工程力學教學大綱(湖大出版社)

1、工程力學課程教學大綱 課程編號： 040003 學 時： 52 學分： 4 適用專業(yè)： 機械類及其相近專業(yè) 考核要求： 考試 使用教材及主要參考書： 劉小群主編，工程力學，湖南大學出版社，2007年顧曉勤主編，工程力學，機械工業(yè)出版社，2005年 西安交通大學主編，理論力學，高等教育出版社，1986年 劉鴻文主編，材料力學，高等教育出版社，1992年 一、課程的性質(zhì)和任務 1 、性質(zhì)：工程力學是機械類專業(yè)的一門專業(yè)技術基礎課。 是一門理論性、系統(tǒng)性較強課程 。 2、任務：工程力學的任務是使學生掌握物體的受力分析、運動分析、動力分析的方法和技能；掌握構件的強度、剛度和穩(wěn)定性的基本概念及初步計算，

2、 能對簡單工程問題進行定性分析 ，為學習后續(xù)專業(yè)課程和從事專業(yè)工作打下必要的理論基礎。 二、教學目的與要求 1）牢固掌握本課程各物理量的概念。 2）掌握靜力學的基本概念和公理。 3）掌握約束及約束反力性質(zhì)，能從簡單物體系中選取研究對象，正確畫出受力圖。 4）能熟練地計算力在軸上的投影，力對點、力對軸之矩，正確理解力和力偶的性質(zhì)及對物體的作用效應。 5）掌握平面力系的合成及平衡條件，并能熟練地運用平衡方程求解物體和簡單物體系的平衡問題。 6）掌握等直桿在荷載作用下的基本變形及組合變形。 7）掌握等直桿四種基本變形的內(nèi)力分析，并能熟練地繪制內(nèi)力圖。 8）掌握軸向拉伸和壓縮、剪切和擠壓、圓軸扭轉(zhuǎn)、直

3、梁彎曲等強度和 變形計算； 9）能運用強度、剛度、條件和強度理論對等直桿進行截面設計或校核。 10）初步了解材料的機械性能。 三、建議學時分配表 章節(jié) 課程內(nèi)容 課時分配 講課 實驗（實踐） 小計 第1章理論力學緒論 44第2章靜力學的基本概念和公理約束和約束反力 受力分析和受力圖第3章匯交力系力系22第4章平面力偶系22第5章平面一般力系的簡化和平衡方程22第6章 摩擦22第7章空間力系 物體的重心22第8、9章質(zhì)點和剛體運動力學66第11章材料力學緒論6410第12章桿件變形的四種基本形式 軸向拉伸與壓縮時的內(nèi)力 軸向拉伸與壓縮時的應力 拉壓桿的變形與胡克定律材料在拉壓時的力學性能拉壓演示

4、實驗 拉壓桿的強度計算 拉壓超靜定問題 應力集中第13章剪切和擠壓22第14章圓軸扭轉(zhuǎn)的概念 扭矩和扭矩圖 圓軸扭轉(zhuǎn)時應力 圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度計算 圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形和剛度計算 扭轉(zhuǎn)演示實驗426第15章 平面彎曲的概念  梁的內(nèi)力計算 剪力圖和彎矩圖 純彎曲時橫截面的正應力 梁的強度計算 提高梁彎曲強度的幾項措施 彎曲演示實驗628第16.17章 細長壓桿的臨界力 動載荷和交變應力與疲勞失效 復雜應力狀態(tài)和強度理論 拉壓與彎曲組合變形，彎扭組合變形66合計 46852四、教學中應注意的問題 獨立解題是學生掌握本課程的理論和方法的必要實踐， 在課內(nèi)外應有足夠數(shù)量的練習。通過課內(nèi)外練習，培

5、養(yǎng)學生分析和解決問題的能力，提高計算技能，養(yǎng)成嚴肅認真的科學作風。 作業(yè)是教學環(huán)節(jié)之一，應給予重視，作業(yè)進行的方式可以多樣化，如課堂討論，分析綜合題等。 課堂授課（習題課）與課堂練習相結合；多媒體教學與傳統(tǒng)授課形式相結合。 五、教學內(nèi)容 理論教學 第一章：理論力學緒論1.基本內(nèi)容 本章主要講授理論力學的研究對象與內(nèi)容，理論力學在工程技術中的地位與學習目的，理論力學的學習方法2.教學基本要求 掌握理論力學的研究對象與內(nèi)容掌握理論力學的學習方法了解理論力學在工程技術中的地位與學習目的3 教學重點難點 重點：理論力學的研究對象與內(nèi)容理論力學的學習方法理論力學在工程技術中的地位與學習目的難點：理論力學

