工程力學專業(yè)規(guī)范

PAGEPAGE12“工程力學專業(yè)”規(guī)范(第二稿)一、專業(yè)教育的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展方向解放前，我國的高等院校沒有力學專業(yè)。1952年高校院系調(diào)整，著名力學家周培源教授在北京大學創(chuàng)建了我國第一個力學專業(yè)。1956年5月，為推動我國12年科學技術遠景規(guī)劃的實施，解決力學人才短缺的困境，以錢學森先生為首的力學組提出了兩條建議：1)在若干所大學籌備成立力學專業(yè),2)從重點工科院校的畢業(yè)生中挑選優(yōu)秀者辦力學研究班。經(jīng)國務院批準，由高教部和中國科學院在清華大學建立工程力學研究班。從1957年2月起招生至1962年2月，力學研究班共辦了三屆，學制兩年，每年約100人，共招收學生309人。歷史證明辦力學研究班具有預見性和戰(zhàn)略性，為我國工程力學事業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎，對力學學科的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。1957-1958年，清華大學、大連理工大學、西安交通大學、上海交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、浙江大學、同濟大學、復旦大學、中山大學、吉林大學、蘭州大學、中國科學技術大學、天津大學等先后開辦力學專業(yè)。1978年重慶大學開辦力學專業(yè)，華中科技大學、天津大學重建力學專業(yè)。統(tǒng)計到1995年，我國有39所高校開辦有力學專業(yè)。1999年以后，許多高校又相繼開辦了力學專業(yè)。據(jù)2003年的統(tǒng)計，我國現(xiàn)有83個力學專業(yè)。其中，理論與應用力學專業(yè)17個，工程力學專業(yè)64個，工程結構分析專業(yè)2個。力學是各類工程技術的發(fā)展支柱，力學專業(yè)的建設和發(fā)展，充分體現(xiàn)了國民經(jīng)濟和科技發(fā)展的需求。國家經(jīng)濟和科技的發(fā)展，加上力學學科的特點，決定了力學專業(yè)建設和力學人才培養(yǎng)的重要性。五十多年來，經(jīng)過幾代力學工作者的艱苦努力、辛勤耕耘，力學學科的面貌發(fā)生了巨大變化，教學、科研和其它各項工作不斷地向前邁進，先后為國家培養(yǎng)出了一大批優(yōu)秀的力學人才。力學專業(yè)的本科、碩士和博士畢業(yè)生分布在國內(nèi)外著名大學或研究機構、工業(yè)部門與高新技術領域，從事與力學、工程科學和計算機應用有關的工作，為國家的經(jīng)濟建設與國防建設做出了巨大的貢獻，得到社會各界的高度評價。1.主干學科概況“力”是無處不在的！人類對自然的省悟，就是從對力的認識開始的。人類科學史上最偉大的科學家之一—牛頓，首先就是一位力學家。牛頓所創(chuàng)立的物質(zhì)運動三定律和萬有引力定律，構成了經(jīng)典力學的基礎。從17世紀到19世紀，物理學的主體是經(jīng)典力學。到20世紀初，隨著歐美的工業(yè)化，以應用力學為主體的現(xiàn)代力學迅速發(fā)展起來。如大型建筑、橋梁、道路、水利工程、軍械、船舶、飛機、火箭等的技術進步，在很大程度上依賴于力學知識的豐富和發(fā)展。在航空航天工業(yè)的發(fā)展中，力學在空氣動力、結構設計、飛行控制等關鍵領域都扮演了主角?？梢哉f，航空航天工業(yè)的發(fā)展，離開力學寸步難行。在力學理論支撐下，我國在20世紀取得的工程技術成就不勝枚舉，從兩彈一星到深潛彈道導彈核潛艇的研制，從長江大橋到長江三峽的建設，無不凝聚著力學工作者的貢獻。力學對中國現(xiàn)代科學發(fā)展所負有的特殊使命，造就了以錢學森、周培源、錢偉長為代表的一批杰出的力學家。目前力學的主干學科包括一般力學、固體力學、流體力學及工程力學。一般力學主要研究物體的靜止、運動、及其動力學規(guī)律。固體力學主要研究物體的受力與變形規(guī)律。流體力學主要研究流體的靜止、運動，受力及其動力學規(guī)律。