《结构力学》教学大纲

《结构力学》教学大纲适用范围：202X版人才培养方案课程代码：01150641课程性质：专业选修课学分：4学分学时：32学时（其中：理论32学时，实验0学时）先修课程：理论力学、材料力学等后续课程：机械制造工艺学等适用专业：机械设计制造及其自动化开课单位：机械工程学院一、课程说明《结构力学》是机械设计制造及其自动化的一门专业选修课。本课程主要传授结构力学的基本理论和分析方法，其任务主要是研究杆系静定结构、超静定结构受力分析、位移分析基本理论。本课程注重基本理论知识的深入学习，强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力。通过本课程的学习，使学生学会应用结构力学的基本理论和分析方法，解决一些简单的工程实际问题，提高学生工程问题的逻辑思维和分析、计算能力，同时为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：能够综合使用结构力学方法从工程问题中提炼出力学模型并数字化，进而求解结构的静力平衡问题；能够计算和分析杆件的应力、应变或变形，评估其强度和刚度；养成理论联系实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。课程目标2：能够表述、解释和判别结构力学的基本概念；能够描述出杆系静定结构、简单超静定结构受力分析、位移分析，并应用于工程问题的表述中；能够基于结构力学的基本假设和分析方法，判别简单工程设计方案的合理性。养成积极进取、敢于挑战、崇尚科学、探究科学的学习态度和思想意识。三、课程目标与毕业要求《结构力学》课程教学目标对机械设计及其自动化毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求指标点关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决机械设计制造过程中涉及的产品开发、制造工艺、系统控制等复杂工程问题。1.2掌握工程基础理论知识，能针对机械工程中的复杂问题建立合适的数学模型并进行求解。课程目标1：能够综合使用结构力学方法从工程问题中提炼出力学模型并数字化，进而求解结构的静力平衡问题；能够计算和分析杆件的应力、应变或变形，评估其强度和刚度；养成理论联系实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。H2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析机械设计制造及其自动化领域的复杂工程问题，以获得有效结论。2.1能够应用工程科学的基本原理，识別和判断复杂机械工程问题的关键环节和参数。课程目标2：能够表述、解释和判别结构力学的基本概念；能够描述出杆系静定结构、简单超静定结构受力分析、位移分析，并应用于工程问题的表述中；能够基于结构力学的基本假设和分析方法，判别简单工程设计方案的合理性。养成积极进取、敢于挑战、崇尚科学、探究科学的学习态度和思想意识。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分见表2表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.绪论1.1结构力学研究对象和任务1.2平面杆件体系的分类1.3结构计算简图教学要求：理解结构力学的基本概念；掌握平面杆件体系的分类；能够画出结构计算简图。重点：杆件体系的分类。难点：杆件体系的分类。21、22.平面杆件体系的几何组成分析2.1几何不变体系和几何可变体系2.2几何组成分析的几个概念2.3平面体系的计算自由度2.4平面几何不变体系的基本组成规则2.5几何可变体系2.6几何组成分析的方法及示例2.7静定结构与超静定结构教学要求：掌握几何不变体系和几何可变体系、理解几何组成分析的几个概念、掌握平面体系的计算自由度、了解平面几何不变体系的基本组成则、几何可变体系、几何组成分析的方法及示例。重点：平面几何不变体系的基本组成规则。难点：几何可变体系。41、23.平面静定梁与静定刚架3.1单跨静定梁3.2多跨静定梁3.3静定平面刚架教学要求：掌握单跨静定梁；多跨静定梁；静定平面刚架内力、位移的求解方法。重点：单跨静定梁内力、位移计算。难点：静定平面刚架位移计算。41、24.三铰拱4.1拱结构的形式和特性4.2三铰拱的内力计算4.3三铰拱的压力线和压力拱轴教学要求：掌握拱结构的形式和特性；学会三铰拱的内力计算；了解三铰拱的压力线和压力拱轴。重点：三铰拱的内力计算难点：三铰拱的压力线和压力拱轴。21、25．平面静定桁架和组合结构5.1桁架的特点和组成5.2静定平面桁架5.3三种平面梁式桁架受力性能分析5.4静定组合结构5.5静定结构的特性教学要求：掌握桁架的特点和组成；理解静定平面桁架位移计算方法；熟悉三种平面梁式桁架的受力性能分析。重点：平面静定桁架内力、位移计算。难点：平面静定桁架位移计算。441、2、36．结构的位移计算6.1变形体系的虚功原理6.2结构位移计算的一般公式6.3静定结构在荷载作用下的位移计算6.4图形相乘法6.5线弹性体系的互等原理教学要求：要求学生理解变形体系的虚功原理；熟练掌握静定结构在荷载作用下的位移。