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西安建筑科技大学
“工程力学”课程教学大纲

英文名称:Engineering Mechanics
课程编号:210206
课程类型:学科基础课
学    时:88                学分:5.5
适用对象:化工、环境工程、给排水、材料等专业本科生
先修课程:高等数学、大学物理
使用教材及参考书
《工程力学》,陕西科学技术出版社,2001年

一、课程的性质、目的和任务
工程力学是一门技术基础课,它不仅为学习专业课程打下坚实的理论基础,而且为工程构件的设计提供必要的理论基础和计算方法。因此,通过本课程的学习,要求学生能较熟练地进行受力分析,培养学生对结构的受力情况、稳定情况;对构件的强度、刚度和稳定性的问题,具有明确的基本概念、必要的基础知识,比较熟练的计算能力和初步的实验分析能力。
二、教学内容及要求
(I)静力学部分
第一章 引言
内容:静力学基本概念,公理,约束和约束反力,受力分析及受力图。
教学要求:
1.理解力的概念,刚体的概念[2]。
2.掌握静力学公理[1]。
3.掌握各种常见的约束的性质[1]。
4.对简单的物体系统能熟练地取出分离体并画出受力图[1]。
重点:静力学公理,约束反力,受力图。
难点:约束、受力图。

第二章 平面力系
教学内容:平面汇交力系的合成与平衡,力对点之矩,平面力偶,力线平移定理,平面任意力系向一点简化,平面任意力系的平衡条件和平衡方程,静定与静不定问题,物体系统的平衡,考虑摩擦时的平衡问题。
教学要求:
1.理解力和力偶的基本概念及性质[2]。
2.能熟练地计算在直角坐标上的投影和平面问题中力对点的矩[1]。
3.掌握单个物体和简单物体系统的平衡问题[1]。
4.理解滑动摩擦的概念和摩擦力的特征[2]。
5.摩擦角和自锁的概念[3]。
6.能求解考虑滑动摩擦时单个物体的平衡问题[3]。
重点:平面力系的平衡方程,单个物体的平衡问题。
难点:物体系统的平衡问题。考虑摩擦时的单个物体的平衡问题

第三章? 空间力系
教学内容:空间约束及约束反力,力在空间坐标轴上的投影,空间汇力系的合成与平衡,力对点之矩用矢量表示,力偶矩用矢量表示,空间力偶的等效,空间力偶系的合成与平衡,力对轴之矩,力矩关系定理,空间任意力系向任一点简化,空间任意力系的平衡,重心。
教学要求:
1.了解空间力系的平衡方程[3]。
2.能求解简单的空间问题[3]。
3.能计算简单形体的重心[1]。
重点:简单形体的重心。
难点:力对轴之矩,力对点之矩。

(II)材料力学部分
第四章? 材料力学绪论
内容:材料力学的任务和研究对象,变形固体的概念及其基本假设;杆件变形的基本形式。
基本要求:
1.掌握构件的强度、刚度和稳定性问题的概念[1]。
2.了解杆件基本变形形式的受力和变形特点[3]。
重点:材料力学的任务和研究对象。
难点:可变形固体的基本假设。

第五章? 轴向拉伸和压缩
内容:轴向拉伸和压缩的概念及工程实例,内力和截面法,轴力和轴力图,拉(压)杆横截面及斜截面上的应力,轴向拉伸和压缩时的变形,低碳钢的拉伸(压缩)试验,应力——应变曲线图及特征点,铸铁和其他材料的拉伸(压缩)试验,容许应力,安全系数,强度条件,应力集中的概念,拉(压)超静定问题的概念及其解法,剪切的实用计算,挤压的实用计算。
基本要求:
1.理解内力和应力的概念[2]。
2.掌握轴力的计算和轴力图的绘制[1]。
3.掌握拉(压)杆横截面的应力 [1]。
4.掌握轴向拉伸和压缩时的变形计算 [2]。
5.掌握低碳钢和铸铁和的拉(压)试验 [1]。
6.理解容许应力、安全系数的概念[2]。
7.了解应力集中的概念[3]。
8.掌握拉(压)超静定问题的解法[1]。
9.掌握剪切和挤压的实用计算[1]。
重点:内力、轴力、截面法。应力、应变、虎克定律及拉(压)强度条件,应掌握它们的概念,且熟悉掌握轴力的计算,轴力图的绘制及拉(压)强度条件的应用,低碳钢的应力——应变曲线图及特征点。
难点:拉压超静定问题。剪切面和挤压面面积的计算。?

