《工程力學》課程教學大綱

《工程力學》教學大綱課程編號：16220029英文名稱：EngineeringMechanics學分：4.0學時：總學時72學時，其中理論56學時，實踐16學時先修課程：高等數(shù)學B1、工程管理導論課程類別：專業(yè)基礎課程授課對象：工程管理專業(yè)學生教學單位：土木工程學院修讀學期：第2學期一、課程描述和目標工程力學是工程管理專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程，在專業(yè)課程學習中起著承上啟下的作用，該課程的一些理論和方法不僅可以滿足后續(xù)課程的需要，而且可以直接應用于工程實踐。課程內(nèi)容包括靜力學和材料力學兩部分。靜力學部分主要研究受力物體平衡時作用力所應滿足的條件；同時也研究物體受力的分析方法，以及力系簡化的方法等。材料力學部分是在變形體的連續(xù)性、均勻性、各向同性和小變形假設的前提下，研究桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題的。為工程設計提供依據(jù)，解決工程結(jié)構中的安全性和經(jīng)濟性這一對矛盾。課程內(nèi)容包括內(nèi)力、應力、應變、變形的概念，材料的力學性質(zhì)，許用應力，安全系數(shù)，各種基本變形形式，應力與應變狀態(tài)，強度理論，組合變形，壓桿穩(wěn)定，動荷載，能量法等。本課程擬達到的課程目標：通過本課程的學習，使學生掌握工程力學的基本理論與方法，熟悉各類基本力學模型的建立以及各種基本物理量的計算，掌握強度設計的基本方法，為后續(xù)相關課程及今后從事實際工作打下扎實基礎。課程目標1：能利用相關數(shù)學、自然科學和專業(yè)知識，正確地運用各種力系的平衡方程求解物體和簡單物體系統(tǒng)的平衡問題。能對簡單桿件常見的受力狀態(tài)進行力學分析及變形計算。課程目標2：應用工程管理相關知識和數(shù)學模型方法，對簡單的靜定結(jié)構問題進行外力、內(nèi)力和變形計算。對一些重復性的工作,學會利用計算軟件來輔助完成。課程目標3：通過本課程的學習，要求學生對一般工程問題的組成方式、受力性能具有明確的基本概念和必要的基礎知識，對特定工程需求的問題能結(jié)合課內(nèi)理論方法進行問題的力學分析與求解，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下良好的力學基礎。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重1-2.具備相關數(shù)學、自然科學和專業(yè)知識，并能應用其對相關工程管理問題建立數(shù)學模型并求解。課程目標1201-3.應用工程管理相關知識和數(shù)學模型方法，推演、分析工程管理專業(yè)工程問題。課程目標2403-2.能設計滿足工程管理特定需求的投資方案、施工方案或運維方案，并在設計和實施過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。課程目標340三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配（一）理論教學環(huán)節(jié)序號教學內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1緒論、靜力學基礎基本要求：掌握靜力學的基本概念、基本公理和定律；重、難點：平行四邊形法則和力的投影；力矩的計算。通過介紹工程力學發(fā)展歷史和學科特點激發(fā)學生學習熱情。6講授課程目標12力系的簡化基本要求：掌握平面力系、空間力系、等效力系、主矢、主矩、力系等效與簡化的基本概念。重、難點：平面一般力系的合成與簡化；物體的受力分析和受力圖。借助化繁為簡的思想拓展學生處理問題的能力。6講授課程目標1、23力系的平衡基本要求：掌握各種平面力系的計算方法和簡化結(jié)果，理解靜定靜不定。