工程力學(xué)機(jī)制 課程教學(xué)大綱

【工程力學(xué)】【EngineeringMechanics】一、基本信息課程代碼：【1080005】課程學(xué)分：【4】面向?qū)I(yè)：【機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化】課程性質(zhì)：【院級(jí)必修課】開(kāi)課院系：機(jī)電學(xué)院機(jī)械工程系使用教材：教材《工程力學(xué)》第3版，楊慶生主編，科學(xué)出版社，2020參考教材1、工程力學(xué)、黃孟生、趙引編著，清華大學(xué)出版社，20072、工程力學(xué)，王明聰、龐永平主編，北京大學(xué)出版社，20173、工程力學(xué)，吳永東主編，上海交通大學(xué)出版社，2013課程網(wǎng)站網(wǎng)址：先修課程：【高等數(shù)學(xué)（上）2100012（5）】二、課程簡(jiǎn)介工程力學(xué)是一門(mén)研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律和有關(guān)工程構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的科學(xué)。它包括靜力學(xué)、材料力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的有關(guān)內(nèi)容。本課程是機(jī)電專業(yè)的一門(mén)理論性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生獲得分析、綜合和歸納力學(xué)問(wèn)題的能力，為今后從事機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、維修、調(diào)試、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與管理工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程的主要任務(wù)是要研究物體受力的分析方法、物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及受力物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系；研究桿件在基本變形和組合變形時(shí)的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題，以及壓桿的穩(wěn)定問(wèn)題等等。工程力學(xué)是現(xiàn)代工程技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，它在工科院校中是一門(mén)重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在機(jī)電專業(yè)中起到了一個(gè)承上啟下的作用，學(xué)生在掌握了工程力學(xué)的知識(shí)后，可以將其直接為生產(chǎn)和生活服務(wù)，也可以為學(xué)生后繼課程，例如機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制造工藝等課程提供重要基礎(chǔ)。工程力學(xué)是一門(mén)演繹性較強(qiáng)的課程，對(duì)訓(xùn)練邏輯思維頗有好處，同時(shí)，工程力學(xué)的習(xí)題變化多端，可以培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用及其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。三、選課建議本課程適用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)專升本學(xué)生選修，選修時(shí)間最好在入學(xué)的第一學(xué)期。學(xué)習(xí)該課程的基礎(chǔ)知識(shí)要求是：高等數(shù)學(xué)。課程與專業(yè)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)性專業(yè)畢業(yè)要求關(guān)聯(lián)LO11：理解他人的觀點(diǎn)，尊重他人的價(jià)值觀，能在不同場(chǎng)合用書(shū)面或口頭形式進(jìn)行有效溝通。LO21：能根據(jù)需要確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，并通過(guò)搜集信息、分析信息、討論、實(shí)踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。LO31：能夠應(yīng)用本專業(yè)知識(shí)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工程問(wèn)題分析。LO32：能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助繪制工程圖紙、進(jìn)行產(chǎn)品三維建模或工程問(wèn)題仿真分析。LO33：具備本專業(yè)工程問(wèn)題的邏輯分析能力。LO34：能夠應(yīng)用軟件或硬件設(shè)計(jì)、編制程序控制機(jī)電設(shè)備。LO35：能夠綜合本專業(yè)知識(shí)，對(duì)機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行安裝調(diào)試。LO41：遵守紀(jì)律、守信守責(zé)；具有耐挫折、抗壓力的能力。（“責(zé)任”為我校校訓(xùn)內(nèi)容之一）。LO51：同群體保持良好的合作關(guān)系，做集體中的積極成員；勇于從不同角度思考問(wèn)題，勇于提出新設(shè)想。LO61：能在學(xué)習(xí)、工作中應(yīng)用信息技術(shù)解決問(wèn)題。LO71：愿意服務(wù)他人、服務(wù)企業(yè)、服務(wù)社會(huì)；為人熱忱，富于愛(ài)心，懂得感恩（“感恩、回報(bào)、愛(ài)心”為我校校訓(xùn)內(nèi)容之一）LO81：具有基本的外語(yǔ)表達(dá)溝通能力與跨文化理解能力。備注：LO=learningoutcomes（學(xué)習(xí)成果）課程目標(biāo)/課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果序號(hào)課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果課程目標(biāo)（細(xì)化的預(yù)期學(xué)習(xí)成果）教與學(xué)方式評(píng)價(jià)方式1L0112通過(guò)自主講評(píng)作業(yè)，能夠進(jìn)行平面及空間力的計(jì)算和桿件在不同情況下的強(qiáng)度校核。