工程力学教学大纲(湖大出版社)

1、工程力学课程教学大纲 课程编号： 040003 学 时： 52 学分： 4 适用专业： 机械类及其相近专业 考核要求： 考试 使用教材及主要参考书： 刘小群主编，工程力学，湖南大学出版社，2007年顾晓勤主编，工程力学，机械工业出版社，2005年 西安交通大学主编，理论力学，高等教育出版社，1986年 刘鸿文主编，材料力学，高等教育出版社，1992年 一、课程的性质和任务 1 、性质：工程力学是机械类专业的一门专业技术基础课。 是一门理论性、系统性较强课程 。 2、任务：工程力学的任务是使学生掌握物体的受力分析、运动分析、动力分析的方法和技能；掌握构件的强度、刚度和稳定性的基本概念及初步计算，

2、 能对简单工程问题进行定性分析 ，为学习后续专业课程和从事专业工作打下必要的理论基础。 二、教学目的与要求 1）牢固掌握本课程各物理量的概念。 2）掌握静力学的基本概念和公理。 3）掌握约束及约束反力性质，能从简单物体系中选取研究对象，正确画出受力图。 4）能熟练地计算力在轴上的投影，力对点、力对轴之矩，正确理解力和力偶的性质及对物体的作用效应。 5）掌握平面力系的合成及平衡条件，并能熟练地运用平衡方程求解物体和简单物体系的平衡问题。 6）掌握等直杆在荷载作用下的基本变形及组合变形。 7）掌握等直杆四种基本变形的内力分析，并能熟练地绘制内力图。 8）掌握轴向拉伸和压缩、剪切和挤压、圆轴扭转、直

3、梁弯曲等强度和 变形计算； 9）能运用强度、刚度、条件和强度理论对等直杆进行截面设计或校核。 10）初步了解材料的机械性能。 三、建议学时分配表 章节 课程内容 课时分配 讲课 实验（实践） 小计 第1章理论力学绪论 44第2章静力学的基本概念和公理约束和约束反力 受力分析和受力图第3章汇交力系力系22第4章平面力偶系22第5章平面一般力系的简化和平衡方程22第6章 摩擦22第7章空间力系 物体的重心22第8、9章质点和刚体运动力学66第11章材料力学绪论6410第12章杆件变形的四种基本形式 轴向拉伸与压缩时的内力 轴向拉伸与压缩时的应力 拉压杆的变形与胡克定律材料在拉压时的力学性能拉压演示

4、实验 拉压杆的强度计算 拉压超静定问题 应力集中第13章剪切和挤压22第14章圆轴扭转的概念 扭矩和扭矩图 圆轴扭转时应力 圆轴扭转时的强度计算 圆轴扭转时的变形和刚度计算 扭转演示实验426第15章 平面弯曲的概念  梁的内力计算 剪力图和弯矩图 纯弯曲时横截面的正应力 梁的强度计算 提高梁弯曲强度的几项措施 弯曲演示实验628第16.17章 细长压杆的临界力 动载荷和交变应力与疲劳失效 复杂应力状态和强度理论 拉压与弯曲组合变形，弯扭组合变形66合计 46852四、教学中应注意的问题 独立解题是学生掌握本课程的理论和方法的必要实践， 在课内外应有足够数量的练习。通过课内外练习，培

5、养学生分析和解决问题的能力，提高计算技能，养成严肃认真的科学作风。 作业是教学环节之一，应给予重视，作业进行的方式可以多样化，如课堂讨论，分析综合题等。 课堂授课（习题课）与课堂练习相结合；多媒体教学与传统授课形式相结合。 五、教学内容 理论教学 第一章：理论力学绪论1.基本内容 本章主要讲授理论力学的研究对象与内容，理论力学在工程技术中的地位与学习目的，理论力学的学习方法2.教学基本要求 掌握理论力学的研究对象与内容掌握理论力学的学习方法了解理论力学在工程技术中的地位与学习目的3 教学重点难点 重点：理论力学的研究对象与内容理论力学的学习方法理论力学在工程技术中的地位与学习目的难点：理论力学