重、難點：剛體系統(tǒng)平衡問題的特點與解法。從平衡角度為切入點引導學生能力的均衡發(fā)展。4講授課程目標24材料力學的基本概念基本要求：掌握材料力學的研究內(nèi)容、基本假設和基本問題。重、難點：截面法分析內(nèi)力分量;應力與應變的關系。結(jié)合我國材料研究進展，激發(fā)學生民族自豪感。2講授課程目標1、25拉壓桿的軸向拉伸與壓縮基本要求：掌握拉壓桿的拉伸與壓縮應力計算，變形計算，強度設計。重、難點：應力計算，強度設計。借寓抗壓能力，鼓勵學生提高自身抗壓能力。6講授課程目標2、36圓軸扭轉(zhuǎn)基本要求：掌握扭矩與扭矩圖、剪應力互等定理，圓軸扭轉(zhuǎn)的強度與剛度設計。重、難點：圓軸扭轉(zhuǎn)的強度與剛度設計。引導學生不斷學習改變自身去適應社會的發(fā)展需求。6講授課程目標2、37梁的彎曲內(nèi)力基本要求：掌握梁與彎曲的基本概念，剪力圖和彎矩圖。重、難點：剪力圖和彎矩圖的繪制。結(jié)合練習提高學生動手能力。4講授課程目標1、28梁的彎曲與應力分析相關的截面幾何性質(zhì)掌握靜心、形心及其相互關系，慣性矩、慣性積、極慣性矩、慣性半徑的定義及計算，轉(zhuǎn)軸、移軸定理等。重、難點：主軸與形心主軸、主慣性矩與形心主慣性矩的計算。主軸與形心引申團隊精神。6講授課程目標2、39梁的彎曲應力與彎曲強度計算掌握平面彎曲和純彎曲的概念，基于彎曲正應力的梁的強度計算。重、難點：梁的強度計算。強度設計提升學生設計能力。4講授課程目標1、2、310彎曲剛度掌握彎曲變形與位移的基本概念，小撓度方程及其積分，工程疊加法，彎曲剛度計算。重、難點：工程疊加法及彎曲剛度計算。通過方法介紹拓展學生眼界。4講授課程目標1、2、311應力狀態(tài)與強度理論掌握應力狀態(tài)與強度理論的基本概念和分析方法，平面應力狀態(tài)分析，應力狀態(tài)中的主應力與最大剪應力，應力圓方法，工程設計中常用的強度理論。重、難點：主應力與最大剪應力計算。主應力與最大剪應力借寓價值內(nèi)核，強調(diào)以人為本是社會主義價值觀的基本內(nèi)核。2講授課程目標1、2、312習題、復習、答疑重、難點：重要章節(jié)的復習回顧，提出重點，全面總結(jié)，課堂答疑。圍繞構建和諧社會全力維護社會穩(wěn)定，進一步凝練思想。6講授/討論課程目標1、2、3合計56（二）實踐教學環(huán)節(jié)序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學時類型對應課程目標1理論講解1.講解實驗室安全要求，實驗后整理好實驗設備等實驗規(guī)定。2.講解實驗前的預習要求，熟悉實驗目的、內(nèi)容、方案、步驟、設備操作、數(shù)據(jù)采集等流程。3.介紹實驗結(jié)果分析、處理方法及實驗報告的撰寫要求。必修。2演示課程目標22金屬材料拉伸與壓縮實驗⒈測定低碳鋼在拉伸時的下屈服點σsL、抗拉強度σb、斷后伸長率δ和斷面收縮率ψ。⒉測定鑄鐵在拉伸時的抗拉強度σb。⒊觀察拉伸過程的幾個階段、現(xiàn)象及力-伸長曲線。4.比較低碳鋼與鑄鐵抗拉壓性能的特點，并進行端口分析。5.測定鑄鐵在壓縮時的抗壓強度σbc。6.觀察鑄鐵在壓縮時的變形和破壞現(xiàn)象。必修。2驗證課程目標33金屬材料扭轉(zhuǎn)實驗⒈測定低碳鋼（代表塑性材料）的扭轉(zhuǎn)屈服點τs及抗扭強度τb。⒉測定鑄鐵（代表脆性材料）的抗扭強度τb。⒊分析比較兩種材料受扭時的變形規(guī)律及其破壞特征。必修。2驗證課程目標34彈性模量E的測定1.掌握靜態(tài)電阻應變儀測量的基本原理及接線方法，熟悉靜態(tài)電阻應變儀的操作規(guī)程。2.學會電阻應變片的貼片、焊接及粘貼質(zhì)量測定。3.設計一種貼片方案，電測等強度梁的彈性模量。4.對比彈性模量的理論值，分析誤差原因。必修。4設計課程目標35彎曲正應力實驗1.