“薄壁杆件结构力学”教学大纲

课程教学大纲

“薄壁杆件结构力学”教学大纲

一、大纲说明

本大纲根据工程力学专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程力学专业三年级本科学生。

（二）课程性质及教学目的与要求

1．课程性质：专业技术课、选修课。

2．教学目的与要求：

本课程是工程力学专业的专业技术课、选修。

通过学习薄壁结构力学课程，使学生更深入、全面地了解杆件弯曲、扭转问题的特征，掌握分析薄壁杆件问题的一般方法，特别是约束扭转问题的分析方法。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学等。

2．后续课程：桥梁工程、复合材料力学、断裂力学等。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：

以课堂讲授为主，以课堂讨论、学生自学、撰写读书报告和小论文为辅。

2．重点内容：

薄壁杆件弯曲的正应力、剪应力及弯曲中心；开口与闭口薄壁杆件自由扭转；断面的扇性几何性质；约束扭转双力矩，扭转中心；约束扭转时的翘曲应力。

3．难点内容：

断面的扇性几何性质；弯曲中心与扭转中心；约束扭转双力矩；约束扭转时的翘曲应力。

（五）考核方式

考查：从大作业、读书报告、小论文及听课情况等方面进行综合考查。

二、教学内容

（一）引论

概述；薄壁杆件的定义；薄壁杆件弯曲时应力的一般公式；弯曲中心的计算公式；例题。

（二）自由扭转

自由扭转的基本方程式；扭转问题的薄膜比拟；开口薄壁杆件的自由扭转；闭口薄壁杆件的自由扭转；开口与闭口薄壁杆件扭转的比较；开口与闭口组合截面杆件的扭转。

（三）开口薄壁杆件的约束扭转

变形几何分析和断面的扇性几何性质；静力分析和双力矩；应力应变关系。小结及基本方程的综合；约束扭转微分方程式及其求解；例题。

（四）闭口薄壁杆件的约束扭转

变形分析；静力分析和应力应变关系；翘曲位移与应变；约束扭转应力；闭口截面扭转角微分方程式；扭转中心及主零点位置的确定；截面扇性特性的计算；开口与闭口薄壁杆件约束扭转的比较；例题。

三、实验内容

开口薄壁杆件的弯曲与扭转。

四、教学环节与学时分配

教学环节说明：本课程总学时为26学时，教学环节包括课堂教学、实验教学、自学、课外辅导、作业等。其学时分配见下表。

“薄壁杆件结构力学”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导／

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）引论

4

4

1

（二）自由扭转

6

6

1

（三）开口薄壁杆件的约束扭转

8

6

2

4

（四）闭口薄壁杆件的约束扭转

6

6

4

机动

2

2

合计

26

24

2

10

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材：

陈伯真．薄壁结构力学[M]．上海:上海交通大学出版社，2002

2．主要参考书：

[1]曹富新，杨春秋．工程薄壁结构计算[M]．北京：中国铁道出版社，1993

[2]包世华，周坚．薄壁杆件结构力学[M]．北京：中国建筑工业出版社，1991

[3]黄剑源．薄壁结构的扭转分析[M]．北京：中国铁道出版社，1988

[4][美]A.捷列斯维克．薄壁杆件理论[M]．何福照，樊勇坚译．北京：人民交通出版社，1987

（制订人：李学罡审核人：喻小明批准人：王桂尧）

“材料力学A”教学大纲

MechanicsofMaterials（A）

课程编号：学时/学分：90/5.0

一、大纲说明

本大纲根据工程力学、车辆工程等专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程力学、车辆工程等专业二年级本科学生。

（二）教学目的与要求

本课程是工程力学、车辆工程等专业的技术基础课程，必修。

通过材料力学的学习，使学生对杆件的强度、刚度和稳定性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，一定的分析能力和初步的实验能力，为学习后续的专业课程打下扎实的基础。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、画法几何与土木工程制图、大学物理、物理实验、理论力学等。

2．后续课程：结构力学、土力学、钢筋混凝土结构、结构设计原理、机械原理、机械零件、机械设计等。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：

以面授为主，以实验教学、材料力学CAI及录像教学为辅。

2．重点和难点：

重点：应力和应变的概念。四种基本变形下杆的应力与强度计算、变形与刚度计算。应力状态与强度理论及其应用。组合变形下杆件的强度计算。用能量方法求结构的位移。简单超静定问题。压杆的稳定性计算。

难点：应力与应变的概念。应力集中的概念。弯曲切应力，弯曲中心的概念。平面应力状态下的应变分析。体积改变比能与形状改变比能。强度理论。组合变形下杆件的强度计算。卡氏定理、莫尔定理及单位力法的应用。功的互等定理与位移互等定理。超静定问题。压杆稳定性计算。交变应力与疲劳破坏的概念。

（五）考核方式

考试。闭卷笔试，并结合课堂讨论、平时作业、听课情况及实验成绩综合评定。

二、教学内容

（一）绪论和基本概念

材料力学的任务和研究对象。变形固体的基本假设。截面法，内力、位移、变形、应力和应变的概念。简单的应力－应变关系。杆件变形的基本形式。

（二）杆件的内力分析

杆件的内力方程与内力图。平面刚架、平面曲杆的内力方程与内力图。剪力、弯矩与载荷集度间的关系及其应用。用叠加法作梁的弯矩图。

（三）截面图形的几何性质

静矩，惯性矩，极惯性矩，惯性积。惯性半径。平行移轴公式。转轴公式。主惯性轴与形心主惯性轴。主惯性矩与形心主惯性矩。

（四）杆件的应力与强度计算

拉压杆的应力；材料拉压时的力学性质；许用应力，安全系数，强度条件；连接件的实用计算；圆轴扭转切应力,强度条件；梁的弯曲正应力；梁的弯曲切应力；梁的强度条件；梁的合理强度设计；斜弯曲；弯拉（压）组合与截面核心。

（五）杆件的变形与刚度计算

拉（压）杆的变形；圆轴扭转变形，刚度条件；用积分法和叠加法求梁的弯曲变形，刚度条件；简单超静定问题。

（六）应力应变状态分析

应力状态的概念。主应力与主平面。平面应力状态下的应力分析－解析法与图解法。三向应力圆，最大剪应力。平面应力状态下的应变分析。

广义胡克定律。三个弹性常数E、G、间的关系。体积应变。复杂应力状态下的比能。体积改变与形状改变比能。

（七）强度理论及其应用

强度理论的概念。四种常用的强度理论及其应用。相当应力。*莫尔强度理论。

（八）压杆稳定

稳定性概念。压杆临界力与临界应力的欧拉公式及其适用范围。直线型与抛物线型经验公式。临界应力总图。压杆的稳定性计算。提高压杆稳定性的措施。

（九）能量方法

杆件应变能的计算。卡氏定理或莫尔定理及其应用。功的互等定理与位移互等定理。超静定结构的概念与实例。用能量方法求解简单超静定问题（包括桁架、刚架、曲杆）。对称性与反对称性的利用。

（十）动载荷

概述。考虑惯性力时构件的应力计算。受冲击时构件的应力和变形。冲击韧性。

（十一）疲劳与断裂

概述；循环特征、应力幅和平均应力；疲劳破坏的概念；材料的持久极限及其曲线；影响持久极限的因素；构件的疲劳强度计算简介；*变幅循环应力与累积损伤理论简介；*应力强度因子与材料的断裂韧度简介；*裂纹扩展与构件的疲劳寿命简介。