6、的学习方法第二章：静力学基本概念1.基本内容 本章主要讲授静力学的四个基本定律，作为物体受力分析的主要理论依据，还讲授了物体的受力分析方法：约束类型、约束力的画法、受力图的基本步骤。 2.教学基本要求 掌握静力学四大基本定律：二力平衡定律、加减平衡力系定律、平行四边形法则、作用力与反作用力定律 掌握各个约束的性质及约束反力的画法。要求能够熟练、正确、迅速地画出约束反力 掌握画受力图的基本步骤。要求能够要求能够熟练、正确、迅速地画出受力图 理解刚体、物体系统、力系、合力、分力、平衡等概念理解力、约束、约束反力、主动力、受力图的概念了解力的表示方法：大小、方向、作用点、单位等 3 教学重点难点 重

7、点：力、刚体、平衡的概念；静力学基本定理 约束类型、约束性质及约束力的画法 物体的受力分析与受力图 难点： 力的概念；静力学基本定理的应用 依约束的性质画约束力 物体及物体系统的受力分析与受力图 第三章：平面汇交力系1基本内容 本章主要讲授的内容是平面汇交力系的合成与平衡的解析条件及其应用。 2教学基本要求 掌握平面汇交力系是力系的基础，对力系两类问题（合成、平衡），两种方法（几何法、解析法）需熟练。 理解平面汇交力系的概念，平面汇交力系合成与平衡的几何条件3.教学重点难点 重点：理解平面汇交力系合成的过程与合成结果 平面汇交力系合成与平衡的解析法 难点：平面汇交力系平衡的几何条件第四章：平面

8、力偶系1基本内容 本章主要讲授力偶的性质及力偶系的合成与平衡计算，合力矩定理、力对点之矩。2教学基本要求 掌握力偶矩的计算、力偶的性质 掌握力偶系的平衡条件 掌握合力矩定理及应用，力的平移定理 、力对点之矩理解力臂、力矩的概念，力偶、力偶臂、力偶矩的概念、力偶系的合成过程3.教学重点难点 重点：力对点之矩合力矩定理力偶概念及其性质，平面力偶系的合成与平衡 力的平移定理 难点：力偶性质的应用 、平面力偶系的合成过程、平衡条件的应用 力的平移定理 第五章：平面任意力系1基本内容 本章主要讲授平面任意力系向作用面内任一点的简化。主矢和主矩的概念，力系简化结果的分析。平面任意力系的平衡条件。平衡方程的

9、三种形式及其应用。物系的平衡、静定与静不定问题。 2教学基本要求 掌握平面任意力系合力的计算方法，平面任意力系的平衡条件 掌握空间一般力系平衡方程的意义和应用，掌握解题方法理解平面任意力系的概念3.教学重点难点 重点：平面任意力系的简化及其解析计算 主矢及主矩的概念 平面任意力系的平衡条件和平衡方程难点：平面任意力系的简化过程及结果讨论平面任意力系的平衡条件和平衡方程应用解决单个物体的平衡问题第六章：摩擦1基本内容 本章主要讲授滑动摩擦，摩擦角与自锁现象，考虑摩擦的平衡问题。2教学基本要求 掌握滑动摩擦定律掌握考虑摩擦的平衡问题理解摩擦角与自锁现象3.教学重点难点重点：滑动摩擦定律考虑摩擦的平

10、衡问题难点：考虑摩擦的平衡问题的分析方法第七章：空间力系与重心1基本内容 本章主要讲授空间力系内容是空间任意力系的平衡条件、平衡方程及其应用。 力在空间坐标轴上的投影、力对轴之矩、物体重心。2教学基本要求 理解空间任意力系的概念理解力在空间坐标轴上的投影3.教学重点难点 重点：空间一般力系平衡方程式的具体运用。物体重心的求法难点：空间任意力系的平衡条件第八、九章：质点和刚体运动学1基本内容 本章主要讲授绝对运动、相对运动和牵连运动；速度合成定理；刚体的基本运动；刚体的平面运动。 2教学基本要求 掌握绝对运动、相对运动和牵连运动。 掌握速度合成定理。 掌握刚体的平动和定轴转动计算。掌握速度瞬心法

11、和基点法3教学重点难点 重点：质点的运动规律刚体的基本运动难点：质点动力学基本方程定轴转动计算，用速度瞬心法和基点法解题第十一章：材料力学绪论1基本内容 本章主要讲材料力学的任务与研究对象，变体固体的基本假设2教学基本要求 掌握构件正常工作的基本要求。 3教学重点难点 重点：材料力学的任务与研究对象变体固体的基本假设难点：变体固体的基本假设第十二章：轴向拉伸和压缩 1基本内容 本章主要讲授的内容是轴向拉压杆件的轴力图、轴向拉压杆的应力计算；横截面上的正应力及斜截面上的应力、轴向拉压杆的变形计算；纵、横向变形，纵、横向线应变， 泊松比 和虎克定律、材料在拉、压时的力学性能、轴向拉、压时的强度计算

