工程力學(xué)課程教學(xué)大綱

1、工程力學(xué)課程教學(xué)大綱一、簡要說明工程力學(xué)是一門面向工科專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。 本大綱主要是為土木建筑類專業(yè)編寫的， 其它 開設(shè)工程力學(xué)課程的專業(yè)也可參照本大綱。本大綱的計劃學(xué)時數(shù)為 90 學(xué)時。二、課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)工程力學(xué)是一門理論性、 系統(tǒng)性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課， 是后續(xù)其它各門力學(xué)課程和相關(guān)專業(yè)課程的基 礎(chǔ)，同時在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的直接應(yīng)用。 本課程的任務(wù)是使學(xué)生能夠?qū)ξ矬w及簡單的物體 系統(tǒng)進(jìn)行正確的受力分析、 畫出受力圖并進(jìn)行相關(guān)計算； 掌握受力構(gòu)件變形及其變形過程中構(gòu)件內(nèi)部應(yīng) 力的分析和計算方法，掌握構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析理論在工程設(shè)計、事故分析等方面的應(yīng)用， 為經(jīng)

2、濟(jì)合理地設(shè)計構(gòu)件提供必要的理論基礎(chǔ)和計算方法，并為有關(guān)的后續(xù)課程打下必要的基礎(chǔ)，而且， 通過學(xué)習(xí)工程力學(xué)可以有效培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提高。三、教學(xué)基本要求和方法1、基本要求（1）靜力學(xué)部分理解靜力學(xué)的基本公理和基本概念， 能夠?qū)ξ矬w及簡單的物體系統(tǒng)進(jìn)行正確的受力分析、 畫出受力 圖并進(jìn)行相關(guān)計算。 對平面一般力系的平衡問題， 能熟練地選取分離體和應(yīng)用各種形式的平衡方程求解。 求解物體系統(tǒng)的平衡問題是靜力學(xué)的重點。（2）材料力學(xué)部分 對材料力學(xué)的基本概念和基本分析方法有明確的認(rèn)識，具有將桿類構(gòu)件簡化為力學(xué)簡圖的初步能 力，能分析桿件的內(nèi)力，并繪出相應(yīng)的內(nèi)力圖，能分析桿件的

3、應(yīng)力、位移，進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計算，并會 處理簡單的一次超靜定問題， 對應(yīng)力狀態(tài)理論與強(qiáng)度理論有初步的認(rèn)識， 并能進(jìn)行組合變形下桿件的強(qiáng) 度計算，能分析簡單壓桿的臨界載荷，并進(jìn)行穩(wěn)定性校核等計算。2、教學(xué)方法采用課堂講授（含討論課），并安排適當(dāng)?shù)恼n外作業(yè)，同時積極引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。四、授課教材和主要參考書目授課教材：1. 重慶建筑大學(xué)理論力學(xué)（建筑力學(xué)第1 分冊）北京：高等教育出版社， 20062. 干光瑜，秦惠民 .材料力學(xué)（建筑力學(xué)第 2 分冊） .北京：高等教育出版社， 2006 主要參考書目：1. 王 鐸理論力學(xué)解題指導(dǎo)及習(xí)題集北京：高等教育出版社，20022. 茍文選材料力學(xué)導(dǎo)教、導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)考

4、西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，20023. 趙志崗材料力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與提高北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20034. 范欽珊工程力學(xué)北京：高等教育出版社，20005. 孫訓(xùn)方材料力學(xué)北京：高等教育出版社，2002五、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配本課程計劃總學(xué)時數(shù)為 90 學(xué)時，具體分配如下。第一篇 靜力學(xué) （20 學(xué)時 ）緒論 （1 學(xué)時 ）1 目的要求了解國內(nèi)外力學(xué)發(fā)展史及概況，并對其發(fā)展與展望作簡單介紹，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。2 要點（1） 工程力學(xué)課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求（2） 力學(xué)在科技發(fā)展與工程應(yīng)用中的作用與地位（3）國內(nèi)外力學(xué)發(fā)展與展望簡介第一章 靜力學(xué)基本知識與物體的受力分析 （3 學(xué)時）1 目的要求