工程力學主要研究爆炸、滲流、巖土等與工程密切相關的力學問題。力學學科既屬于基礎學科，又是應用科學和工程技術的基礎。進入21世紀后，納米科技、生命科學與生物技術、信息技術等，成為科技界最具吸引力與影響力的三大領域。在這種大的背景下，許多傳統(tǒng)科學都面臨巨大的挑戰(zhàn)，力學由于其內(nèi)在的特質(zhì)及其應有的普遍性，仍然展示出永恒與旺盛的生命力，并將繼續(xù)發(fā)揮巨大的影響?，F(xiàn)代科學發(fā)現(xiàn)，各種體現(xiàn)特異性質(zhì)的生物結構，并非在原子尺度，而是在微納米尺度。因此，現(xiàn)代力學最近誕生了一個新分支——納米力學，它成為與物理、化學、生物、材料科學等進行交叉研究的新學科。在現(xiàn)實社會生活中，如：臺風，氣象與地震災害預報，材料損傷、疲勞、破壞等等對國民經(jīng)濟有重大影響的問題，依然有待于進一步的研究；在空間科學、空間安全、空間利用方面，力學仍然是國家需求迫切的重要學科；在各種復雜、創(chuàng)新、重大的工程問題中，不斷對力學提出了新的挑戰(zhàn)，同時也為力學注入了長盛不衰的生命力。信息技術、生物工程、空天工程等，必將催生新世紀的力學家和一大批適應現(xiàn)代工程發(fā)展需要的力學問題的研究工程師。2.主干學科的方法論介紹力學是自然科學中最早建立完備科學體系的一門學科,也是自然科學中運用定量分析工具-數(shù)學最多的一門學科。隨著力學學科的發(fā)展，力學工作者逐步發(fā)展和完善了定量的建模方法，將復雜工程中的力學問題轉(zhuǎn)化可以定量計算和分析的力學模型。這種定量建模方法還被廣泛地應用到經(jīng)濟、金融和管理等其它領域中。所有科學都是用直接實驗和觀察獲得的知識建立起來的，力學作為一門探索大自然物質(zhì)運動規(guī)律的科學，自然離不開實驗。但是任何一個沒有理論的實驗知識都只能是經(jīng)驗，而經(jīng)驗往往是不完善的。沒有理論，就沒嚴格的數(shù)學計算與慎密的邏輯推理，就不能將某些局部的實驗結果與經(jīng)驗進行推廣，更不利于知識的傳播。因此，實驗是基礎，理論是根本。力學正是這樣一個通過實驗觀察，總結，形成理論，并將理論應用到實際工程中，解決了大量具體問題的典型學科。然而，實際工程所遇到的具體力學問題，往往要比實驗室中的實驗過程更復雜，往往不能由理論直接給出結果而需要進行數(shù)值計算。隨著計算機科學和技術的發(fā)展，數(shù)值計算方法也得到了高速的發(fā)展。今天，人們可以對整架大型噴氣客機進行數(shù)值計算及分析。因此，數(shù)值計算已成為力學研究或解決大型工程力學問題的一個強大工具。總之，力學研究的主要方法是實驗、理論、數(shù)值計算及其結合。3.本專業(yè)的相關學科及影響本專業(yè)教育的因素力學是基礎科學，又是技術科學，其發(fā)展橫跨理工，與各行業(yè)的結合是非常密切的。與力學相關的基礎學科有數(shù)學、物理、化學、天文、地球科學及生命科學等，與力學相關的工程學科有機械、土木、航空航天、交通、能源、化工、材料、環(huán)境、船舶與海洋等。由于相關行業(yè)的發(fā)展與國民經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展同步，使得力學在其中多項技術的發(fā)展中起著重要的甚至是關鍵的作用。力學專業(yè)的畢業(yè)生既可以從事力學教育與研究工作，又可以從事與力學相關的機械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程專業(yè)的設計與研究工作，還可以從事數(shù)學、物理、化學、天文、地球或生命等基礎學科的教育與研究工作。從這個意義上講，力學專業(yè)培養(yǎng)人才的對口是非常寬的，社會對力學人才的需求也是很多的。隨著力學學科的發(fā)展，在21世紀將產(chǎn)生一些新的結合點，如生物醫(yī)學工程、環(huán)境與資源、數(shù)字化信息等。經(jīng)典力學與納米科技一起孕育了微納米力學；將力學知識應用于生物領域產(chǎn)生了生物力學和仿生力學；這些都是近年來力學學科發(fā)展的亮點?？