《工程力学》课程教学大纲

《工程力学》教学大纲课程编号：16220029英文名称：EngineeringMechanics学分：4.0学时：总学时72学时，其中理论56学时，实践16学时先修课程：高等数学B1、工程管理导论课程类别：专业基础课程授课对象：工程管理专业学生教学单位：土木工程学院修读学期：第2学期一、课程描述和目标工程力学是工程管理专业的一门重要专业基础课程，在专业课程学习中起着承上启下的作用，该课程的一些理论和方法不仅可以满足后续课程的需要，而且可以直接应用于工程实践。课程内容包括静力学和材料力学两部分。静力学部分主要研究受力物体平衡时作用力所应满足的条件；同时也研究物体受力的分析方法，以及力系简化的方法等。材料力学部分是在变形体的连续性、均匀性、各向同性和小变形假设的前提下，研究杆件的强度、刚度和稳定性问题的。为工程设计提供依据，解决工程结构中的安全性和经济性这一对矛盾。课程内容包括内力、应力、应变、变形的概念，材料的力学性质，许用应力，安全系数，各种基本变形形式，应力与应变状态，强度理论，组合变形，压杆稳定，动荷载，能量法等。本课程拟达到的课程目标：通过本课程的学习，使学生掌握工程力学的基本理论与方法，熟悉各类基本力学模型的建立以及各种基本物理量的计算，掌握强度设计的基本方法，为后续相关课程及今后从事实际工作打下扎实基础。课程目标1：能利用相关数学、自然科学和专业知识，正确地运用各种力系的平衡方程求解物体和简单物体系统的平衡问题。能对简单杆件常见的受力状态进行力学分析及变形计算。课程目标2：应用工程管理相关知识和数学模型方法，对简单的静定结构问题进行外力、内力和变形计算。对一些重复性的工作,学会利用计算软件来辅助完成。课程目标3：通过本课程的学习，要求学生对一般工程问题的组成方式、受力性能具有明确的基本概念和必要的基础知识，对特定工程需求的问题能结合课内理论方法进行问题的力学分析与求解，为后续专业课程的学习打下良好的力学基础。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重1-2.具备相关数学、自然科学和专业知识，并能应用其对相关工程管理问题建立数学模型并求解。课程目标1201-3.应用工程管理相关知识和数学模型方法，推演、分析工程管理专业工程问题。课程目标2403-2.能设计满足工程管理特定需求的投资方案、施工方案或运维方案，并在设计和实施过程中体现创新意识。课程目标340三、教学内容、基本要求与学时分配（一）理论教学环节序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1绪论、静力学基础基本要求：掌握静力学的基本概念、基本公理和定律；重、难点：平行四边形法则和力的投影；力矩的计算。通过介绍工程力学发展历史和学科特点激发学生学习热情。6讲授课程目标12力系的简化基本要求：掌握平面力系、空间力系、等效力系、主矢、主矩、力系等效与简化的基本概念。重、难点：平面一般力系的合成与简化；物体的受力分析和受力图。借助化繁为简的思想拓展学生处理问题的能力。6讲授课程目标1、23力系的平衡基本要求：掌握各种平面力系的计算方法和简化结果，理解静定静不定。重、难点：刚体系统平衡问题的特点与解法。从平衡角度为切入点引导学生能力的均衡发展。4讲授课程目标24材料力学的基本概念基本要求：掌握材料力学的研究内容、基本假设和基本问题。重、难点：截面法分析内力分量;应力与应变的关系。结合我国材料研究进展，激发学生民族自豪感。2讲授课程目标1、25拉压杆的轴向拉伸与压缩基本要求：掌握拉压杆的拉伸与压缩应力计算，变形计算，强度设计。重、难点：应力计算，强度设计。借寓抗压能力，鼓励学生提高自身抗压能力。6讲授课程目标2、36圆轴扭转基本要求：掌握扭矩与扭矩图、剪应力互等定理，圆轴扭转的强度与刚度设计。重、难点：圆轴扭转的强度与刚度设计。引导学生不断学习改变自身去适应社会的发展需求。6讲授课程目标2、37梁的弯曲内力基本要求：掌握梁与弯曲的基本概念，剪力图和弯矩图。重、难点：剪力图和弯矩图的绘制。结合练习提高学生动手能力。4讲授课程目标1、28梁的弯曲与应力分析相关的截面几何性质掌握静心、形心及其相互关系，惯性矩、惯性积、极惯性矩、惯性半径的定义及计算，转轴、移轴定理等。重、难点：主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩的计算。主轴与形心引申团队精神。6讲授课程目标2、39梁的弯曲应力与弯曲强度计算掌握平面弯曲和纯弯曲的概念，基于弯曲正应力的梁的强度计算。重、难点：梁的强度计算。强度设计提升学生设计能力。4讲授课程目标1、2、310弯曲刚度掌握弯曲变形与位移的基本概念，小挠度方程及其积分，工程叠加法，弯曲刚度计算。重、难点：工程叠加法及弯曲刚度计算。通过方法介绍拓展学生眼界。4讲授课程目标1、2、311应力状态与强度理论掌握应力状态与强度理论的基本概念和分析方法，平面应力状态分析，应力状态中的主应力与最大剪应力，应力圆方法，工程设计中常用的强度理论。重、难点：主应力与最大剪应力计算。主应力与最大剪应力借寓价值内核，强调以人为本是社会主义价值观的基本内核。2讲授课程目标1、2、312习题、复习、答疑重、难点：重要章节的复习回顾，提出重点，全面总结，课堂答疑。