6、的學習方法第二章：靜力學基本概念1.基本內(nèi)容 本章主要講授靜力學的四個基本定律，作為物體受力分析的主要理論依據(jù)，還講授了物體的受力分析方法：約束類型、約束力的畫法、受力圖的基本步驟。 2.教學基本要求 掌握靜力學四大基本定律：二力平衡定律、加減平衡力系定律、平行四邊形法則、作用力與反作用力定律 掌握各個約束的性質(zhì)及約束反力的畫法。要求能夠熟練、正確、迅速地畫出約束反力 掌握畫受力圖的基本步驟。要求能夠要求能夠熟練、正確、迅速地畫出受力圖 理解剛體、物體系統(tǒng)、力系、合力、分力、平衡等概念理解力、約束、約束反力、主動力、受力圖的概念了解力的表示方法：大小、方向、作用點、單位等 3 教學重點難點 重

7、點：力、剛體、平衡的概念；靜力學基本定理 約束類型、約束性質(zhì)及約束力的畫法 物體的受力分析與受力圖 難點： 力的概念；靜力學基本定理的應用 依約束的性質(zhì)畫約束力 物體及物體系統(tǒng)的受力分析與受力圖 第三章：平面匯交力系1基本內(nèi)容 本章主要講授的內(nèi)容是平面匯交力系的合成與平衡的解析條件及其應用。 2教學基本要求 掌握平面匯交力系是力系的基礎，對力系兩類問題（合成、平衡），兩種方法（幾何法、解析法）需熟練。 理解平面匯交力系的概念，平面匯交力系合成與平衡的幾何條件3.教學重點難點 重點：理解平面匯交力系合成的過程與合成結果 平面匯交力系合成與平衡的解析法 難點：平面匯交力系平衡的幾何條件第四章：平面

8、力偶系1基本內(nèi)容 本章主要講授力偶的性質(zhì)及力偶系的合成與平衡計算，合力矩定理、力對點之矩。2教學基本要求 掌握力偶矩的計算、力偶的性質(zhì) 掌握力偶系的平衡條件 掌握合力矩定理及應用，力的平移定理 、力對點之矩理解力臂、力矩的概念，力偶、力偶臂、力偶矩的概念、力偶系的合成過程3.教學重點難點 重點：力對點之矩合力矩定理力偶概念及其性質(zhì)，平面力偶系的合成與平衡 力的平移定理 難點：力偶性質(zhì)的應用 、平面力偶系的合成過程、平衡條件的應用 力的平移定理 第五章：平面任意力系1基本內(nèi)容 本章主要講授平面任意力系向作用面內(nèi)任一點的簡化。主矢和主矩的概念，力系簡化結果的分析。平面任意力系的平衡條件。平衡方程的

9、三種形式及其應用。物系的平衡、靜定與靜不定問題。 2教學基本要求 掌握平面任意力系合力的計算方法，平面任意力系的平衡條件 掌握空間一般力系平衡方程的意義和應用，掌握解題方法理解平面任意力系的概念3.教學重點難點 重點：平面任意力系的簡化及其解析計算 主矢及主矩的概念 平面任意力系的平衡條件和平衡方程難點：平面任意力系的簡化過程及結果討論平面任意力系的平衡條件和平衡方程應用解決單個物體的平衡問題第六章：摩擦1基本內(nèi)容 本章主要講授滑動摩擦，摩擦角與自鎖現(xiàn)象，考慮摩擦的平衡問題。2教學基本要求 掌握滑動摩擦定律掌握考慮摩擦的平衡問題理解摩擦角與自鎖現(xiàn)象3.教學重點難點重點：滑動摩擦定律考慮摩擦的平

10、衡問題難點：考慮摩擦的平衡問題的分析方法第七章：空間力系與重心1基本內(nèi)容 本章主要講授空間力系內(nèi)容是空間任意力系的平衡條件、平衡方程及其應用。 力在空間坐標軸上的投影、力對軸之矩、物體重心。2教學基本要求 理解空間任意力系的概念理解力在空間坐標軸上的投影3.教學重點難點 重點：空間一般力系平衡方程式的具體運用。物體重心的求法難點：空間任意力系的平衡條件第八、九章：質(zhì)點和剛體運動學1基本內(nèi)容 本章主要講授絕對運動、相對運動和牽連運動；速度合成定理；剛體的基本運動；剛體的平面運動。 2教學基本要求 掌握絕對運動、相對運動和牽連運動。 掌握速度合成定理。 掌握剛體的平動和定軸轉(zhuǎn)動計算。掌握速度瞬心法

11、和基點法3教學重點難點 重點：質(zhì)點的運動規(guī)律剛體的基本運動難點：質(zhì)點動力學基本方程定軸轉(zhuǎn)動計算，用速度瞬心法和基點法解題第十一章：材料力學緒論1基本內(nèi)容 本章主要講材料力學的任務與研究對象，變體固體的基本假設2教學基本要求 掌握構件正常工作的基本要求。 3教學重點難點 重點：材料力學的任務與研究對象變體固體的基本假設難點：變體固體的基本假設第十二章：軸向拉伸和壓縮 1基本內(nèi)容 本章主要講授的內(nèi)容是軸向拉壓桿件的軸力圖、軸向拉壓桿的應力計算；橫截面上的正應力及斜截面上的應力、軸向拉壓桿的變形計算；縱、橫向變形，縱、橫向線應變， 泊松比 和虎克定律、材料在拉、壓時的力學性能、軸向拉、壓時的強度計算