重点：变形体系的虚功原理难点：静定结构在荷载作用下的位移。421、2、37．超静定结构受力分析-力法7.1力法的基本原理7.2力法的基本体系选择及典型方程7.3用力法计算超静定结构在荷载作用下的内力7.4用力法计算超静定结构支座移动教学要求：要求学生掌握力法的基本原理；理解力法的基本体系选择及典型方程；学会用力法计算超静定结构在荷载作用下的内力。重点：力法的基本体系选择及典型方程。难点：用力法计算超静定结构在荷载作用下的内力。421、2、38．超静定结构受力分析-位移法8.1位移法的基本原理8.2等截面直杆的转角位移方程8.3位移法的基本未知量。8.4位移法的基本结构和位移法方程教学要求：掌握位移法的基本原理；学会计算等截面直杆的转角位移；熟悉位移法的基本结构和位移法方程。重点：位移法的基本原理。难点：位移法的基本结构和位移法方程。41、29．渐进法和近似法9.1力矩分配法的基本概念9.2用力矩分配法计算连续梁9.3多层多跨刚架的近似计算法教学要求：掌握力矩分配法的基本概念；会用力矩分配法计算连续梁重点：用力矩分配法计算连续梁。难点：多层多跨刚架的近似计算法41、2合计320五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解《结构力学》的基本知识、基本技能和基本方法，培养学生的观察能力、分析计算能力、对工程问题的辩证思维能力以及严肃认真、实事求是的科学态度。在掌握工程力学基本知识的基础上，学生应该具备对机械领域的复杂工程中的力学问题进行科学的选择分析和计算方法的逻辑思维能力。六、课程资源库1.推荐教材：萧允徽、张来仪主编《结构力学Ⅰ》.机械工业出版社.20222.参考书：（1）龙驭球.《结构力学》（第5版）.高等教育出版社.2022.（2）文国治.《结构力学辅导》.机械工业出版社.2020.（3）于玲玲.《结构力学》.清华大学出版社.2019.（4）朱勉慈.《结构力学》.高等教育大学出版社.2018.（5）李廉锟.《结构力学》.高等教育出版社.2020.3.期刊：（1）中国力学学会.中国科协.固体力学学报.ISSN:0254-7805.（2）中国科学院.力学与实践.ISSN1000-0879.（3）西安交通大学.应用力学学报.ISSN1000-4939.（4）美国.Journalofappliedmechanics（应用力学）.529B0002.（5）中国力学学会.工程力学.ISSN1000-4750.4.网络资源：(1)重庆大学《结构力学》.国家精品课/course/CQU-1001691003.(2)华中科技大学《结构力学》国家精品课./course/HUST-1206623840.(3)河海大学《结构力学》国家精品课./course/HHU-1001753103七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩为全过程性考核成绩，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标12过程化考核课堂表现10%（1）根据课堂线上自学情况、课上回答问题、参与讨论等进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√55小论文20%（1）根据小论文质量评分，满分100分。（2）依据小论文评分标准。1010作业30%（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分。（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√1515综合测试40%（1）测试成绩100分，以测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核掌握杆件内力、应力、变形分布规律的基本原理和方法;掌握分析构件的强度、刚度和稳定性等问题的理论与计算,以及对对常用材料的基本力学性能及其测定方法有初步认识。（3）测试题型为：判断题、选择题、作图题、计算分析题。√√2020合计：100分5050八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、小论文、作业和综合测试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由全过程性考核成绩组成。其中：课堂表现、小论文、作业共100分（权重60%）；综合测试成绩为100分（权重40%），测试类型为判断题、选择题、作图题和计算分析题等类型，测试中基本知识、基本理论、基本技能的分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；过程性考核和综合测试分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现10积极参加线上自学，积极参与教学活动，踊跃回答问题、全程参与讨论，准确率大于90%。认真参加线上自学，认真参与教学活动，回答问题、参与讨论准确率大于80%。线上自学情况一般，偶尔参与教学活动，回答问题、线上讨论准确率大于70%。线上学习情况较差，上课不认真，偶尔参与教学活动。不参加线上学习，上课不认真，不参与教学活动