（十二）扭转与弯曲的几个补充问题

矩形截面杆的扭转。薄壁杆件的自由扭转。*非对称弯曲正应力简介。弯曲中心的概念。*两种材料的复合梁简介。

注：带“*”号的内容属于教师选讲的内容。

三、实验内容

拉伸与压缩实验，扭转实验，弹性模量E的测定实验，弯曲正应力实验，主应力实验，可变支座梁实验或薄壁梁实验。

四、教学环节与学时分配

教学环节说明：本课程总学时为90学时，教学环节包括课堂教学、实验教学、录像课、CAI教学、课外辅导、作业等。其学时分配见下表。

“材料力学A”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导/

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）绪论和基本概念

2

2

（二）杆件的内力分析

8

8

4

（三）截面图形的几何性质

2

2

2

（四）杆件的应力与强度计算

24

18

6

6

（五）杆件的变形与刚度计算

8

8

3

（六）应力应变状态分析

8

8

3

（七）强度理论及其应用

7

5

2

2

（八）压杆稳定

4

4

2

（九）能量方法

8

8

4

（十）动载荷

4

3

1

1

（十一）疲劳与断裂

5

4

1

1

（十二）扭转与弯曲的几个补充问题

4

4

2

机动

6

6

总计

90

80

10

30

五、选用教材及主要参考书

1．使用教材：

[1]李学罡，蔡明兮．材料力学[M]．吉林:吉林科技出版社，2005

[2]徐飞鸿．材料力学实验[M]．长沙：湖南教育出版社，2003

2．主要参考书

[1]孙训方．材料力学（上、下册）[M]．第四版．北京：高等教育出版社，2003

[2]刘鸿文．材料力学（上、下册）[M]．第四版．北京：高等教育出版社，2003

[3]单辉祖．材料力学（

=1\*ROMAN

I

）（

=2\*ROMAN

II

）[M]．北京：高等教育出版社，1999

[4][苏]别辽耶夫，材料力学[M]．王光远等译．北京：高等教育出版社，1992

[5][苏]Β.И.费奥多谢夫，材料力学[M]．赵九江等译．北京：高等教育出版社，1995

[6]范钦珊．工程力学教程（

=1\*ROMAN

I

）（

=2\*ROMAN

II

）[M]．北京：高等教育出版社，1998

（制订人：李学罡审核人：喻小明批准人：王桂尧）

“材料力学B”教学大纲

MechanicsofMaterials（B）

课程编号：学时/学分：80/4.5

一、大纲说明

本大纲根据汽车类、土木水利类等专业2006年培养计划制订。

（一）教学对象

汽车类、土木水利类等专业二年级本科学生。

（二）教学目的与要求

本课程是汽车类、土木水利类等专业的技术基础课程，必修。

通过材料力学的学习，使学生对杆件的强度、刚度和稳定性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，一定的分析能力和初步的实验能力，为学习后续的专业课程打下扎实的基础。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、画法几何与土木工程制图、大学物理、物理实验、理论力学等。

2．后续课程：结构力学、土力学、钢筋混凝土结构、结构设计原理、机械原理、机械零件、机械设计等。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：

以面授为主，以实验教学、材料力学CAI及录像教学为辅。

2．重点和难点：

重点：应力和应变的概念。四种基本变形下杆的应力与强度计算、变形与刚度计算。应力状态与强度理论及其应用。组合变形下杆件的强度计算。用能量方法求结构的位移。简单超静定问题。压杆的稳定性计算。

难点：应力与应变的概念。应力集中的概念。弯曲切应力，弯曲中心的概念。平面应力状态下的应变分析。体积改变比能与形状改变比能。强度理论。组合变形下杆件的强度计算。卡氏定理、莫尔定理及单位力法的应用。功的互等定理与位移互等定理。超静定问题。压杆稳定性计算。交变应力与疲劳破坏的概念。

（五）考核方式

考试。闭卷笔试，并结合课堂讨论、平时作业、听课情况及实验成绩综合评定。

二、教学内容

（1）绪论和基本概念

材料力学的任务和研究对象。变形固体的基本假设。截面法，内力、位移、变形、应力和应变的概念。简单的应力－应变关系。杆件变形的基本形式。

（2）杆件的内力分析

杆件的内力方程与内力图。平面刚架、平面曲杆的内力方程与内力图。剪力、弯矩与载荷集度间的关系及其应用。

（3）截面图形的几何性质

静矩，惯性矩，极惯性矩，惯性积。惯性半径。平行移轴公式。转轴公式。主惯性轴与形心主惯性轴。主惯性矩与形心主惯性矩。

（4）杆件的应力与强度计算

拉压杆的应力；材料拉压时的力学性质；许用应力，安全系数，强度条件；连接件的实用计算；圆轴扭转切应力,强度条件；梁的弯曲正应力；梁的弯曲切应力；梁的强度条件；梁的合理强度设计；斜弯曲；弯拉（压）组合与截面核心。

（5）杆件的变形与刚度计算

拉（压）杆的变形；圆轴扭转变形，刚度条件；用积分法和叠加法求梁的弯曲变形，刚度条件；简单超静定问题。

（6）应力应变状态分析

应力状态的概念。主应力与主平面。平面应力状态下的应力分析－解析法与图解法。三向应力圆，最大剪应力。平面应力状态下的应变分析。

广义胡克定律。三个弹性常数E、G、间的关系。体积应变。复杂应力状态下的比能。体积改变与形状改变比能。

（7）强度理论及其应用

强度理论的概念。四种常用的强度理论及其应用。相当应力。

（8）压杆稳定

稳定性概念。压杆临界力与临界应力的欧拉公式及其适用范围。直线型与抛物线型经验公式。临界应力总图。压杆的稳定性计算。提高压杆稳定性的措施。

（9）能量方法

杆件应变能的计算。卡氏定理或莫尔定理及其应用。功的互等定理与位移互等定理。超静定结构的概念与实例。用能量方法求解简单超静定问题（包括桁架、刚架、曲杆）。对称性与反对称性的利用。

（10）动载荷

概述。考虑惯性力时构件的应力计算。受冲击时构件的应力和变形。

（11）疲劳与断裂

概述；循环特征、应力幅和平均应力；疲劳破坏的概念；材料的持久极限及其曲线；影响持久极限的因素；*对称循环应力下构件的疲劳强度计算简介。

（12）＊扭转与弯曲的几个补充问题

矩形截面杆的扭转。薄壁杆件的自由扭转。非对称弯曲正应力简介。弯曲中心的概念。

注：带“*”号的内容属于教师选讲的内容。

三、实验内容

拉伸与压缩实验，扭转实验，弹性模量E的测定实验，弯曲正应力实验，主应力实验，可变支座梁实验或薄壁梁实验。

四、教学环节与学时分配

教学环节说明：本课程总学时为80学时，教学环节包括课堂教学、实验教学、录像课、CAI教学、课外辅导、作业等。其学时分配见下表。

“材料力学B”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导/

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）绪论和基本概念

2

2

（二）杆件的内力分析

7

7

3

（三）截面图形的几何性质

2

2

1

（四）杆件的应力与强度计算

22

16

6

5

（五）杆件的变形与刚度计算

6

6

2

（六）应力应变状态分析

7

7

2

（七）强度理论及其应用

7

5

2

2

（八）压杆稳定

4

4

2

（九）能量方法

7

7

3

（十）动载荷

4

3

1

1

（十一）疲劳与断裂

4

3

1

1

（十二）扭转与弯曲的几个补充问题

3

3

1

机动

5

5

总计

80

70

10

23

五、选用教材及主要参考书

1．使用教材：

[1]李学罡，蔡明兮．材料力学[M]．吉林:吉林科技出版社，2005

[2]徐飞鸿．材料力学实验[M]．长沙：湖南教育出版社，2003

2．主要参考书：

[1]孙训方．材料力学（上、下册）[M]．第四版．北京：高等教育出版社，2003

[2]刘鸿文．材料力学（上、下册）[M]．第四版．北京：高等教育出版社，2003

[3]单辉祖．材料力学（

=1\*ROMAN

I

）（

=2\*ROMAN

II

）[M]．北京：高等教育出版社，1999

[4][苏]别辽耶夫，材料力学[M]．王光远等译．北京：高等教育出版社，1992

[5][苏]Β.И.费奥多谢夫，材料力学[M]．赵九江等译．北京：高等教育出版社，1995

[6]范钦珊．工程力学教程（

=1\*ROMAN

I

）（

=2\*ROMAN

II

）[M]．北京：高等教育出版社，1998

（制订人：李学罡审核人：喻小明批准人：王桂尧）

“弹性力学A”教学大纲

ElasticMechanicsA

课程编号：学时/学分：80/4.5

一、大纲说明

本大纲根据工程力学专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程力学专业本科学生。

（二）教学目的与要求

本课程是工程力学专业的一门专业课程，必修。弹性力学主要研究弹性体由于受外力的作用或温度改变等原因而发生的应力、形变和位移。学生通过该课程的学习后，不仅要掌握弹性力学的基本概念、基本理论及课程的理论框架，而且还应掌握其分析方法和思路，并能运用其分析简单结构或构件在弹性阶段的应力、形变和位移。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、工程数学、制图、大学物理、理论力学、材料力学。