梢灶A料，隨著社會的發(fā)展，力學學科與環(huán)境和人居工程等專業(yè)的學科交叉也將會進一步加強。二、專業(yè)培養(yǎng)目標和規(guī)格1.培養(yǎng)目標培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展，掌握工程力學專業(yè)的基礎理論、計算技術與實驗技能的專門人才，能夠在有關工程領域中從事與力學問題相關的工程設計、技術開發(fā)及技術管理工作，也可以繼續(xù)攻讀碩士、博士學位成為力學及相關學科的高層次研究人才或高校教師。2.人才培養(yǎng)規(guī)格本專業(yè)學制為四年，授予工學學士學位。本專業(yè)的畢業(yè)生能夠在力學及相關的各工程領域，如：機械、土木、水利、航天、航空、材料、環(huán)境等，從事工程設計、技術開發(fā)及技術管理工作。本專業(yè)采用多元化的培養(yǎng)模式,例如：(1)工程應用型人才培養(yǎng)模式該培養(yǎng)模式依托某一工程領域，培養(yǎng)的學生除了掌握工程力學專門知識以外，還要熟悉該工程領域的有關專業(yè)知識。畢業(yè)生能夠在該工程領域中從事與力學問題相關的工程設計、技術開發(fā)及技術管理工作。也可以進一步深造，成為該工程領域中從事與力學問題相關研究的高級專門人才。屬于應用研究型培養(yǎng)模式。(2)力學研究型人才培養(yǎng)模式該培養(yǎng)模式按照工程力學的自身學科特點進行專業(yè)教育，培養(yǎng)的學生具有較為扎實的工程力學專門知識，經(jīng)過進一步深造，成為力學學科或相關工程領域的高級專門研究人才，可在工程領域中從事與力學問題相關的科學研究、工程設計、技術開發(fā)及技術管理等工作。屬于應用基礎研究型培養(yǎng)模式。(3)工程計算與軟件開發(fā)型人才培養(yǎng)模式該培養(yǎng)模式培養(yǎng)的學生除了工程力學專門知識以外，還要掌握工程分析技術與大型工程軟件的應用和開發(fā)技術。畢業(yè)生能夠應用和開發(fā)大型工程軟件，從事與力學相關的工程分析與科學計算等工作。也可以進一步深造，成為該領域中的高級專門研究人才。鑒于培養(yǎng)模式的多元化特點，為保證培養(yǎng)質(zhì)量，力學專業(yè)應開設必要的力學主干課程，包括：理論力學、材料力學、彈性力學、流體力學、振動理論、計算力學和實驗力學，并保證基本的教學學時要求。課程設置可采用模塊化。要求學生掌握力學及數(shù)理等基本理論和知識，接受必要的工程技能訓練，具有應用計算機和現(xiàn)代實驗技術手段解決與力學有關的工程問題的基本能力。畢業(yè)生必須達到本培養(yǎng)規(guī)范規(guī)定的學分要求。應具有的知識結構和達到的能力包括：良好的思想道德素質(zhì)、強烈的民族自豪感和社會責任感。身體、心理素質(zhì)健康，合群、開朗，積極向上。較好的人文、藝術和社會科學基礎及較強的文字表達能力。較扎實的數(shù)學、自然科學和工程技術的基礎理論知識。較系統(tǒng)的工程力學專業(yè)基礎知識，較扎實的綜合實驗能力和工程實踐技能。較強的解決與力學有關的工程技術問題的能力，了解學科前沿與發(fā)展趨勢。較強的自學能力、創(chuàng)新意識、團隊精神和發(fā)展?jié)摿?。較強的外語聽說讀寫的綜合運用能力，以及查閱外文科技文獻的能力。工程計算分析技術與大型工程軟件的應用和開發(fā)的能力。三、本專業(yè)教育內(nèi)容和知識體系1．本專業(yè)人才培養(yǎng)的教育內(nèi)容及知識結構的總體框架(1)本專業(yè)人才培養(yǎng)的教育內(nèi)容及知識結構設計的依據(jù)根據(jù)對全國工程力學專業(yè)教學情況的調(diào)研，力學學科專業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略研究及1997年全國高等學校工程力學教學指導委員會所建議的“工程力學專業(yè)四年制本科教育的培養(yǎng)目標和本科生的基本規(guī)格”制定本專業(yè)人才培養(yǎng)的教育內(nèi)容及知識結構。本專業(yè)屬于技術科學類，是科學技術的基礎。