測試鋼梁在純彎曲時橫截面上的正應力分布規(guī)律。2.計算相應位置彎曲正應力理論值。進行對比分析，驗證彎曲正應力計算公式的正確性。必修。2驗證課程目標36彎扭組合變形實驗1.電測法測定薄壁圓筒彎扭組合變形時某點的彎曲正應力、扭轉(zhuǎn)剪應力及剪切剪應力，并和理論值比較。2.了解復雜應力狀態(tài)下的應力應變分析。必修。2綜合課程目標37壓桿臨界壓力的測定1.觀察兩端鉸支、一端固定一點鉸支、兩端固定、一端固一端自由支承條件下的壓桿失穩(wěn)現(xiàn)象及失穩(wěn)時的撓曲線形狀。2.觀察壓力與橫向變形的變化規(guī)律。3.測定兩端鉸支、一端固定一點鉸支、兩端固定支承條件下的臨界載荷。必修。2驗證課程目標3合計16五、課程教學方法工程力學既有著較強的理論性，又與工程和生產(chǎn)實踐聯(lián)系密切。在教學實踐中，教師課堂集中講授、課堂提問、課后習題、學生自學、教師答疑等多種教學手段靈活運用。運用多種教學方法開展教學活動,對概念性較強的知識點注重教師講授,幫助學生掌握推導過程及知識要點，對應用性較強的知識點，注重啟發(fā)式教學，引導學生解決實際問題的能力。對重復性計算及復雜計算多引入現(xiàn)代化計算手段及軟件，有意識的引導學生拓展思維，開拓視野。專題研習前通過課堂示范演示的形式引導學生自主查詢和利用各種搜索引擎的能力。注重學生搜集、分析、整理資料能力的培養(yǎng)。課堂講授采用多種媒體和傳統(tǒng)方式教學相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，旨在提高教學質(zhì)量、增強教學信息量。六、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容由平時作業(yè)、研習報告、課程實驗、期末考試組成，均按百分制計分，其中期末考試成績占50%、平時作業(yè)成績占20%、研習報告占10%、課程實驗占20%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)1010/202研習報告055103課程實驗0515204期末考試10251550課程目標對應分值204535100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準布置8次課后作業(yè)，每次占比2.5%總占比20%，根據(jù)作業(yè)答案的準確性，格式的規(guī)范性，提交的及時性進行評分，未交者按次記0分。2.研習報告評價標準選題合理性格式規(guī)范性內(nèi)容充分度結(jié)構與邏輯結(jié)論與分析合計15152020301003.實驗預習考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分回答問題90%以上的內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。認真的實驗預習，有思考。70%以上的內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。較好的實驗預習，有一定思考。60%以上的內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。有一定實驗預習。50%以下的內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。沒有實驗預習。4.期末試卷考核與評價標準通過一紙開卷考試形式進行考核，綜合檢驗學生對課程相關知識的掌握、綜合應用及解決復雜問題的能力，反應學生對整個知識體系的掌握程度以及分析和解決問題的能力。七、教材與參考書（一）推薦教材1.理論教材：《工程力學（靜力學和材料力學）》（第3版），唐靜靜、范欽珊主編，高等教育出版社，2017年6月版；2.理論教材：《工程力學（靜力學+材料力學）》（第2版），韓秀清,曹麗娜主編，中國電力出