2．后续课程：塑性力学、计算力学、振动力学等。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：

以面授为主，加强自学引导，重视培养学生分析问题和解决问题的能力。

2．重点和难点：

重点：弹性力学的基本概念。

弹性力学平面问题基本理论及解答。

弹性力学空间问题基本理论及解答。

薄板的小挠度弯曲问题及经典解法。

难点：弹性力学空间问题基本理论及解答。薄板的小挠度弯曲问题及经典解法。

（五）考核方式

考试。闭卷笔试，并参考课堂讨论，平时作业和听课情况。

二、教学内容

（一）绪论（掌握）

弹性力学中的几个基本概念和基本假设。

（二）应力与应变分析（掌握）

空间应力、应变状态分析。

（三）弹性力学平面问题的基本理论（掌握）

平面问题的分类，基本方程及定解条件，按位移求解，按应力求解及应力函数的引用，解的唯一性，圣维南原理。

（四）弹性力学平面问题的直角坐标解答（掌握）

多项式解答（矩形梁的纯弯曲、简支梁受均布载荷、楔形体受重力和液压力）。

（五）弹性力学平面问题的极坐标解答（掌握）

基本方程，应力轴对称分布及位移计算，圆板及环板径向受均布压力，圆孔周边的应力集中问题，楔形体，半无限平面体有面力作用。

（六）弹性力学温度应力的平面问题（掌握）

基本方程，按位移求解温度应力的平面问题，位移势函数的引用，用极坐标求解问题，圆环和圆筒的轴对称温度应力，楔形坝体中的温度应力。

（七）弹性力学空间问题的基本理论（掌握）

基本方程及边界条件，轴对称及球对称基本方程。

（八）弹性力学空间问题的解答（了解）

按位移求解，半空间体受重力及均布压力作用，空心球体受均匀压力，位移势函数，拉甫位移函数及伽辽金位移函数。

（九）变分法（了解）

弹性体的形变势能。位移变分方程，位移变分法，位移变分法应用于平面问题。应力变分方程，应力变分法，应力变分法应用于平面问题。

（十）薄板的小挠度弯曲问题及其经典解法（掌握）

有关概念及计算假定。弹性曲面的微分方程。薄板横截面上的内力及应力，边界条件。扭矩的等效剪力。简单例题。简支边矩形薄板的纳维叶解法。矩形薄板的李维解法及一般解法。圆形薄板的弯曲，圆形薄板的轴对称弯曲，圆形薄板在静水压力下的弯曲。

（十一）变分法解薄板的小挠度弯曲问题（掌握）

瑞次法的应用。瑞次法应用举例。伽辽金法的应用。伽辽金法应用举例。

（十二）薄板的振动问题（掌握）

薄板的自由振动，矩形薄板的自由振动，圆形薄板的自由振动。

（十三）薄板的稳定问题（掌握）

薄板受纵横载荷的共同作用。薄板的压曲，四边简支的矩形薄板在均布压力下的压曲，两对边简支的矩形薄板在均布压力下的压曲，圆形薄板的压曲。

（十四）壳体的一般理论（了解）

曲线坐标与正交曲线坐标，正交曲线坐标中的弹性力学几何方程。关于壳体的一些概念，壳体的正交曲线坐标，壳体的几何方程，壳体的内力及物理方程，壳体的平衡微分方程，壳体的边界条件。

三、实验内容

本课程无实验。

四、教学环节与学时分配

教学环节说明：本课程总学时为80学时，教学环节包括:课堂教学、课外辅导、作业等，其学时分配见下表：

“弹性力学A”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导/

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）绪论

2

2

（二）应力与应变分析

6

6

2

（三）弹性力学平面问题的基本理论

10

10

4

（四）弹性力学平面问题的直角坐标解答

6

6

3

（五）弹性力学平面问题的极坐标解答

8

8

3

（六）弹性力学温度应力的平面问题

8

8

4

（七）弹性力学空间问题的基本理论

2

2

2

（八）弹性力学空间问题的解答

4

4

2

（九）变分法

8

8

4

（十）薄板的小挠度弯曲问题及其经典解法

10

10

4

（十一）变分法解薄板的小挠度弯曲问题

4

4

2

（十二）薄板的振动问题

4

4

2

（十三）薄板的稳定问题

4

4

2

（十四）壳体的一般理论

2

2

2

机动

2

2

总计

80

80

36

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材

徐芝纶.弹性力学（上、下册）[M].北京:高等教育出版社，1978

2．主要参考书

[1]杨桂通.弹性力学[M]．北京:高等教育出版社，1998

[2]陆明万,罗学富.弹性理论基础[M]．北京：清华大学出版社，1990

[3]黄炎.弹性薄板理论[M].长沙：国防科技大学出版社，1992

[4]王仲仁,苑世剑,胡连喜.弹性与塑性力学基础[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997

（制订人：杨端生审核人：李学罡批准人：王桂尧）

“弹性力学B”教学大纲

ElasticMechanicsB

课程编号：学时/学分：34/2

一、大纲说明

本大纲根据土建类专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

土建类本科学生。

（二）教学目的与要求

本课程是土建类专业的专业基础课。

通过本课程的教学，使学生掌握弹性力学的基本理论和基本分析方法。培养学生运用弹性力学理论解决实际工程问题的能力。要求学生对工程实际中的弹性力学问题，能正确区分空间问题和平面问题，平面应力与平面应变问题。对于简单的平面问题，能建立合理的力学模型，能熟练应用应力函数求解弹性平面问题的应力、应变与位移，并对结构的受力状况做出合理的分析与评价。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：

材料力学，结构力学。

2．后续课程：

土力学等。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式

主要采取课堂讲授的教学方式，同时加强课外辅导答疑，并有一定数量的课外作业。

2．重点和难点

重点内容：体力、面力、应力、形变、位移、边界条件等基本概念；平衡微分方程，几何方程，物理方程，应力函数；平面问题的直角坐标解答；平面问题的极坐标解答；平面问题的数值解法等。

难点内容：圣维南原理的应用与边界条件的建立；半逆解法中应力函数的选取与待定系数的确定；差分法与位移变分方程等。

（五）考核方式

考查，采用闭卷笔试，并结合平时作业和听课情况等评定总成绩。

二、教学内容

（一）绪论

弹性力学的研究对象与任务；本课程与其它课程及专业培养方面的关系；弹性力学的基本假定，体力、面力、应力、应变、位移等概念。

（二）平面问题的基本理论

空间问题与平面问题；平面应力与平面应变问题；平衡微分方程；几何方程，刚体位移；物理方程；边界条件，圣维南原理；位移法求解平面问题，应力法求解平面问题；相容方程，常体力下的简化，应力函数。

（三）直角坐标系下求解平面问题

逆解法与半逆解法，多项式解答，矩形梁的纯弯曲，求位移分量，简支梁受均布荷载，契形体受重力和液压作用。

（四）极坐标系下求解平面问题

极坐标系下的平衡微分方程，几何方程，物理方程，应力函数与相容方程；应力分量的坐标变换式；轴对称问题，厚壁圆筒受均布荷载作用；压力遂洞；圆孔孔边的应力集中；半平面体边界上受力时的应力与位称解答。