第六章? 扭转
内容:扭转的概念及工程实例;传动轴的功率、转速与外力偶矩间的关系;扭矩和扭矩图。 簿壁圆筒扭转,纯剪切的概念,剪切虎克定律,剪应变,剪切弹性模量,剪应力互等定理。圆轴扭转的剪应力;极惯性矩,抗扭截面模量;扭转强度条件。扭转超静定问题。矩形截面杆扭转的主要结果。
基本要求:
1.理解扭转的概念[2]。
2.掌握扭矩的计算和扭矩图图的绘制[1]。
3.理解纯剪切的概念 [2]。
4.掌握剪切虎克定律和剪应力互等定理 [1]。
5.掌握圆轴扭转的剪应力及其强度条件[1]。
6.掌握圆轴扭转时的变形及其刚度条件[1]]。
7.了解矩形截面杆扭转的主要结果 [3]。
重点:扭矩和扭矩图的绘制,剪应力和扭转角及其强度和刚度的计算
难点:纯剪切的概念,剪切虎克定律及剪应力互等定理。

第七章? 截面的几何性质
内容:静距、惯性矩、惯性积、惯性半径,简单图形和组合图形静矩的计算及形心位置的确定。简单图形惯性矩和惯性积的计算;平行移轴公式、转轴公式;组合图形惯性矩和惯性积的计算。形心主惯性轴和形心主惯性矩。
基本要求:
1.理解静距、惯性矩、惯性积、惯性半径的概念[2]。
2.掌握简单图形和组合图形静矩的计算及形心位置的确定[1]。
3.掌握简单图形惯性矩和惯性积的计算[1]。
4.掌握平行移轴公式[1]。
5.了解转轴公式[3]。
6.掌握组合图形惯性矩和惯性积的计算 [1]。
7.了解形心主惯性轴和形心主惯性矩 [3]。
重点:简单图形和组合图形静矩的计算及形心位置的确定,简单图形惯性矩的计算;平行移轴公式;组合图形惯性矩的计算。
难点:组合图形惯性矩的计算,转轴公式,形心主惯性矩。

第八章? 弯曲内力
内容:平面弯曲的概念及工程实例;梁的计算简图;剪力和弯矩,剪力方程和弯矩方程,剪力图和弯矩图,弯矩、剪力和荷载集度的微分关系及其在绘制和校核剪力图和弯矩图中的应用,叠加法作弯矩图。
基本要求:
1.理解平面弯曲的概念[2]。
2.掌握剪力方程和弯矩方程[2]。
3.掌握剪力图和弯矩图弯矩的绘制[2]。
4.了解叠加法作弯矩图[3]。
重点:梁在任一指定截面处的剪力和弯矩值的计算;剪力方程和弯矩方程;剪力图和弯矩图。
难点:弯矩、剪力和荷载集度间的微分关系。

第九章? 弯曲应力
内容:纯弯曲时的正应力公式;抗弯刚度,抗弯截面模量;纯弯曲理论的推广;矩形截面梁的剪应力,工字形及其它形状截面梁的剪应力。梁的正应力和剪应力强度条件;梁的合理截面,提高弯曲强度的措施。
基本要求:
1.掌握弯曲时的正应力公式[2]。
2.掌握矩形截面梁的剪应力[2]。
3.了解工字形及其它形状截面梁的剪应力[3]。
4.梁的正应力和剪应力强度条件[2]。
5.了解提高弯曲强度的措施[3]。
重点:弯曲正应力及其强度计算。
难点:弯曲剪应力。
深度和广度:要求能正确地推导正应力公式和正确地使用该公式,并能熟练地使用正应力强度条件灵活地进行强度计算。

第十章? 弯曲变形
内容:梁的变形和位移的概念;挠度和转角;梁的挠曲线及其近似微分方程式。用积分法求梁的挠度和转角;位移边界条件和变形连续条件。用迭加法求梁的挠度和转角;梁的刚度校核;提高弯曲刚度的措施;用形变比较法解简单超静定梁。
基本要求:
1.理解梁的变形和位移的概念;挠度和转角的概念[2]。
2.掌握梁的挠曲线近似微分方程式[1]。
3.会用积分法求梁的挠度和转角理[2]。
4.能用迭加法求梁的挠度和转角[1]。
5.掌握梁的刚度校核[1]。
6.了解提高弯曲刚度的措施[3]。
7.了解用形变比较法解简单超静定梁[3]。
重点:梁的挠曲线近似微分方程,叠加法。
难点:积分法,用形变比较法求解简单超静定梁。