围绕构建和谐社会全力维护社会稳定，进一步凝练思想。6讲授/讨论课程目标1、2、3合计56（二）实践教学环节序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1理论讲解1.讲解实验室安全要求，实验后整理好实验设备等实验规定。2.讲解实验前的预习要求，熟悉实验目的、内容、方案、步骤、设备操作、数据采集等流程。3.介绍实验结果分析、处理方法及实验报告的撰写要求。必修。2演示课程目标22金属材料拉伸与压缩实验⒈测定低碳钢在拉伸时的下屈服点σsL、抗拉强度σb、断后伸长率δ和断面收缩率ψ。⒉测定铸铁在拉伸时的抗拉强度σb。⒊观察拉伸过程的几个阶段、现象及力-伸长曲线。4.比较低碳钢与铸铁抗拉压性能的特点，并进行端口分析。5.测定铸铁在压缩时的抗压强度σbc。6.观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象。必修。2验证课程目标33金属材料扭转实验⒈测定低碳钢（代表塑性材料）的扭转屈服点τs及抗扭强度τb。⒉测定铸铁（代表脆性材料）的抗扭强度τb。⒊分析比较两种材料受扭时的变形规律及其破坏特征。必修。2验证课程目标34弹性模量E的测定1.掌握静态电阻应变仪测量的基本原理及接线方法，熟悉静态电阻应变仪的操作规程。2.学会电阻应变片的贴片、焊接及粘贴质量测定。3.设计一种贴片方案，电测等强度梁的弹性模量。4.对比弹性模量的理论值，分析误差原因。必修。4设计课程目标35弯曲正应力实验1.测试钢梁在纯弯曲时横截面上的正应力分布规律。2.计算相应位置弯曲正应力理论值。进行对比分析，验证弯曲正应力计算公式的正确性。必修。2验证课程目标36弯扭组合变形实验1.电测法测定薄壁圆筒弯扭组合变形时某点的弯曲正应力、扭转剪应力及剪切剪应力，并和理论值比较。2.了解复杂应力状态下的应力应变分析。必修。2综合课程目标37压杆临界压力的测定1.观察两端铰支、一端固定一点铰支、两端固定、一端固一端自由支承条件下的压杆失稳现象及失稳时的挠曲线形状。2.观察压力与横向变形的变化规律。3.测定两端铰支、一端固定一点铰支、两端固定支承条件下的临界载荷。必修。2验证课程目标3合计16五、课程教学方法工程力学既有着较强的理论性，又与工程和生产实践联系密切。在教学实践中，教师课堂集中讲授、课堂提问、课后习题、学生自学、教师答疑等多种教学手段灵活运用。运用多种教学方法开展教学活动,对概念性较强的知识点注重教师讲授,帮助学生掌握推导过程及知识要点，对应用性较强的知识点，注重启发式教学，引导学生解决实际问题的能力。对重复性计算及复杂计算多引入现代化计算手段及软件，有意识的引导学生拓展思维，开拓视野。专题研习前通过课堂示范演示的形式引导学生自主查询和利用各种搜索引擎的能力。注重学生搜集、分析、整理资料能力的培养。课堂讲授采用多种媒体和传统方式教学相结合，发挥各自的优势，旨在提高教学质量、增强教学信息量。六、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容由平时作业、研习报告、课程实验、期末考试组成，均按百分制计分，其中期末考试成绩占50%、平时作业成绩占20%、研习报告占10%、课程实验占20%。2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1平时作业1010/202研习报告055103课程实验0515204期末考试10251550课程目标对应分值204535100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准布置8次课后作业，每次占比2.5%总占比20%，根据作业答案的准确性，格式的规范性，提交的及时性进行评分，未交者按次记0分。2.研习报告评价标准选题合理性格式规范性内容充分度结构与逻辑结论与分析合计15152020301003.实验预习考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分回答问题90%以上的内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。认真的实验预习，有思考。70%以上的内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。较好的实验预习，有一定思考。60%以上的内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。有一定实验预习。50%以下的内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。没有实验预习。4.期末试卷考核与评价标准通过一纸开卷考试形式进行考核，综合检验学生对课程相关知识的掌握、综合应用及解决复杂问题的能力，反应学生对整个知识体系的掌握程度以及分析和解决问题的能力。七、教材与参考书（一）推荐教材1.理论教材：《工程力学（静力学和材料力学）》（第3版），唐静静、范钦珊主编，高等教育出版社，2017年6月版；2.理论教材：《工程力学（静力学+材料力学）》（第2版），韩秀清,曹丽娜主编，中国电力出