5、 理解靜力學(xué)的基本概念和基本公理，并能對物體進(jìn)行正確的受力分析并畫出受力圖。2 要點第一節(jié) 基本概念 1力、剛體、力系、平衡 2靜力學(xué)研究的兩個基本問題第二節(jié) 靜力學(xué)公理 1力的平行四邊形法則 2作用與反作用定律 3二力平衡公理 4加減平衡力系公理5推論 （力的可傳性、三力平衡匯交定理 ） 第三節(jié) 約束與約束反力1柔索約束 2光滑接觸表面約束 3光滑圓柱鉸鏈約束4鏈桿約束5固定鉸支座 6可動鉸支座7軸承8球鉸鏈第四節(jié) 物體的受力分析和受力圖1受力分析 2畫受力圖的步驟與方法 第二章 匯交力系 （2 學(xué)時 ）1 目的要求 掌握平面匯交力系合成的幾何法和解析法。2 要點第一節(jié) 匯交力系合成與平衡

6、幾何法 1合成的幾何法 力多邊形法則 2平衡的幾何條件第二節(jié) 力在坐標(biāo)軸上的投影 1力在軸上和平面上的投影 2力在直角坐標(biāo)軸上的投影 3投影與分力的比較第三節(jié) 匯交力系合成與平衡的解析法 1合成的解析法 2平衡的解析條件 平衡方程 第三章 一般力系的簡化 （7 學(xué)時）1 目的要求 掌握平面一般力系的簡化方法。2 要點第一節(jié) 力對點之矩 1平面力系中力對點之矩2平面匯交力系合力之矩定理第二節(jié) 力對軸之矩1力對軸之矩的概念2力對直角坐標(biāo)軸之矩的解析表達(dá)式第三節(jié) 力偶及其性質(zhì) 力偶系的合成與平衡1力偶2力偶的性質(zhì)3力偶系的合成4力偶系的平衡第四節(jié) 力向一點平移1力的平移定理第五節(jié) 平面一般力系的簡化

7、1簡化中心2主矢和主矩3簡化結(jié)果分析4固定端約束第六節(jié) 物體的重心、質(zhì)心與形心1重心及重心坐標(biāo)公式2質(zhì)心及質(zhì)心坐標(biāo)公式3組合法求形心第四章 一般力系的平衡 （7 學(xué)時 ）1 目的要求 掌握平面一般力系的平衡方程和滑動摩擦定律，并能用它們求解物體系統(tǒng)的平衡問題。2 要點第一節(jié) 空間一般力系的平衡方程1空間一般力系的平衡條件2空間一般力系的平衡方程第二節(jié) 平面一般力系的平衡方程1平面一般力系的平衡條件2平衡方程的幾種形式3特殊情形第三節(jié) 一般力系平衡方程應(yīng)用舉例1求解單個物體平衡問題的要點2相關(guān)例題第四節(jié) 物體系統(tǒng)的平衡1物體系統(tǒng)平衡問題的解題要點2相關(guān)例題第五節(jié) 滑動摩擦1靜滑動摩擦定律2動滑動

8、摩擦定律3摩擦角與自鎖現(xiàn)象4考慮摩擦?xí)r物體的平衡問題第六節(jié) 靜定與靜不定問題的概念1靜定問題2靜不定問題第二篇 材料力學(xué) （70 學(xué)時 ）第一章 緒論（2 學(xué)時）1、目的要求 明確材料力學(xué)的研究對象和任務(wù)， 掌握變形固體的基本假設(shè)， 了解桿件變形的基本形式， 學(xué)習(xí)方法 等。2、要點第一節(jié) 材料力學(xué)的研究對象，主要任務(wù)及研究方法1. 材料力學(xué)的研究對象2. 材料力學(xué)任務(wù)3. 材料力學(xué)研究方法 第二節(jié) 材料力學(xué)的基本假設(shè)1. 材料力學(xué)的基本假設(shè)第三節(jié) 了解桿件變形的基本形式1. 基本變形形式2. 組合變形第四節(jié) 內(nèi)力 截面法 應(yīng)力 應(yīng)變1. 內(nèi)力的概念2. 截面法3. 應(yīng)力與應(yīng)變的概念第二章 軸向

9、拉伸、壓縮 （8 學(xué)時）1、的要求掌握求桿件軸力的截面法， 熟練畫出軸向拉壓桿的軸力圖； 會應(yīng)用強(qiáng)度條件對軸向拉壓桿件進(jìn)行強(qiáng) 度計算；掌握胡克定律及其應(yīng)用，會計算軸向各拉壓桿件的軸向變形； 了解超靜定的概念， 會解簡單的 一次拉壓超靜定問題；了解低碳鋼和鑄鐵在拉伸、壓縮時的基本力學(xué)性質(zhì)。2、要點第一節(jié) 軸向拉伸和壓縮及工程實例1. 軸向拉伸和壓縮的概念2. 工程實例 : 機(jī)構(gòu)連桿、螺栓、桁架、房屋立柱、橋墩 第二節(jié) 軸向拉壓桿的內(nèi)力·截面法1. 軸向拉 （壓） 桿的內(nèi)力軸力2. 截面法求軸力3. 軸力圖的繪制第三節(jié) 軸向拉壓桿的應(yīng)力1. 應(yīng)力的概念2. 軸向拉壓桿橫截面和斜截面上的應(yīng)