培養(yǎng)適應社會主義現(xiàn)代化建設需要，德智體全面發(fā)展的高素質(zhì)“復合型”人才，培養(yǎng)人才的原則是知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。要求畢業(yè)生具有系統(tǒng)、扎實的數(shù)理基礎知識和力學知識，較強的數(shù)學建模、工程計算及力學實驗的能力，并具有必要的工程知識與基本工程訓練。(2)本專業(yè)人才培養(yǎng)的教育內(nèi)容及知識結構的總體框架根據(jù)培養(yǎng)人才的需要，本科專業(yè)的教育范疇主要包括以下部分：通識教育：人文社會科學，外語，計算機及其應用，經(jīng)濟管理，體育等。專業(yè)教育：數(shù)理基礎，學科基礎，學科專業(yè)，工程技術基礎，實踐訓練等。綜合教育：思想教育，學術、科技、文藝、體育等活動。2．工程力學專業(yè)的專業(yè)知識體系工程力學專業(yè)的專業(yè)知識體系包括如下的7個知識領域，2.1理論力學包括如下5個知識單元(1)靜力學（核心）靜力學基本概念，匯交力系的簡化與平衡、，偶系的簡化與平衡，平面一般力系的簡化與平衡，空間力系的簡化與平衡，重心，摩擦。(2)運動學（核心）運動學基本概念，平動參考系下點的運動合成，定軸轉(zhuǎn)動參考系下點的運動合成，哥氏加速度，剛體的平面運動，平面運動參考系下點的運動合成，剛體的定點運動，分析運動學。(3)動力學（核心）動力學基本概念，剛體轉(zhuǎn)動慣量特性，剛體定軸轉(zhuǎn)動動力學方程，動量定理，動量矩定理，剛體平面運動動力學方程，動能，勢能，動能定理，剛體簡單運動的動靜法，剛體平面運動的動靜法。(4)分析力學基礎（核心）虛位移原理，動力學普遍方程，拉格朗日方程，初積分。(5)動力學專題（選修）碰撞問題，單自由度系統(tǒng)線性振動，剛體的慣性矩、慣性積及慣性主軸，剛體的動量矩和動能，歐拉動力學方程和軸對稱剛體的定點轉(zhuǎn)動微分方程，繞定軸和繞動軸轉(zhuǎn)動剛體的動約束力，陀螺近似原理、軸對稱剛體的自由規(guī)則進動和強迫規(guī)則進動。要求及說明：理論力學是工程力學專業(yè)的基礎知識，既是其他后續(xù)知識的理論基礎，又是一門具有完整體系、獨立的學科。培養(yǎng)對工程對象的抽象、簡化、分析、判斷等物理建模能力，為學習有關后續(xù)課程打好必要的基礎，并初步學會應用理論力學的理論和方法分析解決一些簡單的工程實際問題。要求學生掌握有關基本概念、基本理論和基本方法及其應用，能較熟練和較靈活地應用矢量方法和分析方法求解各類典型問題，并在學習中培養(yǎng)邏輯思維能力、表達能力、計算能力以及解決實際問題的能力。2.2材料力學包括如下10個知識單元(1)基本概念及方法（核心） 變形固體的基本概念、基本假定，截面法，內(nèi)力，應力，變形和應變的概念。(2)桿的軸向拉、壓（核心）桿件軸向拉、壓時的內(nèi)力、應力和變形，虎克定律，材料的拉、壓力學性能，材料軸向拉、壓時的強度與剛度計算，應力集中的概念。(3)剪切（核心）剪切和擠壓的實用計算(4)扭轉(zhuǎn)（核心）剪切虎克定律,剪應力互等定理,圓軸扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力,應力和變形,圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度與剛度計算,非圓截面桿扭轉(zhuǎn)簡介。(5)梁的彎曲（核心）截面圖形幾何性質(zhì),彎曲時的內(nèi)力,對稱與非對稱截面梁的彎曲正應力,彎曲剪應力,彎曲中心的概念,梁的彎曲變形,用積分法與疊加法分析梁的位移。(6)應力狀態(tài)分析（核心）平面應力狀態(tài)下的應力和應變分析,三向應力狀態(tài)下的最大應力,廣義虎克定律,常用的強度理論.(7)組合變形下桿件的強度計算（核心）兩向彎曲，斜彎曲,偏心拉壓與拉彎組合，截面核心，扭彎組合。(8)能量法（核心）應變能與外力功,用能量方法計算位移,簡單超靜定問題。(9)動載荷（核心）沖擊時的應力和變形計算：動荷系數(shù)；等加速運動或等速轉(zhuǎn)動時的動應力計算。