《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)大綱

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版人才培養(yǎng)方案課程代碼：01150641課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（其中：理論32學(xué)時，實驗0學(xué)時）先修課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)等后續(xù)課程：機械制造工藝學(xué)等適用專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化開課單位：機械工程學(xué)院一、課程說明《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是機械設(shè)計制造及其自動化的一門專業(yè)選修課。本課程主要傳授結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本理論和分析方法，其任務(wù)主要是研究桿系靜定結(jié)構(gòu)、超靜定結(jié)構(gòu)受力分析、位移分析基本理論。本課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，強調(diào)培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識解決生產(chǎn)實際中問題的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)會應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本理論和分析方法，解決一些簡單的工程實際問題，提高學(xué)生工程問題的邏輯思維和分析、計算能力，同時為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能夠綜合使用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法從工程問題中提煉出力學(xué)模型并數(shù)字化，進而求解結(jié)構(gòu)的靜力平衡問題；能夠計算和分析桿件的應(yīng)力、應(yīng)變或變形，評估其強度和剛度；養(yǎng)成理論聯(lián)系實際、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真細(xì)致、實事求是的科學(xué)態(tài)度和職業(yè)道德。課程目標(biāo)2：能夠表述、解釋和判別結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念；能夠描述出桿系靜定結(jié)構(gòu)、簡單超靜定結(jié)構(gòu)受力分析、位移分析，并應(yīng)用于工程問題的表述中；能夠基于結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本假設(shè)和分析方法，判別簡單工程設(shè)計方案的合理性。養(yǎng)成積極進取、敢于挑戰(zhàn)、崇尚科學(xué)、探究科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和思想意識。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程教學(xué)目標(biāo)對機械設(shè)計及其自動化畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度1.工程知識:能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決機械設(shè)計制造過程中涉及的產(chǎn)品開發(fā)、制造工藝、系統(tǒng)控制等復(fù)雜工程問題。1.2掌握工程基礎(chǔ)理論知識，能針對機械工程中的復(fù)雜問題建立合適的數(shù)學(xué)模型并進行求解。課程目標(biāo)1：能夠綜合使用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法從工程問題中提煉出力學(xué)模型并數(shù)字化，進而求解結(jié)構(gòu)的靜力平衡問題；能夠計算和分析桿件的應(yīng)力、應(yīng)變或變形，評估其強度和剛度；養(yǎng)成理論聯(lián)系實際、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真細(xì)致、實事求是的科學(xué)態(tài)度和職業(yè)道德。H2.問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.1能夠應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理，識別和判斷復(fù)雜機械工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)2：能夠表述、解釋和判別結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念；能夠描述出桿系靜定結(jié)構(gòu)、簡單超靜定結(jié)構(gòu)受力分析、位移分析，并應(yīng)用于工程問題的表述中；能夠基于結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本假設(shè)和分析方法，判別簡單工程設(shè)計方案的合理性。養(yǎng)成積極進取、敢于挑戰(zhàn)、崇尚科學(xué)、探究科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和思想意識。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分見表2表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.緒論1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)研究對象和任務(wù)1.2平面桿件體系的分類1.3結(jié)構(gòu)計算簡圖教學(xué)要求：理解結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念；掌握平面桿件體系的分類；能夠畫出結(jié)構(gòu)計算簡圖。重點：桿件體系的分類。難點：桿件體系的分類。21、22.平面桿件體系的幾何組成分析2.1幾何不變體系和幾何可變體系2.2幾何組成分析的幾個概念2.3平面體系的計算自由度2.4平面幾何不變體系的基本組成規(guī)則2.5幾何可變體系2.6幾何組成分析的方法及示例2.7靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)教學(xué)要求：掌握幾何不變體系和幾何可變體系、理解幾何組成分析的幾個概念、掌握平面體系的計算自由度、了解平面幾何不變體系的基本組成則、幾何可變體系、幾何組成分析的方法及示例。重點：平面幾何不變體系的基本組成規(guī)則。難點：幾何可變體系。41、23.平面靜定梁與靜定剛架3.1單跨靜定梁3.2多跨靜定梁3.3靜定平面剛架教學(xué)要求：掌握單跨靜定梁；多跨靜定梁；靜定平面剛架內(nèi)力、位移的求解方法。重點：單跨靜定梁內(nèi)力、位移計算。難點：靜定平面剛架位移計算。41、24.三鉸拱4.1拱結(jié)構(gòu)的形式和特性4.2三鉸拱的內(nèi)力計算4.3三鉸拱的壓力線和壓力拱軸教學(xué)要求：掌握拱結(jié)構(gòu)的形式和特性；學(xué)會三鉸拱的內(nèi)力計算；了解三鉸拱的壓力線和壓力拱軸。重點：三鉸拱的內(nèi)力計算難點：三鉸拱的壓力線和壓力拱軸。21、25．平面靜定桁架和組合結(jié)構(gòu)5.1桁架的特點和組成5.2靜定平面桁架5.3三種平面梁式桁架受力性能分析5.4靜定組合結(jié)構(gòu)5.5靜定結(jié)構(gòu)的特性教學(xué)要求：掌握桁架的特點和組成；理解靜定平面桁架位移計算方法；熟悉三種平面梁式桁架的受力性能分析。重點：平面靜定桁架內(nèi)力、位移計算。