（五）用差分法和变分法解平面问题

差分公式的推导，应力函数的差分解，弹性体的形变势能与外力势能，位移变分方程，位移变分法。

三、实验内容

无。

四、教学环节及学时分配

本课程总学时为34学时，教学环节包括课堂教学，课外辅导答疑与课外作业等，学时分配见下表。

“弹性力学B”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导/

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

绪论

2

2

2

平面问题基本理论

8

8

4

直角坐标下解平面问题

8

8

4

极坐标下解平面问题

8

8

4

差分法与变分法解平面问题

6

6

4

测验

2

2

总学时

34

34

18

注：其他栏是指包括课堂讨论、案例教学、现场教学等教学方式。

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材：

徐芝纶．弹性力学简明教程．第3版．高等教育出版社，2002

2．主要参考书

[1]王润富．弹性力学简明教程学习指导．高等教育出版社，2004

[2]吴家龙．弹性力学．同济大学出版社，1987

（制订人：唐雪松审核人：肖勇刚批准人：王桂尧）

“断裂力学”教学大纲

FractureMechanics

课程编号：学时/学分：26/1.5

一、大纲说明

本大纲根据工程力学专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程力学、土木等本科专业三年级学生（选修）。

（二）教学目的与要求

本课程是工程力学专业的专业课程，选修。

通过本课程的教学，使学生能够利用复变函数及弹性力学的手段，掌握线弹性断裂力学部分的严密理论推导。了解弹塑性断裂力学的J积分及COD的有关理论。了解断裂力学在工程中（诸如缺陷评定、疲劳寿命估计、抗断裂设计计算、结构安全分析等）的应用。

（三）主要先修课程和后续课程

先修课程：高等数学、复变函数、理论力学、材料力学、计算力学、弹性力学、塑性力学。

后续课程：无。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式。

以面授为主，督促自学，重视对学生自学能力的培养。适当参观了解工程实际中存在的断裂问题。

2．重点和难点。

重点：裂纹尖端附近区域应力场，应力强度因子K的计算、断裂判据。

难点：能量释放率、J积分、COD。

（五）考核方式

课程结束时进行口试，根据平时成绩（学生平时作业和测验成绩）和口试成绩综合评定课程成绩。

二、教学内容

第一部分线弹性断裂力学

（一）复变函数方法及弹性力学简介

掌握复变函数基本知识、回顾弹性力学平面问题的简化和基本方程、协调方程、应力函数。

（二）线弹性断裂力学理论

掌握裂纹的基本类型定性了解裂纹对强度影响的原因。掌握弹性力学平面问题的复变函数求解方法，包括Westergaard应力函数和Muskhelishvili应力函数。

（三）确定应力强度因子的主要方法

掌握几种常见问题的应力强度因子解析法求解、掌握应力强度因子数值法求解的原理和了解其中几种常见方法。

（四）断裂力学的能量方法

掌握能量释放率，了解Griffith理论和Irwin-Orowan理论。

（五）断裂判据及应用

掌握最大周向应力理论、能量释放率理论的基本假设和基本原理应变能密度因子理论的基本假设和基本原理，了解工程应用的复合型裂纹的断裂准则。

第二部分弹塑性断裂力学

（六）J积分

了解J积分的理论基本概念。

（七）COD方法

了解COD理论的基本概念。

三、实验内容

无。

四、教学环节及学时分配

教学环节说明：本课程总计26学时，教学环节包括课堂讲授，课外辅导等，其学时分配见下表。

“断裂力学”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导/

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

第一部分线弹性断裂力学

复变函数方法及弹性力学简介

3

3

2

线弹性断裂力学理论

8

8

2

确定应力强度因子的主要方法

2

2

2

能量释放率

2

2

2

断裂判据（含混合型裂纹）及应用

5

5

2

第二部分弹塑性断裂力学

J积分

4

4

2

COD方法

2

2

2

总计

26

26

14

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材：

丁遂栋．断裂力学[M]．北京：机械工业出版社,1997

2．主要参考书：

[1]高庆．工程断裂力学[M]．重庆:重庆大学出版社,1986

[2]沈成康．断裂力学[M]．上海:同济大学出版社,1996

[3]陆毅中．工程断裂力学[M]．西安:西安交通大学出版社,1987

[4]李庆芬．断裂力学及其工程应用[M]．哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,1998

（制订人：赵冰审核人：李学罡批准人：王桂尧）

“分析力学”教学大纲

AnalyticalMechanics

课程编号：学时/学分：26/1.5

一、大纲说明

本大纲根据工程力学专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程力学专业本科生。

（二）教学目的与要求

分析力学是理论力学的一个分支，它通过用广义坐标为描述质点系的变数，以牛顿运动定律为基础，运用数学分析的方法，研究宏观现象中的力学问题。流体的力学性质、流体力学的基本概念和观点、基础理论和常用分析方法、有关的工程应用知识等。

通过对《分析力学》的学习，使学生掌握处理问题时以整个力学系统作为对象，用广义坐标来描述整个力学系统的位形，着眼于能量概念，在力学系统受到理想约束时，可在不考虑约束力的情况下来解决系统的运动问题的能力。培养学生抽象的分析方法，在解决复杂的力学问题的能力。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、线性代数、理论力学。

2．后续课程：计算力学。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：讲授。

2．重点和难点。

重点：虚位移原理、拉格朗日第二类方程。

难点：哈密顿原理、哈密顿正则方程。

（五）考核方式

笔试（期末考试90％、平时成绩10％）

二、教学内容

（一）分析力学的基本概念

1．分析力学的研究对象，约束。

2．广义坐标，自由度。

3．位形空间，状态空间，相空间。

4．虚位移，虚速度。

（二）虚位移原理和达朗伯原理

1．虚位移原理。

2．用广义力表示的虚位移原理。

3．质点系在有势力作用下的平衡问题。

4．达朗伯原理。

5．惯性力系的简化。

（三）动力学方程的三种基本形式

1．虚功形式的动力学方程——动力学普遍方程。

2．虚功率形式的动力学方程。

3．高斯形式的动力学方程。

（四）高斯最小拘束原理

1．高斯最小拘束原理。

2．拘束的物理意义。

（五）哈密顿原理

1．哈密顿原理。

2．哈密顿原理在连续体动力学中的应用。

（六）拉格朗日第二类方程

1．动能的广义坐标表达式。

2．拉格朗日第二类方程。

3．拉格朗日方程的首次积分。

4．拉格朗日方程的降维法——罗斯方程和惠特克方程。

5．耗散系统。

（七）哈密顿正则方程

1．哈密顿正则方程。

2．哈密顿正则方程的首次积分。

3．泊松括号泊松定理。

4．正则变换。

5．用拉格朗日括号和泊松括号判别正则变换。

6．哈密顿——雅可比方程。

7．变量的分离。

三、实验内容

无。

四、教学环节及学时分配

教学环节说明：本课程总计26学时，教学环节包括课堂讲授，谒外辅导等，其学时分配见下表。

“分析力学”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

分析力学的基本概念

4

4

2

虚位移原理和达朗伯原理

6

6

3

动力学方程的三种基本形式

4

4

2

高斯最小拘束原理

2

2

1

哈密顿原理

2

2

1

拉格朗日第二类方程

4

4

2

哈密顿正则方程

4

4

2

合计

26

26

13

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材：

叶敏，肖龙翔．分析力学．天津：天津大学出版社，2000

2．主要参考书：

[1]汪家禾．分析力学．北京：高等教育出版社，1983

[2]谈开孚．分析力学．黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，1999

[3]许庆余，吴惠中．分析力学．北京：高等教育出版社，1992

（制订人：蔡明兮审核人：李学罡批准人：王桂尧）

“复合材料力学”教学大纲

MechanicsofCompositeMaterials

课程编号：学时/学分：26/1.5

一、大纲说明

本大纲根据工程力学专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程力学、土木类、机械类和材料等专业本科三年级学生。