12、。 2教 学基本要求 掌握轴向拉压变形的受力特点 掌握截面法、轴力及轴力图。 掌握轴向拉压杆的应力计算：横截面上的正应力及斜截面上的应力。 掌握轴向拉压杆的变形计算：纵、横向变形，纵、横向线应变，泊桑比和虎克定律。 掌握材料在拉、压时的力学性能。 掌握轴向拉、压时的强度计算。 理解内力、应力、变形、应变概念；平面假设等基本概念 3教学重点难点 重点：轴向拉伸压缩杆横截面上的内力（轴力）及轴力图 横截面上的应力计算 强度计算 应变的概念 变形计算 难点：内力计算 轴力图的画法 如何应用强度计算公式解决三类问题 胡克定律的应用 第十三章：剪切和挤压 1基本内容 剪切、挤压的概念和实例、剪应力和挤压

13、应力，剪切强度和挤压强度的实用计算 2教学基本要求 掌握有关剪切和挤压的概念、强度计算及应用 3教学重点难点 剪切和挤压的强度计算和应用。 第十四章：圆轴的扭转 1基本内容 本章主要讲授圆轴扭转的概念和实例；扭矩和扭矩图；横截面上的剪应力；圆轴和圆环截面的极惯性矩和抗扭矩截面系数；扭转角和单位扭转角；圆轴扭转时的破坏分析。圆轴扭转时的强度和刚度计算。 2教学基本要求 掌握圆轴扭转时横截面上切应力计算和变形计算 掌握正确绘制扭矩图 理解扭转变形的概念和应力、变形。 了解剪切虎克定理及应用。 3教学重点难点 重点：外力偶矩的计算； 圆轴扭转时的应力计算 刚度计算 难点： 扭矩的大小计算和方向判断

14、圆轴扭转时的强度计算 第十五章：直梁弯曲时的内力和应力 1基本内容 本章主要讲授直梁弯曲的实例和概念，梁的分类。力、弯矩及其方程，剪力图，弯矩图。纯弯曲时横截面上的正应力；弯曲强度计算，提高梁承载能力的措施。梁的弯曲变形的挠度和转角。 2教学基本要求 掌握求指定截面上的剪力、弯矩。 掌握用荷载集度、剪力与弯矩之间的关系绘制剪力图和弯矩图。 掌握用叠加法作剪力图和弯矩图 掌握截面（及组合截面）静矩，形心位置及惯性矩的计算方法。 理解平面弯曲、剪力、弯矩的概念。 理解弯矩、剪力、荷载集度间的微分关系。 理解梁的支座简化方法，并能正确地简化为计算简图 3教学重点难点 重点：平面弯曲的概念 剪力和弯矩

15、的计算 方程法绘剪力图和弯矩图 剪力、弯矩与荷载之间的关系 理解梁纯弯曲时横截面上的正应力的推导过程 正应力公式的应用 梁在横力弯曲时横截面上的剪应力 强度计算公式 提高梁强度的措施 难点：剪力和弯矩的计算 如何用“方程法”绘制剪力图和弯矩图 如何利用“分段法” 作梁的剪力图和弯矩图 正应力公式的推导过程 正应力公式的应用 强度计算公式的应用 第十六章：组合变形 1基本内容 本章主要讲授工程中组合变形问题；应力状态与强度理论；弯曲和拉(压)组合变形的强度计算；弯曲和扭转组合变形的强度计算。 2教学基本要求 掌握应力状态与强度理论掌握弯曲和拉(压)组合变形的强度计算掌握弯曲和扭转组合变形的强度计算3教学重点难点 重点：应力状态的概念强度理论弯曲和拉(压)组合变形的强度计算弯曲和扭转组合变形的强度计算难点：弯曲和拉(压)组合变形的强度计算；弯曲和扭转组合变形的强度计算第十七章：压杆稳定1基本内容 本章主要讲授压杆稳定的概念；两端铰支压杆的临界应力；压杆稳定校核；提高压杆稳定性的措施。 2教学基本要求 掌握压杆稳定性的概念、柔度概念。 了解细长压杆临界力的欧拉公式。 了解长度系数、欧拉公式的应用条件 3教学重点难点 重点：细长杆的临界载荷临界应力、欧拉