(10)壓桿穩(wěn)定（核心）穩(wěn)定性的概念,軸向受壓桿的臨界載荷與臨界應力,臨界應力總圖,提高壓桿穩(wěn)定性的措施.(11)交變應力與疲勞破壞（選修）交變應力與疲勞的概念,持久極限及其影響因素。試驗部分：拉伸、壓縮實驗、扭轉(zhuǎn)實驗，彎曲正應力測定，主應力測定。要求及說明：材料力學是工程力學專業(yè)的基礎知識。通過桿件的內(nèi)力、應力、應變分析，材料的力學行為，強度、剛度、穩(wěn)定性等知識的學習，使學生對桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題具有明確的基本概念并掌握其基本分析方法，具有必要的材料力學性能知識，初步的實驗技能和比較熟練的計算能力；掌握常用材料的基本力學性質(zhì)；掌握構件在各種基本變形和組合變形下的強度條件和強度計算；掌握構件在各種基本變形和組合變形的剛度條件和變形位移計算；掌握幾種典型壓桿的臨界力計算和穩(wěn)定安全校核；了解沖擊荷載下的強度近似計算和材料性質(zhì)；了解疲勞破壞的本質(zhì)和特征及影響疲勞持久極限的主要因素。實驗不少于10學時,應注重培養(yǎng)學生分析與解決變形體力學問題的初步能力，注意處理好與后續(xù)內(nèi)容如彈性力學、結構力學和實驗力學等之間的銜接。2.3彈性力學包括如下12個知識單元(1)彈性力學的基本假設（核心）(2)應力狀態(tài)理論（核心）應力和一點的應力狀態(tài)，與坐標傾斜的微分面上的應力，平衡微分方程，靜力邊界條件，轉(zhuǎn)軸時應力分量的變換，主應力、應力張量不變量，最大剪應力。(3)應變狀態(tài)理論（核心）位移分量和應變分量及兩者的關系,物體內(nèi)無限鄰近兩點位置的變化,轉(zhuǎn)動分量,轉(zhuǎn)軸時應變分量的變換,應變張量,主應變、應變張量不變量,體積應變,應變協(xié)調(diào)方程。(4)應力和應變的關系（核心）應力和應變最一般的關系，廣義Hooke定律，彈性體變形過程中的功和能，各向異性彈性體，各向同性彈性體，彈性常數(shù)的測定，各向同性體應變能的表達式。(5)彈性力學問題的建立（核心）彈性力學的基本方程及其邊值問題，位移解法,應力解法,彈性力學解的唯一性原理,逆解法和半逆解法,圓柱體的扭轉(zhuǎn),局部性原理,梁的純彎曲,柱體在自重影響下的變形。(6)平面問題的直角坐標解（核心）平面應變問題和平面應力問題，應力解法把平面問題歸結為雙調(diào)和函數(shù)的邊值問題，用多項式解平面問題，懸臂梁一端受集中力作用，懸臂梁受均勻分布荷載作用，簡支梁受均勻分布荷載作用，矩形梁彎曲的三角級數(shù)解法，復變應力函數(shù)解法。(7)平面問題的極坐標解（核心）平面問題的極坐標方程，軸對稱應力和對應的位移，圓筒受均勻分布壓力作用，曲梁的純彎曲，曲梁一端受徑向集中力作用，具有小圓孔的平板的均勻拉伸，尖劈頂端受集中力或集中力偶作用，幾個彈性半平面問題的解答。(8)柱形桿的扭轉(zhuǎn)和彎曲（核心）扭轉(zhuǎn)問題的位移解法，SaintVenant扭轉(zhuǎn)函數(shù)，扭轉(zhuǎn)問題的應力解法，Prandtl應力函數(shù)，扭轉(zhuǎn)問題的薄膜比擬法，圓截面桿的扭轉(zhuǎn)，帶半圓形槽的圓軸的扭轉(zhuǎn)，厚壁圓筒的扭轉(zhuǎn)，矩形截面桿的扭轉(zhuǎn)，薄壁桿的扭轉(zhuǎn)，矩形桿的彎曲，橢圓截面桿的彎曲，矩形截面桿的彎曲。(9)彈性力學方程的通解及其應用（核心）基本方程的柱坐標和球坐標形式,位移矢量的Stokes分解,Lame位移勢,空心圓球內(nèi)外壁受均布壓力作用,彈性力學的位移通解,無限體內(nèi)一點受集中力作用,半無限體表面受法向集中力作用,半無限體表面受切向集中力作用,半無限體表面圓形區(qū)域內(nèi)受均勻分布壓力作用,兩彈性體之間的接觸壓力,彈性力學的應力通解,回轉(zhuǎn)體在勻速轉(zhuǎn)動時的應力。(10)熱應力（核心）熱膨脹和由此產(chǎn)生的熱應力,熱應力的簡單問題，熱彈性力學的基本方程，位移解法，圓球體的球?qū)ΨQ熱應力，熱彈性位移勢的引用，圓筒的軸對稱熱應力，應力解法，平面熱彈性力學問題的應力解法，Airy熱應力函數(shù)。