（二）教学目的与要求

本课程是工程力学专业学生的专业课程和选修课程。

通过本课程的教学，达到使学生对复合材料及复合材料力学的基本问题、基本概念和基本方法有较明确的认识的目的。

要求了解有关复合材料及其力学的基本情况，掌握复合材料单层板和层合板的刚度、柔度及本构关系。掌握复合材料的强度理论和方法。了解和掌握复合材料的宏观力学、细观力学和结构力学分析方法。了解和掌握复合材料的湿热效应。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、工程数学、大学物理、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、板壳理论等等。

2．后续课程：无。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：理论授课（24学时），实验（2学时）。

2．重点和难点。

重点：复合材料的定义、分类、构造和制造方法，各向异性弹性力学基础，单层板刚度和强度的宏细观力学分析方法，层合板的刚度、强度和稳定性的分析方法。

难点：各向异性弹性体的应力—应变关系，正交各向异性单层板的应力—应变关系，复合材料强度理论，层合板的刚度，层合板和强度分析，层合板的屈曲分析。

（五）考核方式

考查。

二、教学内容

（一）复合材料概论（2学时）

1．复合材料的定义与分类（了解）；

2．复合材料的构造及制法（了解）；

3．复合材料的力学分析方法（了解）；

4．复合材料的力学性能（了解）；

5．复合材料的各种应用（了解）。

（二）各向异性弹性力学基础（4学时）

1．各向异性弹性力学基本方程（掌握）；

2．各向异性弹性体的应力—应变关系（掌握）；

3．正交各向异性材料的工程弹性常数（掌握）。

（三）单层板的刚度分析（4学时）

1．含湿热变形的刚度宏观力学分析方法（掌握）；

2．单层板刚度细观力学分析方法（掌握）。

（四）单层板的强度分析（4学时）

1．单层板强度宏观力学分析方法（掌握）；

2．单层板强度细观力学分析方法（掌握）。

（五）层合板的刚度分析（3学时）

1．考虑湿热变形的层合板刚度关系（深入了解）；

2．几种典型层合板的刚度计算（掌握）。

（六）层合板的强度分析（3学时）

1．考虑湿热变形的层合板应力分析（掌握）；

2．考虑湿热变形的层合板强度分析（深入了解）。

（七）层合板的稳定性分析（4学时）

1．层合平板的弯曲（掌握）；

2．层合平板的屈曲（掌握）。

3．层合平板的振动（了解）。

三、实验内容

单层复合材料工程常数的测定。具体要求由力学实验室给出。

四、教学环节及学时分配

教学环节说明：本课程总学时为26学时，其中课堂讲授（24学时）、实验（2学时），辅导答疑12学时，其学时分配见下表。

“复合材料力学”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导/

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）

2

2

1

（二）

4

4

2

（三）

4

4

2

（四）

4

4

2

（五）

3

3

1.5

（六）

3

3

1.5

续表

教学内容

总学时

其中

课外辅导/

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（七）

4

4

2

实验

2

2

总计

26

24

2

12

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材：沈观林．复合材料力学[M]．北京：清华大学出版社，Springer，2006

2．主要参考书：

[1]张少实．复合材料与粘弹性力学[M]．北京：机械工业出版社，2005

[2][美]RM琼斯．复合材料力学[M]．朱颐龄等译．上海：上海科学技术出版社，1981

[3]J.N．Reddy．MechanicsofLaminatedCompositePlatesandShells[M]．CRCPRESS,2004

[4]刘锡礼．复合材料力学基础[M]．北京：中国建筑工业出版社

，1984

[5]李顺林．复合材料力学引论[M]．上海

：上海交通大学出版社，1986

[6]张振瀛．复合材料力学基础[M]．北京：航空工业出版社

，1989

[7]蒋咏秋．复合材料力学[M]．西安：西安交通大学出版社，1993

[8]王士杰．复合材料力学引论[M]．重庆：重庆大学出版社，1987

[9]王兴业．复合材料力学分析与设计[M]．长沙：国防科技大学出版社，1999

[10]王震呜

．复合材料力学和复合材料结构力学[M]．北京：机械工业出版社，1991

[11]霍斯金;B.C.．复合材料原理及其应用[M]．北京：科学出版社，1992

（制订人：胡浩审核人：李学罡批准人：王桂尧）

“工程力学A”教学大纲

EngineeringMechanics（A）

课程编号：学时／学分：80/4.5

一、大纲说明

本大纲根据给排水工程专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

给排水工程专业二年级本科学生。

（二）教学目的与要求

本课程是排水工程专业的技术基础课程，必修。

通过工程力学的学习，使学生对刚体系统的平衡、杆件的强度、刚度和稳定性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，一定的分析能力和初步的实验能力，为学习后续的专业课程打下扎实的基础。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、土木工程制图、大学物理、物理实验等。

2．后续课程：水力学、给排水物理化学、建筑给排水工程、给排水工程施工等。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：

以课堂讲授为主，以实验教学、工程力学CAI教学、课堂讨论、课外辅导为辅。

2．重点内容：

物体受力分析和受力图；力系简化结果；力系的平衡方程及应用。

应力和应变的概念。四种基本变形下杆的应力与强度计算、变形与刚度计算。应力状态分析与强度理论。组合变形下杆件的强度计算。压杆的稳定性计算。

3．难点内容：

空间力系的简化理论及简化结果，物体系的平衡条件与平衡方程及应用解题。

应力与应变概念。应力集中概念。圆轴扭转切应力。梁的弯曲正应力和切应力。平面应力状态分析。组合变形杆件强度计算。压杆稳定性计算。

（五）考核方式

考试。闭卷笔试，并结合课堂讨论、平时作业、听课情况及实验成绩综合评定。

二、教学内容

1．静力学基础

静力学概念；静力学公理；力在轴上投影；力的分解；力对点的矩，力对轴的矩；力偶和力偶矩；约束与约束反力、受力分析和受力图。

2．力系简化理论

力线平移定理，主矢和主矩；空间任意力系的简化结果。

3．力系的平衡

各种力系的平衡条件与平衡方程及其应用。

4．刚体静力学专门问题

平面桁架的概念，计算桁架内力的节点法和截面法；摩擦和考虑摩擦的平衡问题。

5．材料力学基本概念

材料力学的任务和研究对象；变形固体的基本假设；截面法，内力、位移、变形、应力和应变的概念；杆件变形的基本形式。

6．杆件的内力分析

杆件的内力方程与内力图。平面刚架、平面曲杆的内力方程与内力图。剪力、弯矩与载荷集度间的关系及其应用。

7．截面图形的几何性质

静矩，惯性矩，极惯性矩，惯性积，惯性半径；平行移轴公式；转轴公式简介；主惯性轴与形心主惯性轴；主惯性矩与形心主惯性矩。

8．杆件的应力与强度计算

拉压杆的应力；材料拉压时的力学性质；许用应力，安全系数，强度条件；连接件的实用计算；圆轴扭转切应力，强度条件；梁的弯曲正应力；梁的弯曲切应力；梁的强度条件；梁的合理强度设计。