討論教學(xué)法課堂展示2L0212通過(guò)完成課后作業(yè)能夠進(jìn)行物體靜力學(xué)受力分析，畫(huà)出受力圖，列出平衡方程；能夠判別桿件的受力情況，采用合理的條件進(jìn)行強(qiáng)度校核、分析。任務(wù)教學(xué)法作業(yè)評(píng)價(jià)3L0511通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作完成拉伸、壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，知道材料性能的測(cè)試方法和思路實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告4L06120通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源查找速騰斷軸事件，整合資料進(jìn)行技術(shù)分析。問(wèn)題本位教學(xué)法實(shí)驗(yàn)報(bào)告六、課程內(nèi)容單元知識(shí)點(diǎn)能力要求教學(xué)難點(diǎn)1．靜力學(xué)的基本概念(4理論課時(shí))1.理解剛體的概念、力的性質(zhì)、平衡的概念等；2.知道平面匯交力系的合成，會(huì)求力在坐標(biāo)軸上的投影，理解平面匯交力系的平衡條件；3.會(huì)運(yùn)用力對(duì)點(diǎn)之矩的計(jì)算公式和合力矩定理；4.知道力偶的概念；5.知道力的平移定理；6.理解約束與約束反力的概念，知道工程中常見(jiàn)約束及其約束反力的特點(diǎn)。1.掌握合力投影定理；2.會(huì)計(jì)算力偶矩、知道力偶矩的方向。1.畫(huà)受力圖的方法與步驟。2.平面力系(4理論課時(shí))1.知道平面力系的簡(jiǎn)化；2.理解平面力系的平衡方程及其應(yīng)用；3.理解考慮摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題。1.能夠求平面力系的主矢、主矩、合力；2.會(huì)運(yùn)用平面力系的平衡條件求解物體系統(tǒng)的平衡問(wèn)題。1.求平面力系合力的步驟。3.空間力系(4理論課時(shí))1.會(huì)求空間力的投影，力對(duì)軸之矩的計(jì)算公式；2.知道空間匯交力系、空間任意力系的簡(jiǎn)化過(guò)程；3.會(huì)運(yùn)用空間匯交力系、空間平行力系與空間任意力系的平衡方程；4.知道平行力系中心、物體重心的公式，會(huì)計(jì)算物體重心。1.能夠求空間力系的主矢、主矩、合力；2.會(huì)運(yùn)用空間力系的平衡條件求解物體系統(tǒng)的平衡問(wèn)題。1.求空間力系合力的步驟；2.求重心（形心）的步驟。4.軸向拉伸與壓縮(6理論課時(shí)+6實(shí)驗(yàn)課時(shí))1.知道材料力學(xué)的任務(wù)、變形固體及其基本假設(shè)、桿件變形的基本形式；2.會(huì)運(yùn)用截面法求桿件的內(nèi)力；3.理解軸向拉伸與壓縮的概念和實(shí)例；4.知道應(yīng)力的概念，會(huì)計(jì)算直桿拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的應(yīng)力；5.理解材料在拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性能。了解應(yīng)力——應(yīng)變圖及其特性點(diǎn)，了解比例極限、彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限。6．了解塑性指標(biāo)：延伸率和斷面收縮率。了解鑄鐵和其它材料的拉伸試驗(yàn)。了解各種材料的壓縮試驗(yàn)；7.理解塑性材料與脆性材料的力學(xué)性能對(duì)比；8.分析安全系數(shù)、許用應(yīng)力的概念；9.會(huì)運(yùn)用直桿拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度條件；10.會(huì)計(jì)算直桿拉伸或壓縮時(shí)的變形；11.會(huì)計(jì)算軸線方向的伸長(zhǎng)或縮短、線應(yīng)變。1.會(huì)畫(huà)軸向拉壓桿件的軸力圖；2.理解低碳鋼的拉伸試驗(yàn)；3.了解彈性模量、胡克定律、橫向應(yīng)變、泊松比。1.使用截面法求軸力。2.軸力的方向；3.拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力——應(yīng)變曲線圖。5.剪切與擠壓(2理論課時(shí)+2實(shí)驗(yàn)課時(shí))1.知道剪切與擠壓的概念；2.會(huì)運(yùn)用剪切和擠壓的強(qiáng)度條件。1.會(huì)畫(huà)剪切變形的剪力圖。1.剪應(yīng)力與剪應(yīng)變概念的理解。6.圓軸扭轉(zhuǎn)(6理論課時(shí)+2實(shí)驗(yàn)課時(shí))1.理解扭轉(zhuǎn)的概念與實(shí)例；2.掌握軸所傳遞的功率與軸的轉(zhuǎn)速及外力偶矩之間的關(guān)系；3.理解圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形；4.會(huì)計(jì)算圓截面的極慣性矩、抗扭截面模量；5.知道圓軸的抗扭剛度。1.會(huì)計(jì)算扭矩并畫(huà)出扭矩圖；2.會(huì)運(yùn)用圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件與剛度條件。1.求極慣性矩、抗扭截面模量。7.平面彎曲內(nèi)力(2理論課時(shí))1.知道平面彎曲（對(duì)稱彎曲）的概念和實(shí)例；2.了解梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖，理解剪力與彎矩的概念；3.會(huì)寫(xiě)剪力方程與彎矩方程并準(zhǔn)確畫(huà)出剪力圖與彎矩圖；4.理解分布載荷集度、剪力和彎矩之間的微分關(guān)系。1.會(huì)繪制剪力圖與彎矩圖。1.梁的彎曲內(nèi)力的理解。8.平面彎曲梁的強(qiáng)度與剛度計(jì)算(12理論課時(shí)+2實(shí)驗(yàn)課時(shí))1.知道純彎曲的概念、會(huì)運(yùn)用梁在純彎曲時(shí)的正應(yīng)力計(jì)算公式；2.理解抗彎截面模量的計(jì)算。3.會(huì)運(yùn)用梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件；4.知道梁的切應(yīng)力計(jì)算公式；5.