《工程力学B》课程教学大纲

《工程力学B》教学大纲课程英文名MechanicsofEngineeringB课程代码A0817K01学分4总学时64理论学时57实验/实践学时7课程类别学科基础课课程性质限选先修课程高等数学，大学物理适用专业机械电子工程，热能与动力工程开课学院机电工程学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位工程力学是工科院校各专业必修的技术基础课，该课程对培养学生的工程意识与能力有着极其重要的地位，是工程类学生的核心课程之一。通过学习，要求学生掌握构件受力时的基本概念和分析研究方法，对工程中的力学问题具备必要的知识，并能对杆件的强度、刚度和稳定性等问题具有一定的设计与计算能力，并为后续课程做必要的准备。使学生在潜移默化中领悟力学发展对科技发展的作用、体会科学家们的科学精神和中华文明为人类文明所做出的伟大贡献，激发学生的爱国热情，培养学生的社会责任感。（二）课程目标（1）理解工程力学的基本概念，明确认识静力学和材料力学的基本分析方法，引导学生深刻理解所学专业的重要意义，更好地将理论知识与工程应用相联系，培养学生认真严谨的做事态度和对未来所从事职业的使命感和责任心。（2）掌握力、刚体的概念，理解静力学公理，熟练掌握约束与约束反力的确定、能正确的对物体进行受力分析和受力图绘制；掌握汇交力系、力偶系、平面一般力系的力的合成方法，掌握各种力系和物体系的平衡问题的求解；基本掌握空间力系的平衡问题的求解方法。（3）掌握直杆在常见载荷作用下的变形计算方法，熟练掌握杆件的内力分析方法，能绘制相应的内力图；计算简单压杆的临界载荷和临界应力，并能对简单压杆进行稳定校核；常用材料的基本力学性能；了解电测实验应力分析的基本原理和方法。（4）熟练掌握杆件的应力计算方法与强度计算方法，掌握杆件变形计算和刚度计算方法；掌握求解一次静不定问题（拉、压、弯曲）；应力状态理论和强度理论，掌握组合变形下的强度计算方法；掌握压杆稳定性的计算方法。二、课程目标达成的途径与方法《工程力学B》课程教学以课堂教学为主，结合自主学习和实验教学，培养学生具备工程力学问题的必要知识，并对静力学的基本概念，受力分析，杆件在各种变形时的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念、一定的计算能力以及初步的分析能力和实验能力，为解决工程技术问题提供必要的建模及分析计算基础。（1）课堂教学主要讲述静力学和材料力学的基本概念，基本原理、建模和计算方法。结合实际课程内容，将机械工程中静力学和材料力学的实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，形成良好的思维方式和学习方法。（2）针对某些较为容易或和实际应用联系密切的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环节，训练，培养学生自主学习意识和解决工程问题的能力。（3）设计验证性、设计性实验，采用实验教学方式，训练实验技能，培养理论知识的应用能力、实验数据分析、判断和处理能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对课程归属专业毕业要求的支撑程度毕业要求1毕业要求2课程目标（1）ML课程目标（2）HM课程目标（3）HH课程目标（4）HH注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求静力学的基本概念，受力图力的概念；刚体的概念；静力学公理L1约束与约束反力；物体的受力分析；受力图L3汇交力系工程中的汇交力系问题；汇交力系合成的几何法；汇交力系平衡的几何条件L2汇交力系合成的解析法；空间汇交力系平衡方程及其应用L2力偶系力对点的矩矢；力偶与力偶矩矢；力偶的等效L2力偶系的合成与平衡条件L3平面一般力系工程中的平面一般力系问题；力线平移定理；平面一般力系向一点简化主矩与主矢；L2简化结果分析合力矩定理；平面一般力系的平衡条件与平衡方程；平面平行力系的平衡方程L3静定与静不定问题；物体系的平衡；摩擦平衡问题；L1空间力系空间任意力系的简化；力对轴的矩；空间任意力系的平衡条件L1材料力学绪论材料力学的研究对象；基本假设；外力与内力；正应力与切应力；正应变与切应变L1轴向拉伸与压缩工程实际中的轴向拉伸与压缩问题；轴向拉伸与压缩时的内力；横截面与斜截面上的应力；拉伸与压缩时材料的力学性能L2工程实际中的轴向拉伸与压缩问题；轴向拉伸与压缩时的内力；横截面与斜截面上的应力；拉伸与压缩时材料的力学性能L3连接部分的强计算L2扭转工程实际中的扭转问题；动力传递与扭矩；切应力互等定律与剪切胡克定律；扭转时的内力L2圆轴扭转时的应力与变形；圆轴扭转时的强度与刚度计算L3弯曲内力工程实际中的弯曲问题；剪力与弯曲；剪力图与弯矩图L3剪力、弯矩和分布载荷集度间的关系；非均布载荷梁的剪力与弯矩L1弯曲应力梁弯曲时的正应力；惯性矩的计算；对称梁弯曲时的切应力L2梁弯曲时的强度计算；梁的合理强度设计；双对称截面梁的非对称弯曲L3弯拉（压）组合弯曲变形工程实际中的弯曲变形问题；梁的挠曲线近似微分方程；用积分法求梁的变形L1用叠加法求梁的变形；梁的刚度校核；静不定梁应力状态分析应力状态的概念；平面应力状态分析；极值应力与主应力；复杂应力状态下的最大应力L2空间应力状态；广义胡克定律L2复杂应力状态下的强度问题关于断裂的强度理论，关于屈服的强度理论L1弯曲扭