9．杆件的变形与刚度计算

拉（压）杆的变形；圆轴扭转变形，刚度条件；用积分法和叠加法求梁的弯曲变形，刚度条件；简单超静定问题。

10．应力状态分析与强度理论

应力状态的概念。主应力与主平面。平面应力状态下的应力分析。三向应力圆简介，最大切应力。广义胡克定律及其应用。

强度理论的概念。四种常用的强度理论及其应用简介。

11．组合变形

斜弯曲；弯拉（压）组合；弯扭组合。

12．压杆稳定

稳定性概念。压杆临界力与临界应力的欧拉公式及其适用范围。直线型经验公式。临界应力总图。压杆的稳定性计算。提高压杆稳定性的措施。

三、实验内容

拉伸与压缩实验，弯曲正应力实验。

四、教学环节与学时分配

教学环节说明：本课程总学时为80学时，教学环节包括课堂教学、实验教学、课外辅导、作业等。其学时分配见下表。

“工程力学A”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导／

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）静力学基础

6

6

1

（二）力系简化理论

4

4

1

（三）力系的平衡

8

8

3

（四）刚体静力学专门问题

4

4

1

（五）材料力学基本概念

2

2

0.5

（六）杆件的内力分析

8

8

2

（七）截面图形的几何性质

2

2

0.5

（八）杆件的应力与强度计算

17

13

4

4

（九）杆件的变形与刚度计算

8

8

2

（十）应力状态分析与强度理论

8

8

2

（十一）组合变形

5

5

2

（十二）压杆稳定

4

4

1

机动

4

4

总计

80

76

4

20

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材：

[1]罗迎社，喻小明．工程力学[M]．北京：北京大学出版社，2006

[2]徐飞鸿等．材料力学实验[M]．长沙：湖南教育出版社，2003

2．主要参考书：

[1]单辉祖，谢传锋．工程力学[M]．北京：高等教育出版社，2004

[2]范钦珊．工程力学教程（

=1\*ROMAN

I

）（

=2\*ROMAN

II

）（

=3\*ROMAN

III

）[M]．北京：高等教育出版社，1998

[3]孙训方．材料力学（上、下册）[M]．第四版．北京：高等教育出版社，2003

[4][苏]别辽耶夫．材料力学[M]．王光远等译．北京：高等教育出版社，1992

[5]哈尔滨工业大学理论力学教研室．理论力学（Ⅰ）[M]．第六版．北京：高等教育出版社，2002

（制订人：李学罡审核人：喻小明批准人：王桂尧）

“工程力学B（二）”教学大纲

EngineeringMechanicsB（2）

课程编号：学时/学分：42/2.5

一、大纲说明

本大纲根据工程管理专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程管理专业二年级本科学生。

（二）教学目的与要求

本课程是工程管理专业的技术基础课程，必修。

通过本课程的学习，使学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，一定的分析能力和计算能力，初步的实验能力，为学习后续的专业课程打下扎实的基础。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、工程制图、大学物理、工程力学B（一）等

2．后续课程：工程结构、土力学与地基基础、建筑材料、桥梁工程等。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：

以课堂讲授为主，以实验教学、课堂讨论、课外辅导为辅。

2．重点内容：

应力和应变的概念；四种基本变形下杆的应力与强度计算、变形与刚度计算；应力状态与强度理论的概念；组合变形下杆件的强度计算；压杆的稳定性概念。

3．难点内容：

应力与应变的概念；应力集中的概念；圆轴扭转切应力；梁的弯曲正应力和切应力；组合变形下杆件的强度计算；压杆稳定性概念。

（五）考核方式

考试。闭卷笔试，并结合课堂讨论、平时作业、听课情况及实验成绩综合评定。

二、教学内容

（一）绪论与基本概念

材料力学的任务和研究对象；变形固体的基本假设；截面法，内力、位移、变形、应力和应变的概念；杆件变形的基本形式。

（二）杆件的内力分析

杆件的内力方程与内力图。梁的剪力、弯矩与载荷集度间的关系及其应用。

（三）截面图形的几何性质

静矩，惯性矩，极惯性矩，惯性积，惯性半径；平行移轴公式；主惯性轴与形心主惯性轴的概念，主惯性矩与形心主惯性矩的概念。

（四）杆件的应力与强度计算

拉压杆的应力；材料拉压时的力学性质；许用应力，安全系数，强度条件；连接件的实用计算；圆轴扭转切应力，强度条件；梁的弯曲正应力；梁的弯曲切应力；梁的强度条件。

（五）杆件的变形与刚度计算

拉（压）杆的变形；圆轴扭转变形，刚度条件；用积分法和叠加法求梁的弯曲变形，刚度条件。

（六）应力状态分析与强度理论

应力状态的概念，主应力与主平面；平面应力状态下的应力分析；最大切应力；广义胡克定律简介。

强度理论的概念；四种常用的强度理论简介。

（七）组合变形

斜弯曲；弯拉（压）组合；弯扭组合变形。

（八）压杆稳定

稳定性概念。压杆临界力与临界应力的欧拉公式及其适用范围。提高压杆稳定性的措施。

三、实验内容

拉伸与压缩实验。

四、教学环节与学时分配

教学环节说明：本课程总学时为42学时，教学环节包括课堂教学、实验教学、课外辅导、作业等。其学时分配见下表。

“工程力学B（二）”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导／

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）绪论与基本概念

2

2

0.5

（二）杆件的内力分析

6

6

2

（三）截面图形的几何性质

2

2

0.5

（四）杆件的应力与强度计算

10

8

2

4

（五）杆件的变形与刚度计算

6

6

2

（六）应力状态分析与强度理论

6

6

2

（七）组合变形

4

4

2

（八）压杆稳定

4

4

1

机动

2

2

总计

42

40

2

14

五、选用教材及主要参考书

1．使用教材：

[1]李学罡，蔡明兮．材料力学[M]．吉林：吉林科技出版社，2005

[2]徐飞鸿．材料力学实验[M]．长沙：湖南教育出版社，2003

2．主要参考书：

[1]单辉祖，谢传锋．工程力学[M]．北京：高等教育出版社，2004

[2]范钦珊．工程力学教程（

=1\*ROMAN

I

）（

=2\*ROMAN

II

）（

=3\*ROMAN

III

）[M]．北京：高等教育出版社，1998

[3]孙训方．材料力学（上、下册）[M]．第四版．北京：高等教育出版社，2003

[4][苏]别辽耶夫．材料力学[M]．王光远等译．北京：高等教育出版社，1992

[5][苏]Β.И.费奥多谢夫．材料力学[M]赵九江等译．．北京：高等教育出版社，1995

（制订人：李学罡审核人：喻小明批准人：王桂尧）

“工程力学B（一）”教学大纲

EngineeringMechanicsB（一）

课程编号：学时／学分：42/2.5

一、大纲说明

本大纲根据工程管理等专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程管理等专业本科学生。

（二）课程性质及教学目的与要求

本课程是工程管理等专业的技术基础课，为必修课。

通过本课程的学习，使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动的一般规律及其研究方法；初步学会运用这些理论和方法把工程结构抽象为理论力学模型并分析解决实际问题。为学习一系列后续课程和有关的专业技术课打好必备基础。

（三）主要先修课程和后续课程

1．主要先修课程：高等数学、画法几何与工程制图、大学物理、物理实验等。

2．主要后续课程：工程力学B（二）、结构力学、弹塑性力学、工程管理等。

（四）教学方式与重点、难点

1．教学方式：

以课堂教学为主，结合模型、多媒体教学；同时加强自学引导，重视学生自学能力和分析问题的能力的培养。

2．重点与难点。

重点内容：

物体受力分析；力系简化理论；力系的平衡问题求解。

研究点的运动的自然法；刚体的平动与定轴转动；刚体平面运动，求图形内各点速度的三种方法；点速度合成定理。

动量定理与质心运动定理；动量矩定理；动能定理；动力学普通定理的综合应用。

难点内容：

画受力图，力系简化理论，物体系平衡问题求解；刚体平面运动求速度，牵连速度，点的速度合成定理及应用；动量定理与动理矩定理应用解题，三大定理综合应用。

（五）考核方式

闭卷考试。参考平时作业、听课情况和与期末考试综合评定课程总成绩。

二、教学内容

（一）绪论

理论力学的研究对象；理论力学的研究方法；理论力学的内容。

（二）静力学

1．静力学的基本概念和公理。

静力学的研究对象，力、平衡、刚体和力学模型的概念，等效力系和平衡力系。静力学公理，约束与约束反力，约束的分类，分离体，受力分析和受力图。

2．力系简化理论。

力在轴上投影，力的分解，力对点的矩，力对轴的矩；力偶和力偶矩。力线平移定理，空间任意力系向一点的简化，主矢和主矩，空间任意力系的简化结果，汇交力系、力偶系、平面任意力系、平行力系的简化方法与简化结果。

3．力系的平衡。

各种力系的平衡条件与平衡方程；力系平衡问题的求解；物体系的平衡问题，静定与超静定的概念；桁架、理想桁架，计算桁架杆件内力的节点法和截面法；考虑摩擦时物体和物体系的平衡。