(11)彈性波的傳播：（選修）無限彈性介質(zhì)中的縱波和橫波，無限彈性介質(zhì)中的集散波和畸變波，表層波（Rayleigh波），彈性介質(zhì)中的球面波。(12)彈性力學的變分解法（核心）彈性體的虛功原理,功的互等定理,位移變分方程,最小勢能原理,用最小勢能原理推導具體問題的平衡微分方程和邊界條件,基于最小勢能原理的近似計算方法,應力變分方程,最小余能原理,基于最小余能原理的近似計算方法。要求及說明：彈性力學研究在外來因素作用下變形體的位移、應變和應力分布規(guī)律，并分析變形體的強度和剛度。通過學習，使學生能比較牢固地掌握彈性力學的基本理論和解決問題的基本方法。它既是從事變形固體力學的研究人員及從事結構強度分析的工程技術人員必備的基礎知識，又為進一步學習其它固體力學分支學科提供必要的基礎知識和研究分析方法。掌握彈性力學的基本概念和基本方程的運用，包括應力狀態(tài)理論、應變狀態(tài)理論和彈性本構關系的主要內(nèi)容；通過彈性力學平面問題（包括按直角座標求解和極座標求解）的學習，要求學生能掌握求解應力函數(shù)的各種典型方法，和對各種邊界條件的處理，并能較順利地求解常見的一些習題；掌握運用位移法，應力法求解柱形桿扭轉(zhuǎn)的問題的能力；對彈性力學的空間問題，熱應力以及彈性波的傳播等內(nèi)容有一般的了解；比較深入地掌握最小勢能原理和最小余能原理的基本概念及其在近似計算中的應用能力。2.4流體力學包括如下8個知識單元(1)流體的物理性質(zhì)和流體力學基本概念（核心）連續(xù)介質(zhì)假設,流體的流動性、可壓縮性、熱膨脹性、粘滯性,描述流體運動的兩種方法:系統(tǒng)和控制體,質(zhì)點導數(shù)與體積積分的隨體導數(shù),流體運動的幾何描述,流體微團運動分析,作用于流體上的力,應力張量與變形速率張量之間的關系－本構方程。(2)流體的平衡（核心）平衡流體的應力特性,流體平衡的基本方程,重力場中流體平衡,非慣性系中流體的相對平衡,均質(zhì)流體作用于固體表面力。(3)流體的基本方程組（核心）連續(xù)性方程,微分形式運動方程和能量方程,初始條件和邊界條件,無粘性運動方程的積分,動量和動量矩方程及應用。(4)流體的渦旋運動（核心）渦旋運動基本概念和渦量輸運方程,無粘性流體的渦量輸運方程及渦旋運動性質(zhì),渦旋在無粘性不可壓流體中所引起的速度場,渦旋運動的產(chǎn)生、擴散。(5)無粘性不可壓縮流體的無旋運動（核心）無粘性不可壓縮流體無旋運動的速度勢函數(shù)，不可壓縮流體平面運動的流函數(shù)，平面定常無旋運動的復勢，奇點分布法解平面勢流問題，鏡像法解平面勢流問題。（6）粘性不可壓縮流動基礎（核心）粘性不可壓縮流動的基本方程組，相似律，粘性流動一般性質(zhì)，兩平行平板間的粘性流動，無限長直圓管中的粘性流動，兩同心旋轉(zhuǎn)圓柱間的定常流動，湍流運動的雷諾方程，混合長理論，粘性流動的能量損失和管路計算。(7)邊界層理論（核心）邊界層概念和它的厚度，普朗特邊界層方程，半無窮長平板的層流邊界層，邊界層的動量積分關系式，邊界層分離和運動物體阻力。(8)氣體動力學初步（核心）無粘性可壓縮流動基本方程組,小擾動在可壓縮流體中的傳播,聲速,馬赫數(shù),伯努利方程和氣體動力學函數(shù),無粘性可壓縮流體定常等熵流動的伯努利方程,一維定常等熵管流,正激波（靜止正激波）。要求及說明：本課程著重闡明流體力學的基本物理現(xiàn)象、基本概念、基本規(guī)律和方法。本課程是進一步學習流體力學專門課程的基礎，又是從事工程技術工作必備的基礎知識。對流體力學的基本物理現(xiàn)象，基本概念和基本定律有正確的理解。對具體的流動問題能正確運用基本定律和建立相應的初值邊值問題。培養(yǎng)用解析方法求解流動問題的初步能力。2.5振動力學包括如下6個知識單元(1)概論和建立動力學方程的基本方法。（核心）(2)單自由度體系振動（核心）固有頻率、阻尼，任意荷載作用下的動力響應的計算。(3)多自由度體系振動（核心）固有頻率、主振型,振型迭加法,工程減阻知識和對阻尼的處理。(4)無限自由度體系振動（核心）桿的軸向振動,桿的扭轉(zhuǎn)振動,梁的橫向振動.(5)結構頻率和振型計算近似法（核心）能量法,矩陣迭代法,瑞雷-里茲法,伽遼金法。