第十一章? 应力状态和强度理论
内容:应力状态的概念,单元体,主应力和主平面;应力状态的分类。二向应力状态下的应力分析——解析法,斜截面上的应力,主应力和主平面的确定。三向应力状态的举例与(简单)分析,最大正应力。广义虎克定律;比能,体积改变比能和形状改变比能。强度理论的概念;最大拉应力理论;最大伸长线应变理论;最大剪应力理论;形状改变比能理论;相当应力;各种强度理论的使用范围。
基本要求:
1.理解应力状态、单元体、主应力和主平面的概念[2]。
2.了解应力状态的分类[3]。
3.掌握二向应力状态下应力分析的解析法[1]。
4.掌握斜截面上的应力,主应力和主平面的确定[1]。
5.掌握广义虎克定律[1]。
6.了解体积改变比能和形状改变比能[3]。
7.理解强度理论的概念[2]。
8.掌握四个常用强度理论[1]。
9.了解各种强度理论的使用范围[3]。
重点:平面应力状态的解析法,广义虎克定律,四个常用强度理论
难点:应力状态的概念,强度理论的概念。

第十二章? 组合变形
内容:组合变形的概念及工程实例;斜弯曲时的应力和强度计算;拉(压)与弯曲组合时应力和强度计算;偏心压缩(拉伸);截面核心;弯曲与扭转组合时的强度计算。
基本要求:
1.理解组合变形的概念[2]。
2.掌握斜弯曲时的应力和强度计算[1]。
3.掌握拉(压)与弯曲组合时应力和强度计算[1]。
4.理解偏心压缩(拉伸)[2]。
5.了解截面核心的概念[3]。
6.掌握弯曲与扭转组合时的强度计算[1]。
重点:斜弯曲,弯扭组合时的强度计算
难点:截面核心

第十三章? 压杆稳定
内容:压杆稳定的概念;稳定平衡与不稳定平衡;临界压力;计算细长压杆临界压力的欧拉公式;杆端约束不同对临界压力的影响;长度系数,临界压力,压杆柔度;欧拉公式的适用范围。经验公式;临界应力总图。压杆的稳定计算;安全系数和折减系数法。
基本要求:
1.理解压杆稳定的概念[2]。
2.掌握临界力的欧拉公式[1]。
3.掌握临界应力的欧拉公式[1]
4.了解欧拉公式的适用范围[3]。
5.理解临界应力总图[2]。
6.了解压杆稳定的安全计算[3]。
重点:压杆稳定的概念,临界压力和临界应力的计算,以及压杆稳定校核的方法——安全系数和折减系数法。
难点:压杆稳定的概念,压杆稳定的安全计算。

三、教学基本要求
1.课堂讲授:
教学方法采用课堂讲授与课件配合使用、以讲授为主,使学生从中学到本课程的基本内容,并学会分析和解决问题的方法。
2.作业方面:
习题数量基本上每次课(2学时)布置3~4个题。
3.考试环节:
考试形式以笔试为主,题型有选择题、填空题和计算题。平时成绩占0-20%。
四、实验环节
(一)拉伸和压缩试验
低碳钢拉伸试验:
拉伸图,冷作硬化;应力一应变曲线图及其特征点,强度指标,塑性指标;
铸铁的拉伸试验
低碳钢和铸铁的压缩试验
(二)纯弯曲梁正应力的电测试验
用电测法测定梁纯弯曲时横截面上的正应力分布。

 

 

五、学时分配


学??? 时??? 分??? 配

合计

讲课

习题课

实验课

上机课

讨论课

其它

1

4

 

 

 

 

 

4

2

14

4

 

 

 

 

18

3

4

2

 

 

 

 

6

4

2

 

 

 

 

 

2

5

6

2

3

 

 

 

11

6

4

 

 

 

 

 

4

7

2

 

 

 

 

 

2

8

6

2

 

 

 

 

8

9

4

2

1

 

 

 

7

10

6

2

 

 

 

 

8

11

6

2

 

 

 

 

8

12

6

 

 

 

 

 

4

13

4

 

 

 

 

 

4

合计

68

16

4

 

 

 

88