工程力学

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课程介绍

本课程为工科专业学生必修的一门重要专业基础课。它是各门力学的基础,并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。
本课程旨在使学生掌握刚体的平衡规律和构件在静载荷作用下的强度、刚度和稳定性计算的基本规律和研究方法,为学习有关的后续课程打好必要的基础,并为将来学习和掌握新的科学技术创造条件。通过教学使学生初步学会应用工程力学的理论和方法分析解决一些简单的工程实际问题,同时培养学生具有一定的计算能力和逻辑思维能力。

课程大纲

课程内容
1.静力分析基础
静力学基本概念及静力学公理、约束及约束反力,对简单物体系统取分离体并画出受力图。
2.汇交力系
汇交力系合成与平衡的几何法和解析法。
3.力偶理论
力对点之矩、力偶及力偶的性质、力偶系的合成与平衡。
4 . 平面任意力系
力的平移定理,平面任意力系向平面内任一点的简化及简化结果分析,平面任意力系的平衡及物体系统平衡问题,静定与超静定问题的概念,平面桁架杆件内力的计算,及考虑摩擦时的平衡问题。
5.空间任意力系
空间任意力系向空间内一点的简化及简化结果分析,空间任意力系的平衡,空间平行的平衡方程及平行力系的中心和物体重心的确定方法。
6.轴向拉伸与压缩
绪论,轴向拉伸和压缩的概念和实例、直杆轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力、直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力、材料拉伸和压缩时的力学性能、杆件轴向拉伸或压缩时的变形、直杆拉伸和压缩时的强度计算和轴向拉伸与压缩的超静定问题,应力集中的概念,剪切和挤压的实用计算。
7.扭转
扭转的概念及实例、外力偶矩的计算、扭矩和扭矩图、纯剪切、圆轴扭转时的应力、圆轴扭转时的变形、圆轴扭转的强度和刚度计算。
8.弯曲内力
平面弯曲的概念及实例、受弯杆件的简化、剪力和弯矩、剪力方程和弯矩方程、载荷集度、剪力和弯矩间的关系,画出梁的剪力图和弯矩图。
9.附录Ⅰ 平面图形的几何性质
静矩和形心,惯性矩、惯性半径和惯性积,平行移轴公式。
10.弯曲应力
纯弯曲时的正应力、横力弯曲时的正应力、弯曲切应力、梁的弯曲正应力强度条件和弯曲切应力强度条件及梁的合理强度设计思想。
11.弯曲变形及简单超静定梁
工程中的弯曲变形问题、挠曲线近似微分方程、叠加法求弯曲变形、梁的刚度条件,简单超静定梁的解法、提高梁刚度的一些措施。
12.应力状态和强度理论
应力状态概述、二向应力状态下的解析法和图解法、三向应力状态分析、广义胡克定律、复杂应力状态下的强度理论的概念和工程中常用的四种强度理论。
13.组合变形
组合变形和叠加原理,拉伸或压缩与弯曲的组合、偏心拉伸和偏心压缩、扭转与弯曲的组合变形杆件的强度计算。
14.压杆稳定
压杆稳定的概念、两端铰支细长压杆的临界力、其他支座条件下细长压杆的临界力、欧拉公式的适用范围、经验公式、压杆的稳定校核、提高压杆稳定性的措施。

实验内容
实验一 拉伸及压缩破坏实验。测定低碳钢和中碳钢拉伸时的屈服极限、强度极限、延伸率和面缩率,观察屈服现象、冷作硬化现象及颈缩现象。测定铸铁拉伸及压缩时的强度极限。
实验二 弯曲正应力电测试验。测定纯弯曲梁横截面上的正应力分布规律。
备注:实验内容及要求具体见实验指导书。

学习目标

1.课堂教学
通过课堂教学使学生掌握经典力学体系的基本原理和相应的分析方法,培养学生利用相应数学知识分析、解决自然科学和工程科学问题的能力,为后续其他相关课程的学习以及进一步综合应用数学、力学和工程科学知识解决综合复杂工程问题奠定必要的基础。
2.实验教学
通过实验课程的学习和实际操作,使学生巩固和加深工程力学的理论知识,提高学生的实验水平,培养学生独立分析问题、解决问题的能力和理论联系实际、实事求是的作风,个人分工与团队合作等能力,通过实验全过程训练强化学生理论联系实际及实践动手能力。

学习要求

考核标准
课程成绩由平时成绩、实验成绩和期终考试三个环节的成绩综合评定产生。其中,期终考试采取闭卷形式,内容涉及课程的基本概念、基本方法和问题的综合分析,题型包括简答题、计算题等。
成绩评定                       评价环节        
平时成绩(25%)    作业(10%)    
                            随堂测验(5%)    
                            考勤(10%)    
实验成绩(5%)    实验一(2%)
                            实验二(3%)    
期终考试(75%)    试卷(75%)

考核标准

课件浏览100%,客观练习0%,主观练习0%,课内讨论0%。
课程内容不断迭代,成绩以当时的课程内容为准,一旦合格,可以申请证书。申请证书后,以结课处理,成绩不再改动

教材教参

1.《工程力学》(第二版),莫宵依主编,机械工业出版社,2013
2.《工程力学:静力学与材料力学》(影印版,原书第3版),R. C. Hibbeler主编,机械工业出版社,2014
3.《工程力学:工程静力学与材料力学》(第2版),范钦珊,蔡新主编,机械工业出版社,2011
4.《工程力学(静力学与材料力学)》,王永廉主编,机械工业出版社,2014
5.《工程力学》,单辉祖,谢传锋主编,高等教育出版社,2004