10、力 第四節(jié) 軸向拉壓桿的變形·胡克定律1. 縱向變形 , 橫向變形 , 線應(yīng)變2. 胡克定律3. 彈性模量 , 抗拉（壓）剛度 , 泊松比 第五節(jié) 材料拉伸、壓縮時的力學(xué)性質(zhì)1. 低碳鋼的拉伸試驗概述2. 應(yīng)力應(yīng)變曲線圖及其特征點 （比例極限 ,彈性極限,屈服極限,強(qiáng)度極限 ）3. 鑄鐵的拉伸試驗概述4. 低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗概述及應(yīng)力應(yīng)變圖 第六節(jié) 許用應(yīng)力、拉壓強(qiáng)度條件1. 許用應(yīng)力的確定2. 拉壓強(qiáng)度條件第七節(jié) 簡單拉壓超靜定問題1. 靜定問題與超靜定問題概念2. 超靜定問題的解題思路3. 簡單拉壓超靜定問題解法舉例第三章 剪切和擠壓的實用計算 （2 學(xué)時）1、目的要求 會對

11、鉚釘?shù)冗B接件進(jìn)行受力分析和進(jìn)行剪切與擠壓的強(qiáng)度計算； 了解剪切胡克定律和剪應(yīng)力互等定 理。2、要點第一節(jié) 剪切和擠壓的實用計算1. 剪切和擠壓的工程實例2. 剪切和擠壓的受力特點3. 名義切應(yīng)力的計算 , 剪切強(qiáng)度條件4. 有效擠壓面積 , 擠壓強(qiáng)度條件第二節(jié) 拉（壓）桿連接部分的強(qiáng)度計算1. 連接處破壞三種形式2. 拉（壓）桿連接部分的強(qiáng)度計算第三節(jié) 剪切胡克定律和剪應(yīng)力互等定理1. 剪切胡克定律介紹2. 剪應(yīng)力互等定理介紹第四章 扭轉(zhuǎn)（8 學(xué)時）1、目的要求 會用截面法求桿件橫截面的扭矩， 熟練畫出桿件的扭矩圖； 會計算圓桿扭轉(zhuǎn)時橫截面上的剪應(yīng)力和 對桿進(jìn)行強(qiáng)度計算；會計算圓桿扭轉(zhuǎn)時橫截面

12、的扭轉(zhuǎn)角和對桿進(jìn)行剛度計算。2、要點第一節(jié) 扭轉(zhuǎn)·扭矩和扭矩圖1. 扭轉(zhuǎn)的受力與變形特點2. 功率、轉(zhuǎn)速與力偶矩之間的關(guān)系3. 扭矩的概念4. 扭矩圖的繪制第二節(jié) 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力·強(qiáng)度條件1. 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力計算2. 剪切彈性模量3. 極慣性矩4. 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件第三節(jié) 圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形·剛度條件1. 相對扭轉(zhuǎn)角的計算2. 抗扭截面模量3. 抗扭剛度條件第四節(jié) 簡單的扭轉(zhuǎn)超靜定問題1. 扭轉(zhuǎn)超靜定問題概述2. 簡單的扭轉(zhuǎn)超靜定問題解法舉例第五章 梁的內(nèi)力 （6 學(xué)時）1、目的要求會用直接計算法求梁任意橫截面的剪力和彎矩； 會列梁的剪力方程和彎矩方程， 并畫出剪力

13、圖和彎 矩圖； 掌握彎矩、剪力、 荷載集度間的關(guān)系及由此得出的剪力圖和彎矩圖的一些規(guī)律；掌握畫剪力圖和 彎矩圖的疊加法和簡便法。2、要點第一節(jié) 工程中的彎曲問題1. 平面彎曲的概念2. 平面彎曲的工程實例 第二節(jié) 梁的內(nèi)力1. 梁的內(nèi)力求法2. 梁的內(nèi)力符號約定 第三節(jié) 剪力圖和彎矩圖1. 剪力圖的繪制2. 彎矩圖的繪制第四節(jié) 利用彎矩、剪力、荷載集度間的關(guān)系繪內(nèi)力圖1. 彎矩、剪力、荷載集度間的關(guān)系推導(dǎo)2. 利用彎矩、剪力、荷載集度間的關(guān)系作內(nèi)力圖的方法3. 簡便方法繪內(nèi)力圖舉例第六章 截面的幾何性質(zhì) （2 學(xué)時）1、目的要求 了解靜矩、慣性矩、慣性積、主軸、形心主軸、主慣性矩和形心主慣性矩

