偶系的合成与平衡条件。

难点:力矩的计算;力偶系平衡方程的应用。

教学要求:能熟练计算力矩;掌握力偶等效概念;掌握平面力偶系的合成及平衡条件。

第四章 平面一般力系

主要内容:力的平移定理;平面一般力系向一点简化;力系的主向量和主矩;力系的简化结果;合力矩定理,平面一般力系的平衡条件;平衡方程的各种形式,平面平行力系的平衡方程。

重点:固定端的约束,平均分布荷载的简化;物体系统的平衡问题;

难点:理解静定、静不定问题;平面一般力系平衡方程的应用。

教学要求:熟练掌握平面一般力系的计算问题,掌握合力矩定理的运用;重点掌握平面一般力系的平衡条件;平面一般力系向点简化。

第六章 空间力系的重心

主要内容:力在空间坐标轴上的投影;力对轴之矩;空间力系的平衡方程;重心的概念;重心坐标公式;物体重心的求法。

重点:力对轴之矩的计算;空间力系平衡方程的应用;组合形状均质物体的重心坐标的计算。

难点:力对轴之矩的计算;空间力系平衡方程的应用。

教学要求:了解空间力系平衡条件,会计算物体重心。

第二篇 材料力学(部分)

绪论

了解材料力学的任务;变形固体的基本假设;杆件变形的基本形式。

第一章 轴向拉伸和压缩

主要内容:轴向拉伸和压缩的内力;内力的概念;截面法;轴力;横截面上的应力;轴向拉伸和压缩时的变形;纵向变形和横向变形;拉伸和压缩时材料的机械性能;低碳钢位伸图;低碳钢压缩时的力学性能;铸铁拉伸和压缩时的力学性能;安全系数和许多用应力;强度条件;简单拉、压超静定问题的解法。

重点:内力的概念;截面法;轴力;横截面上的应力;轴向拉伸和压缩时的变形;拉伸和压缩时材料的机械性能;低碳钢位伸图;低碳钢压缩时的力学性能;铸铁拉伸和压缩时的力学性能;强度条件。

难点:简单拉、压超静定问题的解法。

教学要求:掌握轴向拉伸和压缩内力和应力计算;掌握拉、压变形计算;牢固掌握强度条件及计算方法;深入理解虎克定律。

第二章 剪切

主要内容:剪切的概念和实例;剪切和挤压的实用计算。

重点:剪切和挤压的实用计算。

难点:剪切和挤压的实用计算。

教学要求:了解剪切的概念,掌握剪切实用计算方法。

第三章 扭转

主要内容:扭转的概念和实例;功率,转速与外力矩间的关系;扭矩和扭矩图;薄壁圆简的扭转;剪应力互等定理;剪切虎克定理;圆轴扭转时的应力和变形;强度计算和刚度条件。

重点:扭矩和扭矩图;薄壁圆筒的扭转;圆轴扭转时的应力和变形;强度计算和刚度条件。

难点:强度计算和刚度条件。

教学要求:掌握杆件受扭的基本概念;会计算圆轴扭转时的应力和变形;掌握强度条件及刚度条件。

第四章 弯曲内力

主要内容:平面弯曲的概念和实例;剪力和弯矩;剪力,弯矩与分布荷载间的关系。

重点:剪力和弯矩。

难点:弯矩与分布荷载间的关系。

教学要求:熟练掌握弯曲内力计算;正确画出梁的弯矩图、剪力图;掌握弯矩、剪力与分布荷载间的关系。

第五章 弯曲应力

主要内容:纯弯曲时的正应力;纯弯曲公式的限制和推广;简单图形的惯性矩;平行移轴公式;组合图形的惯性矩;梁按正应力强度的计算;梁的剪应力;梁按剪应力强度的计算。

重点:平行移轴公式;组合图形的惯性矩;平行移轴公式;梁按正应力强度的计算;梁按剪应力强度的计算。

难点:梁按正应力强度的计算;梁按剪应力强度的计算。

教学要求:掌握弯曲正应力、剪应力计算方法;掌握正应力强度计算及剪应力强度计算;会计算简单图形惯性矩;掌握平行移轴公式。

第六章 弯曲变形

主要内容:挠度和转角;挠曲线的近似微分方程及积分;叠加法求梁的变形;梁的刚度校核;简单超定梁的解法。

重点:挠曲线的近似微分方程及积分;叠加法求梁的变形,梁的刚度校核;简单超定梁的解法。

难点:简单超静定梁的解法。

教学要求:掌握弯曲变形计算方法;能对梁进行刚度计算。

第七章 应力状态及强度理论

主要内容:一点应力状态的概念;平面应力状态下的应力分析;应力圆;最大正应力和最大剪应力;主应力和主平面;广义虎克定律;三个弹性常数间的关系;材料的破坏形式;强度理论的概念;四个常用的强度理论及应用。

重点:平面应力状态下的应力分析;应力圆;最大正应力和最大剪应力;四个常用的强度理论及应用。

难点:最大正应力和最大剪应力;主应力和主平面;四个常用的强度理论及应用。

教学要求:了解一点应力状态的概念,了解主应力和主平面的概念;了解广义虎克定律,掌握三个弹性常数间的关系;了解材料破坏形式及强度理论的概念。

五、习题内容及要求

根据课堂布置要求选做。

六、试验

依据课程要求,学生应完成4个实验,共8学时。实验项目和要求如下:

低碳钢和铸铁的拉伸和压缩(2学时):(测定低碳钢屈服极限、强度极限、延伸率,截面收缩率;确定铸铁强度极限;观察低碳钢和铸铁拉伸过程中的现象。低碳钢的拉伸图(P ~ △L)曲线;比较低碳钢与铸铁两种材料的拉伸性能;测定压缩时铸铁的强度极限;观察变形及破坏现象,并进行比较。要求学生亲自做)。

低碳钢弹性模量的测定(2学时):(在比例极限内,验证虎克定律;测定低碳钢的弹性模量E。要求学生亲自做)。

低碳钢和铸铁的扭转实验(2学时):(在比例极限内验证扭转虎克定律,测定低碳钢剪切弹性模量G,测定低碳钢剪切屈服极限,剪切强度极限,测定铸铁剪切强度极限,观察扭转变形情况低碳钢、铸铁试件扭转破坏情况。要求学生亲自做)。

用电测法验证纯弯曲梁横截面上的正应力分布规律(2学时):(测定梁纯弯曲时的正应力分布,并与理论计算结果比较,以验证弯曲正应力公式。要求学生亲自做)。

七、学时分配

各教学环节的学时分配:基本内容讲课40学时;实验8学时。

序 号

学 时

1

工程力学课程总论

2

2

基本概念与物体受力分析

4

3

力系的等效与简化

4

4

力系的平衡

4

5

刚体静力学专题

4

6

截面的几何性质

6

7

杆件的内力和变形

6

8

杆件的应力和强度

6

9

应力状态和强度理论

4

10

实验

8

总计

48

八、先修课程

高等数学。

九、适用对象

无机非金属材料工程专业

十、执行大纲的几点说明

1. 本大纲以十大赌博正规信誉网址无机非金属材料专业课程教学大纲(2011年版)为依据编写。

2. 本课程知识涉及面广,在教学过程中将相关的高等数学,线性代数等基本知识贯穿其中。

3. 为了使学生加深对本课程的理解,宜采用灵活多样的教学手段。除课堂讲授外,还要安排学生做相关实验,加深对书本理论知识的消化。

4. 成绩考核评定办法:期末考试成绩(占60%),作业、平时成绩(占20%),实验成绩(占20%)为辅。

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