12、。 2教 學基本要求 掌握軸向拉壓變形的受力特點 掌握截面法、軸力及軸力圖。 掌握軸向拉壓桿的應力計算：橫截面上的正應力及斜截面上的應力。 掌握軸向拉壓桿的變形計算：縱、橫向變形，縱、橫向線應變，泊桑比和虎克定律。 掌握材料在拉、壓時的力學性能。 掌握軸向拉、壓時的強度計算。 理解內(nèi)力、應力、變形、應變概念；平面假設等基本概念 3教學重點難點 重點：軸向拉伸壓縮桿橫截面上的內(nèi)力（軸力）及軸力圖 橫截面上的應力計算 強度計算 應變的概念 變形計算 難點：內(nèi)力計算 軸力圖的畫法 如何應用強度計算公式解決三類問題 胡克定律的應用 第十三章：剪切和擠壓 1基本內(nèi)容 剪切、擠壓的概念和實例、剪應力和擠壓

13、應力，剪切強度和擠壓強度的實用計算 2教學基本要求 掌握有關剪切和擠壓的概念、強度計算及應用 3教學重點難點 剪切和擠壓的強度計算和應用。 第十四章：圓軸的扭轉(zhuǎn) 1基本內(nèi)容 本章主要講授圓軸扭轉(zhuǎn)的概念和實例；扭矩和扭矩圖；橫截面上的剪應力；圓軸和圓環(huán)截面的極慣性矩和抗扭矩截面系數(shù)；扭轉(zhuǎn)角和單位扭轉(zhuǎn)角；圓軸扭轉(zhuǎn)時的破壞分析。圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度和剛度計算。 2教學基本要求 掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上切應力計算和變形計算 掌握正確繪制扭矩圖 理解扭轉(zhuǎn)變形的概念和應力、變形。 了解剪切虎克定理及應用。 3教學重點難點 重點：外力偶矩的計算； 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應力計算 剛度計算 難點： 扭矩的大小計算和方向判斷

14、圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度計算 第十五章：直梁彎曲時的內(nèi)力和應力 1基本內(nèi)容 本章主要講授直梁彎曲的實例和概念，梁的分類。力、彎矩及其方程，剪力圖，彎矩圖。純彎曲時橫截面上的正應力；彎曲強度計算，提高梁承載能力的措施。梁的彎曲變形的撓度和轉(zhuǎn)角。 2教學基本要求 掌握求指定截面上的剪力、彎矩。 掌握用荷載集度、剪力與彎矩之間的關系繪制剪力圖和彎矩圖。 掌握用疊加法作剪力圖和彎矩圖 掌握截面（及組合截面）靜矩，形心位置及慣性矩的計算方法。 理解平面彎曲、剪力、彎矩的概念。 理解彎矩、剪力、荷載集度間的微分關系。 理解梁的支座簡化方法，并能正確地簡化為計算簡圖 3教學重點難點 重點：平面彎曲的概念 剪力和彎矩

15、的計算 方程法繪剪力圖和彎矩圖 剪力、彎矩與荷載之間的關系 理解梁純彎曲時橫截面上的正應力的推導過程 正應力公式的應用 梁在橫力彎曲時橫截面上的剪應力 強度計算公式 提高梁強度的措施 難點：剪力和彎矩的計算 如何用“方程法”繪制剪力圖和彎矩圖 如何利用“分段法” 作梁的剪力圖和彎矩圖 正應力公式的推導過程 正應力公式的應用 強度計算公式的應用 第十六章：組合變形 1基本內(nèi)容 本章主要講授工程中組合變形問題；應力狀態(tài)與強度理論；彎曲和拉(壓)組合變形的強度計算；彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形的強度計算。 2教學基本要求 掌握應力狀態(tài)與強度理論掌握彎曲和拉(壓)組合變形的強度計算掌握彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形的強度計算3教學重點難點 重點：應力狀態(tài)的概念強度理論彎曲和拉(壓)組合變形的強度計算彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形的強度計算難點：彎曲和拉(壓)組合變形的強度計算；彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形的強度計算第十七章：壓桿穩(wěn)定1基本內(nèi)容 本章主要講授壓桿穩(wěn)定的概念；兩端鉸支壓桿的臨界應力；壓桿穩(wěn)定校核；提高壓桿穩(wěn)定性的措施。 2教學基本要求 掌握壓桿穩(wěn)定性的概念、柔度概念。 了解細長壓桿臨界力的歐拉公式。 了解長度系數(shù)、歐拉公式的應用條件 3教學重點難點 重點：細長桿的臨界載荷臨界應力、歐拉