14、的定義；會計算矩形和圓 形截面的形心主慣性矩；正確應(yīng)用慣性矩的平行移軸公式，會計算簡單組合截面的形心主慣性矩。2 要點第一節(jié) 靜矩、慣性矩、慣性積1. 靜矩的概念2. 慣性矩的概念3. 慣性積的概念 第二節(jié) 慣性矩的平行移軸公式1. 慣性矩的平行移軸公式推導(dǎo)第三節(jié) 簡單組合圖形慣性矩的計算1. 簡單組合圖形慣性矩的計算方法2. 簡單組合圖形慣性矩的計算舉例第七章 梁的應(yīng)力與強(qiáng)度計算 （8 學(xué)時）1、目的要求 正確使用彎曲正應(yīng)力公式，熟練計算梁上各點的彎曲應(yīng)力，并掌握彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件及其應(yīng)用； 學(xué)會計算矩形截面、 工字形截面和圓形截面上的彎曲正應(yīng)力， 并掌握切應(yīng)力強(qiáng)度條件及其應(yīng)用； 了解提 高

15、梁的抗彎強(qiáng)度的措施及選擇合理截面。2、要點第一節(jié) 梁的正應(yīng)力1. 純彎曲的正應(yīng)力公式2. 抗彎截面模量3. 純彎曲理論的推廣第二節(jié) 梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件1. 梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件2. 梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件應(yīng)用舉例第三節(jié) 梁的剪應(yīng)力1. 梁的剪應(yīng)力公式2. 梁的剪應(yīng)力計算舉例第四節(jié) 梁的合理截面形狀及變截面梁1. 梁的合理截面形狀2. 變截面梁第八章 梁的變形 （8 學(xué)時）1、目的要求 了解撓度與轉(zhuǎn)角間的關(guān)系和梁的撓曲線近似微分方程； 會用疊加法求梁的某些特定截面的轉(zhuǎn)角和撓 度；了解梁的剛度條件。2、要點第一節(jié) 撓度和轉(zhuǎn)角1. 平面彎曲梁的撓度2. 平面彎曲梁的轉(zhuǎn)角 第二節(jié) 撓曲線的近似微分方程1.

16、撓曲線的近似微分方程的建立 第三節(jié) 積分法計算梁的位移1. 計算梁的位移的積分法2. 積分法計算梁的位移舉例 第四節(jié) 疊加法計算梁的位移1. 計算梁的位移疊加法2. 疊加法應(yīng)用舉例 第五節(jié) 梁的剛度條件1. 梁的剛度條件2. 梁的剛度條件應(yīng)用舉例 第六節(jié) 超靜定梁1. 超靜定梁的概念2. 超靜定梁的解法舉例第九章 應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論 （8 學(xué)時）1、目的要求 了解應(yīng)力狀態(tài)的概念及其研究方法；會從具體受力桿件中截取單元體并標(biāo)明單元體上的應(yīng)力情況； 會計算平面應(yīng)力狀態(tài)下斜截面上的應(yīng)力及主應(yīng)力； 了解空間應(yīng)力狀態(tài)的概念和空間應(yīng)力狀態(tài)下三個主應(yīng) 力 1、2、3；掌握廣義胡克定律， 會計算復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下

17、的線應(yīng)變或正應(yīng)力； 了解強(qiáng)度理論的概念， 會應(yīng)用強(qiáng)度理論對桿件進(jìn)行強(qiáng)度校核。2、要點第一節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)的概念1. 主應(yīng)力的概念2. 主平面的概念3. 主單元體的概念4. 應(yīng)力狀態(tài)的分類第二節(jié) 平面應(yīng)力狀態(tài)分析解析法1. 解析法概述2. 主應(yīng)力和主平面的方位3. 剪應(yīng)力的極值及其所在的平面的方位 第三節(jié) 平面應(yīng)力狀態(tài)分析圖解法1. 應(yīng)力圓方程2. 應(yīng)力圓的作法 第四節(jié) 廣義虎克定律1. 廣義虎克定律介紹第五節(jié) 強(qiáng)度理論1. 第一強(qiáng)度理論介紹2. 第二強(qiáng)度理論介紹3. 第三強(qiáng)度理論介紹4. 第四強(qiáng)度理論介紹第十章 桿件在組合變形時的強(qiáng)度計算 （8 學(xué)時）1、目的要求 了解組合變形的概念，會將組合變形