（三）运动学

1．点的运动。

运动学研究对象，研究点的运动的基本方法：矢径法、直角坐标法、自然法，点的运动方程、轨迹方程，速度和加速度（切向加速度与法向加速度）。

2．刚体的基本运动。

刚体的平动及其特征，刚体的定轴转动，转动方程、角速度和角加速度，转动刚体上各点的速度和加速度。

3．刚体的平面运动。

刚体平面的运动简化，平面运动方程，平面运动分解为平动和转动，用基点法求图形内各点的速度，速度投影定理，速度瞬心法求平面图形内各点的速度，平面图形内各点的速度分布，求加速度的用基点法。

4．点的合成运动。

合成运动的概念；动参考系和定参考系；绝对运动、相对运动和牵连运动及三种速度、加速度；点的速度合成定理。

（四）动力学

1．动力学基本定律和质点运动微分方程。

动力学的研究对象；动力学基本定律；质点运动微分方程的矢量形式、直角坐标形式、自然坐标形式，质点动力学的两类问题。

2．动量定理。

动力学普遍定理概述；质点和质点系的动量，力的冲量；质点系的动量定理，动量守恒定律；质心运动定理，质心运动守恒定律。

3．动量矩定理。

质点和质点系的动量矩，定轴转动刚体对转轴的动量矩；刚体转动惯量，迴转半径，平行轴定理；质点和质点系的动量矩定理，动量矩守恒定律；刚体定轴转动微分方程，质点系相对于质心的动量矩定理，刚体平面运动微分方程；动量定理与动量矩定理联合应用。

4．动能定理。

力的功，元功，合力的功，重力、弹性力、摩擦力的功，力矩的功，质点系的内力的功，约束反力的功，理想约束。质点系的动能，平动、定轴转动和平面运动刚体的动能；质点系动能定理；动力学普通定理的联合应用。

三、实验内容

无。

四、教学环节与学时分配

教学环节说明：本课程总学时为42学时，教学环节包括课堂教学、课堂讨论、课外辅导、作业等。其学时分配见下表。

“工程力学B（一）”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导／

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）静力学的基本概念和公理、物体受力分析

4

4

2

（二）力系简化理论

4

4

2

（三）力系的平衡

10

8

2

4

课堂讨论

（四）点的运动学

2

2

2

（五）刚体的基本运动

2

2

2

（六）刚体的平面运动

4

4

2

（七）点的合成运动

2

2

2

（八）质点动力学

2

2

2

（九）动量定理

2

2

2

（十）动量矩定理

4

4

2

（十一）动能定理

4

4

2

机动

2

2

总计

42

38

4

24

注：其他栏是指包含课堂讨论、案例教学、现场教学等教学方式。

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材

[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室．理论力学（Ⅰ、Ⅱ）（M）．第六版．北京：高等教育出版社，2002

[2]刘又文，彭献．理论力学（M）．长沙：湖南大学出版社，2002

2．主要参考书

[1]彭祝．理论力学（M）．长沙：中南工业大学出版社，1997

[2]谢传锋．理论力学答疑（M）．北京：高等教育出版社．1988

[3]范钦珊．工程力学教程（M）．北京：高等教育出版社．1998

[4]贾书惠，李万琼．理论力学（M）．北京：高等教育出版社．2002

（制订人：喻小明审核人：李学罡批准人：王桂尧）

“工程力学C”教学大纲

EngineeringMechanics（C）

课程编号：学时/学分：54/3.0

一、大纲说明

本大纲根据轻化工程、无机非金属材料工程、化学工程与工艺、化学化工类环境工程、建筑环境与设备工程、热能与动力工程等专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

轻化工程、无机非金属材料工程、化学工程与工艺、化学化工类环境工程、建筑环境与设备工程、热能与动力工程等专业二年级本科学生。

（二）教学目的与要求

本课程是轻化工程、无机非金属材料工程、化学工程与工艺、化学化工类环境工程、建筑环境与设备工程、热能与动力工程等专业的技术基础课程，必修。

通过工程力学的学习，使学生对刚体系统的平衡、杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，一定的分析能力和计算能力，初步的实验能力，为学习后续的专业课程打下扎实的基础。