知道梁的變形概念；6.理解撓度與轉(zhuǎn)角的概念；7.會(huì)運(yùn)用疊加法求梁的撓度與轉(zhuǎn)角。1.知道提高梁彎曲強(qiáng)度的主要措施；2.知道提高梁的彎曲剛度的措施。1.理解梁的撓曲線近似微分方程。9.應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論(4理論課時(shí))1.理解應(yīng)力狀態(tài)的概念；2.理解主應(yīng)力和主平面的概念；3.會(huì)運(yùn)用平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力分析——解析法；4.知道強(qiáng)度理論的概念；5.知道強(qiáng)度失效的兩種形式——塑性屈服與脆性斷裂；6.理解相當(dāng)應(yīng)力的概念及其在不同強(qiáng)度理論中的表達(dá)式。1.理解最大拉應(yīng)力理論、最大切應(yīng)力理論、形狀改變比能理論和莫爾強(qiáng)度理論。1.應(yīng)力狀態(tài)的理解。10.組合變形時(shí)桿件的強(qiáng)度計(jì)算(2理論課時(shí)+4實(shí)驗(yàn)課時(shí))1.理解組合變形的概念和疊加原理；2.會(huì)運(yùn)用拉伸（壓縮）與彎曲組合變形的強(qiáng)度計(jì)算公式；3.會(huì)運(yùn)用彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形的強(qiáng)度計(jì)算公式。1.會(huì)進(jìn)行組合變形的強(qiáng)度計(jì)算。1.疊加原理。11.壓桿穩(wěn)定性的概念(2理論課時(shí))1.推導(dǎo)細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界載荷和歐拉公式；2.根據(jù)壓桿的分類，繪制臨界應(yīng)力總圖。1.了解提高壓桿穩(wěn)定性的措施。1.歐拉公式。七、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)名稱及基本要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱主要內(nèi)容實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)類型備注1拉伸試驗(yàn)（金屬材料）1.掌握電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)/電液萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在金屬材料拉伸試驗(yàn)時(shí)的工作原理與操作方法；2.學(xué)會(huì)測(cè)量試件的尺寸；3.學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的記錄與處理；4.學(xué)會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)提取試件特征量。2驗(yàn)證型2拉伸試驗(yàn)（非金屬材料）1.掌握電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)/電液萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在非金屬材料拉伸試驗(yàn)時(shí)的工作原理與操作方法；2.學(xué)會(huì)測(cè)量試件的尺寸；3.學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的記錄與處理；4.學(xué)會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)提取試件特征量2驗(yàn)證型3壓縮試驗(yàn)1.掌握電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)/電液萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在壓縮試驗(yàn)時(shí)的工作原理與操作方法；2.學(xué)會(huì)測(cè)量試件的尺寸；3.學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的記錄與處理；4.學(xué)會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)提取試件特征量。2驗(yàn)證型4剪切試驗(yàn)1.掌握電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)/電液萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在剪切試驗(yàn)時(shí)的工作原理與操作方法；2.學(xué)會(huì)測(cè)量試件的尺寸；3.學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的記錄與處理；4.學(xué)會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)提取試件特征量。2驗(yàn)證型5扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)1.掌握電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)/電液萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)的工作原理與操作方法；2.學(xué)會(huì)測(cè)量試件的尺寸；3.學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的記錄與處理；4.學(xué)會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)提取試件特征量。2驗(yàn)證型6純彎曲實(shí)驗(yàn)1.掌握電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)/電液萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在純彎曲試驗(yàn)時(shí)的工作原理與操作方法；2.學(xué)會(huì)測(cè)量試件的尺寸；3.學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的記錄與處理；4.學(xué)會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)提取試件特征量。2驗(yàn)證型7壓桿穩(wěn)定試驗(yàn)1.掌握電