18、問題分解為基本變形的組合；會分析斜彎曲、拉（壓）彎、偏 心拉伸（壓縮） 等組合變形桿件的內(nèi)力、 應(yīng)力和對桿件進(jìn)行強(qiáng)度計算； 會應(yīng)用強(qiáng)度理論對彎扭等組合變 形桿件進(jìn)行強(qiáng)度校核。2、要點第一節(jié) 組合變形的概念1. 組合變形的概念2. 常見的組合變形3. 組合變形的一般研究方法第二節(jié) 斜彎曲1. 斜彎曲的概念2. 斜彎曲問題解法3. 中性軸第三節(jié) 拉伸（壓縮）與彎曲的組合變形1. 拉伸（壓縮）與彎曲的組合變形概念2. 拉伸（壓縮）與彎曲的組合變形解法 第四節(jié) 偏心拉伸（壓縮）1. 偏心拉伸（壓縮）2. 偏心拉伸（壓縮）解法3. 截面核心第五節(jié) 彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合變形1. 彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合變形2. 彎曲

19、與扭轉(zhuǎn)的組合變形的解法3. 相當(dāng)應(yīng)力第十一章 壓桿穩(wěn)定 （8 學(xué)時）1、目的要求 掌握壓桿穩(wěn)定的概念； 了解臨界力和臨界應(yīng)力的概念； 掌握歐拉公式， 會計算壓桿的臨界力和臨界 應(yīng)力；了解柔度的物理意義， 掌握柔度在壓桿穩(wěn)定計算中的應(yīng)用。 會應(yīng)用穩(wěn)定條件對壓桿進(jìn)行穩(wěn)定計算。 2、要點第一節(jié) 壓桿穩(wěn)定的概念1. 平衡穩(wěn)定性的概念2. 壓桿穩(wěn)定的概念第二節(jié) 細(xì)長壓桿的臨界力1. 兩端鉸支細(xì)長壓桿的臨界力計算公式推導(dǎo)2. 細(xì)長壓桿的臨界力普遍公式歐拉公式3. 長度系數(shù)第三節(jié) 臨界應(yīng)力、歐拉公式的適用范圍1. 細(xì)長壓桿的臨界應(yīng)力計算公式2. 壓桿的柔度3. 歐拉公式的適用范圍第四節(jié) 三類壓桿、臨界應(yīng)力總

20、圖1. 三類壓桿的概念2. 臨界應(yīng)力總圖第五節(jié) 壓桿的穩(wěn)定性校核1. 壓桿的穩(wěn)定條件2. 穩(wěn)定安全系數(shù)3. 折減系數(shù)4. 壓桿穩(wěn)定條件的應(yīng)用5. 試算法第六節(jié) 提高壓桿穩(wěn)定性的措施1. 減小壓桿長度2. 改善壓桿的約束條件3. 合理選擇截面4. 合理選用材料機(jī)動（課程復(fù)習(xí)） （2 學(xué)時）理論力學(xué)課程教學(xué)大綱Theoretical Mechanics課程編號：學(xué) 分： 40 上機(jī)學(xué)時： 0 ）學(xué) 時： 64 （其中：講課學(xué)時： 64 實驗學(xué)時： 先修課程 ： 高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理后續(xù)課程 ：材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計適用專業(yè) ：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)開課部門 ：機(jī)械工程系一、課程的性質(zhì)與目標(biāo)理論力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的專業(yè)必修課。它是各門力學(xué)的基礎(chǔ)，并在許多工程技術(shù)領(lǐng)域 中有著廣泛的應(yīng)用。本課程的任務(wù)是在原來學(xué)生已有高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等知識的基礎(chǔ)上 使學(xué)生掌握質(zhì)點、質(zhì)點系和剛體機(jī)械運動（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法，為學(xué)習(xí)有 關(guān)的后繼課程打好必要的基礎(chǔ)，并為將來學(xué)習(xí)和掌握新的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造條件，使學(xué)生初步 學(xué)會應(yīng)用理論力學(xué)的理論和方法分析、解決一些簡單的工程實際問題；并結(jié)合本課程的特 點、培養(yǎng)學(xué)