（三）主要先修课程和后续课程

1．先修课程：高等数学、画法几何与机械制图、大学物理、物理实验等。

2．后续课程：机械设计基础、工程热力学、物理化学等。

（四）教学方式与重点和难点

1．教学方式：

以课堂讲授为主，以实验教学、课堂讨论、课外辅导为辅。

2．重点内容：

物体受力分析和受力图。力系简化理论与各种力系的简化结果。力系的平衡条件与平衡方程及应用解题。

应力和应变的概念。四种基本变形下杆的应力与强度计算、变形与刚度计算。应力状态与强度理论的概念。组合变形下杆件的强度计算简介。压杆的稳定性概念。

3．难点内容：

物体受力分析和受力图。力系的简化理论及简化结果。物体系的平衡条件与平衡方程及应用解题。

应力与应变的概念。应力集中的概念。圆轴扭转切应力。梁的弯曲正应力和切应力。组合变形下杆件的强度计算简介。压杆稳定性概念。

（五）考核方式

考试。闭卷笔试，并结合课堂讨论、平时作业、听课情况及实验成绩综合评定。

二、教学内容

（一）静力学基础

静力学概念；静力学公理；力在轴上投影；力的分解；力对点的矩，力对轴的矩；力偶和力偶矩；约束与约束反力、受力分析和受力图。

（二）力系简化理论

力线平移定理，主矢和主矩；空间任意力系的简化结果。

（三）力系的平衡

平面力系的平衡条件与平衡方程及其应用。

（四）材料力学基本概念

材料力学的任务和研究对象；变形固体的基本假设；截面法，内力、位移、变形、应力和应变的概念；杆件变形的基本形式。

（五）杆件的内力分析

杆件的内力方程与内力图。梁的剪力、弯矩与载荷集度间的关系及其应用。

（六）截面图形的几何性质

静矩，惯性矩，极惯性矩，惯性积，惯性半径；平行移轴公式；主惯性轴与形心主惯性轴的概念；主惯性矩与形心主惯性矩的概念。

（七）杆件的应力与强度计算

拉压杆的应力；材料拉压时的力学性质；许用应力，安全因数，强度条件；连接件的实用计算；圆轴扭转切应力，强度条件；梁的弯曲正应力；梁的弯曲切应力；梁的强度条件。

（八）杆件的变形与刚度计算

拉（压）杆的变形；圆轴扭转变形，刚度条件；用积分法求梁的弯曲变形，刚度条件。

（九）应力状态分析与强度理论

应力状态的概念。主应力与主平面。平面应力状态下的应力分析。最大切应力。广义胡克定律简介。

强度理论的概念。四种常用的强度理论简介。

（十）组合变形

斜弯曲、弯拉（压）组合、弯扭组合变形简介。

（十一）压杆稳定

稳定性概念。压杆临界力与临界应力的欧拉公式及其适用范围简介。提高压杆稳定性的措施。

三、实验内容

拉伸与压缩实验，弯曲正应力实验。

四、教学环节与学时分配

教学环节说明：本课程总学时为54学时，教学环节包括课堂教学、实验教学、课外辅导、作业等。其学时分配见下表。

“工程力学C”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导／

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

（一）静力学基础

5

5

1

（二）力系简化理论

3

3

1

（三）力系的平衡

6

6

2

（四）材料力学基本概念

2

2

0.5

（五）杆件的内力分析

6

6

2

（六）截面图形的几何性质

2

2

0.5

（七）杆件的应力与强度计算

14

10

4

4

（八）杆件的变形与刚度计算

4

4

1

（九）应力状态分析与强度理论

6

6

2

（十）组合变形

2

2

1

（十一）压杆稳定

2

2

1

机动

2

2

总计

54

50

4

16

五、选用教材及主要参考书

1．选用教材：

[1]罗迎社，喻小明．工程力学[M]．北京：北京大学出版社，2006

[2]徐飞鸿．材料力学实验[M]．长沙：湖南教育出版社，2003

2．主要参考书：

[1]单辉祖，谢传锋．工程力学[M]．北京：高等教育出版社，2004

[2]范钦珊．工程力学教程（

=1\*ROMAN

I

）（

=2\*ROMAN

II

）（

=3\*ROMAN

III

）[M]．北京：高等教育出版社，1998

[3]孙训方．材料力学（上、下册）[M]．第四版．北京：高等教育出版社，2003

[4][苏]别辽耶夫．材料力学[M]．王光远等译．北京：高等教育出版社，1992

[5]哈尔滨工业大学理论力学教研室．理论力学（Ⅰ）[M]．第六版．北京：高等教育出版社，2002

（制订人：李学罡审核人：喻小明批准人：王桂尧）

“计算力学A”教学大纲

ComputingMechanicsA

课程编号：学时／学分：52/3.0

一、大纲说明

本大纲根据工一三类专业2006版培养计划制订。

（一）教学对象

工程力学专业等本科生，一般在三年二期开设较宜。

（二）课程性质及教学目的与要求

1．课程性质：专业基础课。

2．课程类别：必修课。

3．教学目的与要求：

通过学习基本理论和方法掌握数值计算的能力，具体要求如下：

（1）掌握作为力学数值计算基础的变分法的基本理论和运算规则。

（2）掌握里兹法和加权余量法基本原理和计算步骤。

（3）熟悉用Lagrange单元、Hermite单元构造插值函数。

（4）熟悉Newton-Cotes积分和Gauss积分三维积分方法。

（5）掌握弹性力学中有限单元法分析的一般格式。

（6）熟练掌握平面杆系结构有限单元法以及计算。

（7）了解局部坐标系内空间杆单元的特性矩阵及坐标转换。

（8）掌握有组合结点时的单刚与等效荷载的处理。

（9）熟悉空间四面体单元与轴对称问题有限元。

（10）掌握平面问题的有限单元法以及运用计算。

（11）熟练掌握平面杆系结构有限单元法程序编写及实现。

（12）熟悉平面问题的有限单元法程序编写方法及实现。

（三）主要先修课程和后续课程

1．主要先修课程：高等数学、线性代数、大学物理、物理实验、理论力学、材料力学、结构力学、计算机算法语言（FORTRAN）、弹塑性力学、振动力学、数值方法等。

2．主要后续课程：板壳力学、断裂力学等。

（四）教学方式与重点、难点

1．教学方式：

以课堂教学为主，结合模型、CAI、多媒体教学；同时加强自学引导，重视学生自学能力和分析问题的能力的培养。

2．重点内容：

（1）变分法的基本理论。

重点学习泛函的概念，几类典型变分的运算方法，里兹法和加权余量法（配点法、子域法、最小二乘法、力矩法、伽辽金法）的理论基础和运算规则,掌握变分问题的原理与特征，掌握泛函极值问题的求解。

（2）弹性力学中有限单元法分析的一般格式。

重点讲清楚以平面问题三结点三角形单元为例的有限元法分析的一般步骤，运算规则。

（3）杆系结构有限元法以及程序的编写。

平面杆系有限元：重点掌握经典位移法；学会用单元位移法推导单元刚度矩阵方程，从而进一步推导梁、刚架、桁架等的单元刚度矩阵方程；重点掌握其解题步骤，进而求解结构内力；弄清有组合结点时的单刚与等效荷载的处理；掌握流程框图的编写、程序的编写，如何将框图变成算法语言，为课程设计打基础。

空间杆系有限元：重点是局部坐标系内空间杆单元的特性矩阵及坐标转换。

（4）平面问题的有限元法（3结点三角形单元）以及程序编写。

重点掌握平面问题的解题步骤，求解单元的内力、应力与应变；重点掌握程序的编写思路，通过程序框图要清楚地表示整个方法运算流程。

（5）空间与轴对称问题有限元。

重点是空间四面体有限单元分析以及轴对称问题有限元三角形环单元以及等参元分析。

3．难点内容：

（1）虚位移原理与势能原理公式的理解与推导；

（2）里兹法与加权余量法；

（3）平面杆系结构有限元法分析以及程序的编写；

（4）平面问题的有限元法分析以及程序的编写。

（五）考核方式

闭卷考试，参考平时作业、课程设计、听课情况、期末考试和上机情况综合评定课程总成绩。

二、教学内容

（一）变分法的基本理论

关于泛函的概念，变分的概念，几类常见泛函的变分问题，里兹法和加权余量法（配点法、子域法、最小二乘法、力矩法、伽辽金法），弹性力学中常用的变分原理。

（二）弹性力学中有限单元法分析的一般格式

平面问题中3结点三角单元的，最小势能原理，单刚和总刚的集总规则与特征，等效结点荷载的求解，边界条件的处理方法，刚度方程的求解方法。

（三）杆系结构有限元法

平面杆系有限元：掌握经典位移法，利用有限单元法的一般格式推导平面杆系结构有限元法的总刚方程，进而推导梁、刚架、桁架等的单元刚度矩阵方程；掌握单刚、总刚的特征、整体集成规则；掌握局部坐标向整体坐标的转化方法；等效结点荷载的求解，支承条件的引入，方程的建立与求解，进而求解杆系结构内力、结点位移等的计算；铰接点的处理；掌握程序框图的编写，运用Fortran算法语言按框图编写程序，为课程设计打基础。

空间杆系有限元：重点是局部坐标系内空间杆单元的特性矩阵及坐标转换

（六）弹性力学平面问题

明确平面问题单元刚度矩阵公式的推导，明确单刚、总刚的特征；掌握三角形三结点单元位移模式，形函数，应变矩阵，应力矩阵；学会求解等效结点荷载；掌握其解题步骤与方法，学会其运用，进而求解单元应力、应变、结点位移等的计算；掌握程序框图的编写，运用Fortran算法语言按框图编写程序,为课程设计打基础。

（七）空间与轴对称问题有限元

熟悉局部坐标系内空间杆单元的特性矩阵及坐标转换；了解有组合结点时的单刚与等效荷载的处理以及轴对称问题有限元。

三、实验内容

无。

四、教学环节与学时分配

本课程总学时为52学时，教学环节包括课堂教学、课堂讨论、CAI教学、课外辅导、作业等。其学时分配见下表。

“计算力学A”课程教学学时分配表

教学内容

总学时

其中

课外辅导／

课外实践

备注

讲课

实验

上机

其他

绪论

4

4

变分法的基本理论

12

10

2

2

杆系结构有限元法分析及程序的编写

22

18

4

6

课堂讨论

弹性力学平面问题的有限元法分析及程序编写

12

8

4

4

课堂讨论

空间与轴对称问题

2

2

合计

52

42

10

12

注：其他栏是指包含课堂讨论、案例教学、现场教学等教学方式。

五、使用教材与主要参考书目

1．使用教材：

王焕定，王伟．有限单元法教程．哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2003

2．主要参考书目：

[1]洪锦如.桥梁结构计算力学．上海：同济大学出版社，2001

[2]龙驭球.有限元法概论.第二版.北京:高等教育出版社,1991

[3]龙述尧.工程力学中的数值分析方法.中国科学出版社2003

[4]朱伯芳.有限单元法原理与应用.第二版.北京:水利电力出版社,1998

[5]王瑞富，佘颖禾.有限元法概念与习题.北京:科学出版社,1996

[6]王勖成.有限单元法.北京:清华大学出版社,2003

（制订人：张晓萌审核人：肖勇刚批准人：王桂尧）

“计算力学B”教学大纲

ComputingMechanicsB

课程编号：学时／学分：34/2.0

一、大纲说明

本大纲根据工一三类专业2006版培养计划编写制订。

（一）教学对象

土木水利类工程专业方向本科生，一般在三年二期开设较宜。

（二）课程性质及教学目的与要求

1．课程性质：专业基础课。

2．课程类别：选修课。

3．教学目的与要求：通过学