转组合与弯拉（压）扭组合L3承压薄壁圆筒的强度计算压杆的稳定压杆稳定的概念；细长压杆的临界力；欧拉公式的适用范围中小柔度杆的临界应力L2压杆的稳定计算与合理设计疲劳强度问题循环应力与疲劳破坏；S-N曲线与材料的疲劳极限；影响构件疲劳极限的主要因素；对称循环应力下的疲劳强度计算L1基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握五、课程学时安排章节号教学内容学时分配学生任务对应课程目标作业要求自学要求讨论1§1-1静力学基本概念§1-2约束与约束反力§1-3受力图21-11-21-31-4温习高中物理知识，预习约束力的性质课程目标12§2-1汇交力系的合成§2-2汇交力系平衡条件22-22-62-7预习力系的合成课程目标13§3-1力对点之矩矢§3-2力对轴的矩§3-3力偶矩矢23-23-4预习力偶系课程目标1§3-4力偶的等效条件和性质§3-5力偶系的合成§3-6力偶系平衡条件23-53-8课程目标24§4-1力线平移§4-2平面任意力系向一点简化§4-3平面任意力系平衡条件24-44-6预习平面一般力系课程目标1§4-4刚体系的平衡§4-5静定与静不定问题24-164-20课程目标25§5-1空间任意力系的简化§5-2空间力系的平衡方程25-25-6预习空间任意力系静力学问题的讨论与交流课程目标1课程目标26§6-1桁架§6-2摩擦§6-3重心26－36－66－15复习静力学课程目标1课程目标17§7-1材料力学研究对象§7-2材料力学基本假设§7-3外力与内力§7-4正应力与切应力§7-5正应变与切应变27－17－27－3预习材料力学绪论课程目标28§8-1引言§8-2轴力与轴力图§8-3拉压杆的应力与圣维南原理§8-4材料在拉伸与压缩时的力学性能28－18－2预习截面法，内力图的求解课程目标3§8-5应力集中的概念§8-6失效、许用应力与强度条件28－58－98－11课程目标2§8-7胡克定律与拉压杆变形§8-8简单拉压静不定问题28－198－208－268－27预习简单拉压静不定问题课程目标3§8-9连接部分强度计算§8-10应变能的概念28－328－338－34预习连接部分强度校核拉压问题的结论讨论课程目标29§9-1引言§9-2动力传递与扭矩§9-3切应力互等定理与剪切胡克定理§9-4圆轴扭转时的应力§9-5极惯性矩与抗扭截面系数29－49－79－8预习扭转课程目标2§9-6圆轴扭转时的强度条件§9-7圆轴扭转时的变形与刚度计算29－169－179－18预习扭转变形计算和刚度分析课程目标210§10-1引言§10-2梁的计算简图§10-3剪力与弯矩210－110－2复习截面法，预习弯曲内力课程目标2§10-4剪力、弯矩方程与剪力、弯矩图§10-5剪力、弯矩和分布载荷集度间的关系210－310－410－510－6课程目标311§11-3惯性矩与平行轴定理§11-1引言§11-2对称弯曲正应力§11-4对称弯曲切应力211－111－211－6预习弯曲应力课程目标3§11-5梁的强度条件§11-6梁的合理强度设计211－1411－17弯曲内力问题的结论与讨论课程目标4§11-7双对称截面梁的非对称弯曲§11-8弯拉（压）组合211－2211－2311－25预习弯拉组合变形，复习应力公式课程目标312§12-1引言§12-2挠曲线近似微分方程§12-3计算梁位移的积分法212-112-212-3预习弯曲变形课程目标3§12-4计算梁位移的叠加法§12-5简单静不定梁§12-6梁的刚度条件与合理刚度设计212－812－1512－1812－19预习弯曲刚度校核和静不定问题弯曲变形问题的讨论课程目标313§13-1引言§13-2平面应力状态分析§13-3极值应力与主应力213－113－7预习主应力的求解课程目标4§13-4复杂应力状态的最大应力§13-5广义胡克定律213－1213－14预习广义胡克定律课程目标114§14-1引言§14-2关于断裂强度理论§14-3关于屈服强度理论214－514－1614－18预习强度理论课程目标3§14-4薄壁圆筒强度问题§14-5弯扭组合与弯拉（压）扭组合214－614－814－1214－13预习组合变形组合变形讨论课程目标315§15-1稳定性概念§15-2临界载荷欧拉公式§15-3中、小柔度杆的临界应力215－215－415－7预习压杆稳定性课程目标1§15-4压杆稳定条件与合、理设计215－1415－15杆件组合变形强度问题的综合分析与总结1复习基本变形课程目标4四、实践环节及基本要求序号实验项目学时基本要求实验性质实验类别1金属材料拉伸实验2测定低碳钢的弹性模量E；测定低碳钢的力学性能验证必做2金属材料扭转实验1测定低碳钢的扭转的弹性模量G测定金属材料扭转时的变形性能验证必做3弯曲正应力实验2测定梁在纯弯曲下的弯曲正应力分布规律；验证必做4弯扭组合变形实验2测定梁在弯扭组合变形下应力分布规律验证必做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。必做已有7学时五、考核方式及成绩评定考核形式考核内容占比评定标准平时作业和课堂表现成绩考核课堂教学各知识点的复习程度、听课效果和掌握熟练度。以点验到课率，课堂互动回答问题等形式，检验学生学习态度。20%中国计量学院学生课程平时成绩考核细则期末考试成绩考核各知识点的基本概念、机构设计基本方法、特性分析、设计方法。题型为填空、判断和计算等。70%试卷参考答案和评分标准实验成绩考核各知识点的实际应