(6)非線性振動介紹（選修）非線性動力方程的建立,常用的分析方法和非線性振動現(xiàn)象。要求及說明：主要任務是研究線性系統(tǒng)的動力學行為，分析系統(tǒng)的自振特性和在確定性（或隨機性）動力荷載作用下系統(tǒng)響應的基本理論和計算方法。要求學生掌握振動力學的基本原理和解決問題的方法。理解線性單自由度系統(tǒng)的動態(tài)特性和響應，熟練掌握其計算方法。掌握線性多自由度離散系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)的建模、求解和結果分析方法。較深地了解機械振動的基本理論、基本概念、基本分析方法及其在工程中的初步應用。2.6計算力學計算固體力學（有限元法）包括如下6個知識單元(1)有限元法基本概念與力學原理（核心）有限元法介紹,結點、結點位移、結點力，單元，剛度矩陣，邊界條件，剛度方程，從變分原理出發(fā)導出有限元基本計算格式。(2)平面問題及有限元分析基本過程（核心）平面應力與平面應變,位移模式、形函數(shù)、收斂準則,應變與應力計算，單元剛度矩陣及性質(zhì)，等效結點力，三角形及矩形單元，整體剛度矩陣和整體載荷向量，邊界條件處理的一般方法，對稱性，斜向邊界與結點坐標變換。(3)空間問題（核心）空間問題的四面體單元，軸對稱問題的三角形截面環(huán)單元。(4)等參數(shù)單元（核心）等參數(shù)單元的概念,形函數(shù)的構造方法，平面及空間等參數(shù)單元。(5)結構性單元（核心）桿系單元的推導，平板彎曲的結點位移，矩形板單元，單元局部坐標與整體坐標，剛度矩陣與等效結點力的坐標變換，用平面應力單元和平板彎曲單元組合為平面殼單元。(6)特征值問題簡介（選修）單元質(zhì)量矩陣,桿和板單元的幾何剛度矩陣。要求及說明：教學目的是使學生在學習了以尋求解析解為主的基本力學課程基礎上,初步了解和掌握建立數(shù)值計算模型的原理和方法，培養(yǎng)學生在力學分析和計算等方面的能力。用數(shù)值方法解決工程實際中的結構強度、剛度問題及各種場問題。學習和掌握有限元位移法的基本原理和建立有限元計算模型的基本原則與方法。了解與各類力學問題相應的有限元單元特點及應用有限元法進行求解分析的全過程。并有初步的編程能力。掌握插值函數(shù)選取、形成求解控制方程的原則和方法。了解形函數(shù)的構造方法、形函數(shù)的性質(zhì)、剛度與質(zhì)量矩陣的性質(zhì)、邊界條件的簡化及引入方法。計算流體力學（有限差分法）包括如下5個知識單元(1)有限差分方程及其基本性質(zhì)（核心）差分和逼近誤差，差分方程、截斷誤差和相容性，收斂性，穩(wěn)定性，Lax等價定理。(2)差分格式介紹（核心）迎風格式和正型格式,二階精度格式,隱式格式,多步顯式格式,多維流動的差分格式。(3)不可壓縮勢流的差分解法（核心）定常不可壓縮勢流,差分格式求解,流函數(shù)的反問題差分解,非矩形網(wǎng)格,邊界擬合坐標。(4)不可壓縮粘性流體的差分解法（核心）關于數(shù)值粘性,流函數(shù)-渦量表達法的差分解,速度-壓強表達法的差分解邊界層問題。(5)可壓縮流動的差分解法（核心）非定常無粘性流動,定常跨音速勢流,特征線解法。要求及說明：要求學生在學習了以尋求解析解為主的基本力學課程基礎上,初步了解和掌握建立數(shù)值計算模型的原理和方法，培養(yǎng)學生在力學分析和計算等方面的能力。用數(shù)值方法解決工程實際中的問題。要求學生對計算流體力學的發(fā)展狀況和應用領域有一定的了解，掌握計算流體力學的基本概念、方法和技巧，同時鞏固流體力學的知識。使學生具備一定的建立流體力學數(shù)學模型的能力，并掌握用計算流體力學方法解決流體力學實際問題的思考方法和基本技能。參考課外上機時數(shù)50小時2.7實驗力學（一）電測應力分析(1)應變計，測量電路，應變儀，記錄儀，應變花布置，應變片的粘貼，溫度補償與導線電阻修正，動態(tài)應變測量，特殊條件下的應變測量。(2)位移傳感器的原理，特性和標定。(3)誤差的表示法和誤差分析。(4)實驗數(shù)據(jù)的計算機采集和處理實驗內(nèi)容：(1)應變片粘貼；(2)靈敏系數(shù)及橫向效應；(3)多點靜態(tài)應變測量；(4)傳感器；的標定和使用；(5)動態(tài)應變測量；(6)信號采集和處理。