難點：平面靜定桁架位移計算。441、2、36．結(jié)構(gòu)的位移計算6.1變形體系的虛功原理6.2結(jié)構(gòu)位移計算的一般公式6.3靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移計算6.4圖形相乘法6.5線彈性體系的互等原理教學(xué)要求：要求學(xué)生理解變形體系的虛功原理；熟練掌握靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移。重點：變形體系的虛功原理難點：靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移。421、2、37．超靜定結(jié)構(gòu)受力分析-力法7.1力法的基本原理7.2力法的基本體系選擇及典型方程7.3用力法計算超靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力7.4用力法計算超靜定結(jié)構(gòu)支座移動教學(xué)要求：要求學(xué)生掌握力法的基本原理；理解力法的基本體系選擇及典型方程；學(xué)會用力法計算超靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力。重點：力法的基本體系選擇及典型方程。難點：用力法計算超靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力。421、2、38．超靜定結(jié)構(gòu)受力分析-位移法8.1位移法的基本原理8.2等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程8.3位移法的基本未知量。8.4位移法的基本結(jié)構(gòu)和位移法方程教學(xué)要求：掌握位移法的基本原理；學(xué)會計算等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移；熟悉位移法的基本結(jié)構(gòu)和位移法方程。重點：位移法的基本原理。難點：位移法的基本結(jié)構(gòu)和位移法方程。41、29．漸進法和近似法9.1力矩分配法的基本概念9.2用力矩分配法計算連續(xù)梁9.3多層多跨剛架的近似計算法教學(xué)要求：掌握力矩分配法的基本概念；會用力矩分配法計算連續(xù)梁重點：用力矩分配法計算連續(xù)梁。難點：多層多跨剛架的近似計算法41、2合計320五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的基本知識、基本技能和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析計算能力、對工程問題的辯證思維能力以及嚴(yán)肅認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度。在掌握工程力學(xué)基本知識的基礎(chǔ)上，學(xué)生應(yīng)該具備對機械領(lǐng)域的復(fù)雜工程中的力學(xué)問題進行科學(xué)的選擇分析和計算方法的邏輯思維能力。六、課程資源庫1.推薦教材：蕭允徽、張來儀主編《結(jié)構(gòu)力學(xué)Ⅰ》.機械工業(yè)出版社.20222.參考書：（1）龍馭球.《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（第5版）.高等教育出版社.2022.（2）文國治.《結(jié)構(gòu)力學(xué)輔導(dǎo)》.機械工業(yè)出版社.2020.（3）于玲玲.《結(jié)構(gòu)力學(xué)》.清華大學(xué)出版社.2019.（4）朱勉慈.《結(jié)構(gòu)力學(xué)》.高等教育大學(xué)出版社.2018.（5）李廉錕.《結(jié)構(gòu)力學(xué)》.高等教育出版社.2020.3.期刊：（1）中國力學(xué)學(xué)會.中國科協(xié).固體力學(xué)學(xué)報.ISSN:0254-7805.（2）中國科學(xué)院.力學(xué)與實踐.ISSN1000-0879.（3）西安交通大學(xué).應(yīng)用力學(xué)學(xué)報.ISSN1000-4939.（4）美國.Journalofappliedmechanics（應(yīng)用力學(xué)）.529B0002.（5）中國力學(xué)學(xué)會.工程力學(xué).ISSN1000-4750.4.網(wǎng)絡(luò)資源：(1)重慶大學(xué)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》.國家精品課/course/CQU-1001691003.(2)華中科技大學(xué)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》國家精品課./course/HUST-1206623840.(3)河海大學(xué)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》國家精品課./course/HHU-1001753103七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績?yōu)槿^程性考核成績，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)12過程化考核課堂表現(xiàn)10%（1）根據(jù)課堂線上自學(xué)情況、課上回答問題、參與討論等進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√55小論文20%（1）根據(jù)小論文質(zhì)量評分，滿分100分。（2）依據(jù)小論文評分標(biāo)準(zhǔn)。1010作業(yè)30%（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?515綜合測試40%（1）測試成績100分，以測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核掌握桿件內(nèi)力、應(yīng)力、變形分布規(guī)律的基本原理和方法;掌握分析構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性等問題的理論與計算,以及對對常用材料的基本力學(xué)性能及其測定方法有初步認(rèn)識。（3）測試題型為：判斷題、選擇題、作圖題、計算分析題?！獭?020合計：100分5050八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、小論文、作業(yè)和綜合測試等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇扇^程性考核成績組成。其中：課堂表現(xiàn)、小論文、作業(yè)共100分（權(quán)重60%）；綜合測試成績?yōu)?00分（權(quán)重40%），測試類型為判斷題、選擇題、作圖題和計算分析題等類型，測試中基本知識、基本理論、基本技能的分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；過程性考核和綜合測試分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)10積極參加線上自學(xué)，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題、全程參與討論，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參加線上自學(xué)，認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題、參與討論準(zhǔn)確率大于80%。線上自學(xué)情況一般，偶爾參與教學(xué)活動，回答問題、線上討論準(zhǔn)確率大于70%。線上學(xué)習(xí)情況較差，上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動。不參加線上學(xué)習(xí)，上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動