（二）光測應力分析(1)相似理論，量綱分析，π定理(2)光彈性應力分析基本原理，平面光彈應力分析與計算(3)三維光彈，貼片光彈，散光光彈及動光彈的介紹*(4)近代光學測量方法介紹。實驗內(nèi)容：(1)條紋值測定(2)平面光彈(3)近代光學測量方法演示*(4)三維光彈方法演示*（三）振動測量(1)振動儀器介紹，對數(shù)坐標與分貝(2)位移傳感器，速度傳感器，加速度傳感器，力傳感器的原理，特性和標定方法(3)頻率，相位，阻尼，等效剛度，等效質(zhì)量的測定(4)模態(tài)分析初步，隨機振動測量初步，噪聲測量初步(5)振動在工程中的應用實驗內(nèi)容：(1)傳感器標定；(2)正弦振動；(3)結構動態(tài)性能測試；(4)隨機振動譜分析及模態(tài)分析演示*；(5)噪聲測量演示*。（四）流體力學測量技術(1)風洞等實驗設備介紹(2)流動顯示技術(3)壓力與流量測量(4)速度與力的測量實驗內(nèi)容：(1)壓力計標定(2)壓力測量(3)流量測量(4)壓力分布測量(5)多點數(shù)據(jù)采集和處理(6)流動顯示演示(7)測速及測力演示*。要求及說明：課程內(nèi)容圍繞各種力學參數(shù)的測量及實驗結果的分析，包括基本原理、方法、實驗系統(tǒng)和操作。通過本課程的學習，培養(yǎng)學生的實驗能力，使學生具有初步制訂試驗方案，選擇合適的實驗方法，及正確地分析和處理實驗結果的能力，為學生打下用實驗手段解決力學和工程實際問題的基礎，掌握實驗力學的基本理論。掌握用于力學量測量的基本元件和儀器的結構、原理和使用方法，能夠正確選擇實驗方案和操作。能對實驗結果進行正確的處理和分析。具有初步的實驗組織工作能力。對現(xiàn)代的先進測試技術有概括的了解。本課程包括講課與實驗，全部實驗學時應占一半以上。鑒于本課內(nèi)容的特點，可分為幾門獨立的課，或?qū)⑵渲心骋徊糠峙c理論課結合。3．工程力學專業(yè)的課程體系(加●者為建議選修內(nèi)容，可以按需求加其他選修內(nèi)容)通識教育課程人文社會科學：政治理論類、思想道德修養(yǎng)、法律基礎、軍事理論；●法制安全教育、●健康教育、●人文類、●藝術類。外語：大學英（外）語；●高級英（外）語課程計算機及其應用：FORTRAN語言、計算機概論、微機原理、●C語言、●計算機硬件技術基礎、●計算機軟件技術基礎經(jīng)濟管理：●管理概論、●環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展體育：專業(yè)教育課程數(shù)理基礎：數(shù)學：高等數(shù)學、線性代數(shù)、數(shù)理方程、計算方法；●復變函數(shù)、●積分變換、●特殊函數(shù)、●離散數(shù)學、●概率論●數(shù)理統(tǒng)計、●張量分析物理：大學物理、物理實驗學科基礎：理論力學、材料力學；學科專業(yè)：彈性力學、流體力學、振動力學、計算力學、實驗力學；工程技術基礎：工程圖學與計算機圖學、電工電子類；●工程設計類、●工程材料實踐訓練：金工實習、專業(yè)實習、畢業(yè)論文（設計）；●課程設計。綜合教育課程公益勞動、軍事訓練、學術活動●社會調(diào)查、●科技活動、●文藝活動、●體育活動工程力學專業(yè)的主干課程、選修課程以及最少學時要求。課堂教學與課外自習時間為1∶1.5。主干課程：理論力學5學分80學時材料力學（含材力實驗）4.5學分72學時彈性力學5學分80學時流體力學5學分80學時振動力學3學分48學時計算力學：（固體、流體選一）3學分48學時實驗力學包括：實驗應力分析4學分64學時流體力學測量技術2學分32學時振動測量2學分32學時合計33.5學分選修課程：4×2學分128學時學科(專業(yè))概論學科前沿講座其他特色課程：結構力學，塑性力學，斷裂力學，復合材料力學,環(huán)境流體力學，滲流力學,分析力學，隨機振動，振動模態(tài)分析,邊界元法，結構軟件，大型工程分析軟件及應用，流體工程軟件等。專業(yè)教育最少講授及實驗時間數(shù)理基礎：20+8學分320＋128學時學科基礎及學科專業(yè)：33.5學分536學