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教学大纲

《工程力学 I 》课程教学大纲

课程编号:

英文名称: Engineering Mechanics

适用专业: 化学工程与工艺、油气储运工程、工程管理、石油工程、工业设计、安全工程。 学时: 54 学分: 3

课程类别: 技术基础课

课程性质: 必修课

•  课程的性质和目的

工程力学是一门技术基础课程,是工科工程类专业的一门必修基础课。工程力学是将力学原理应用于有实际意义的工程系统的科学。

本课程的目的是使学生建立对于工程力学的整体认识,掌握力学的最基本概念、理论和方法;了解现代设计技术原理,了解力学在工程中的作用。为高等学校工科学生提供必备的现代力学基本素质教育,培养学生在工程中认识、提出力学问题,并利用力学知识研究、解决问题的素质和能力。因此,本课程的任务是:了解工程系统的性质,并为其设计提供合理的规则。

二、课程教学内容

1. 力的性质及物体受力分析

基本内容和要求:理解静力学基本概念和公理 , 约束和约束反力;理解力矩的概念,力偶的概念;掌握常见约束反力的画法;掌握物体及物体系受力图的画法;

教学重点:约束的性质和物体受力图的画法。

教学难点:研究对象的选取,主动力与约束力的区别。

2. 平面力系的简化和平衡

基本内容和要求:汇交力系合成与平衡的解析法,理解力在直角坐标轴上的投影和合力投影定理;理解力偶系的合成与平衡;理解力的平移定理;理解平面任意力系的简化及简化结果;掌握平面任意力系的平衡方程及应用;了解静定和超静定的概念;掌握简单物体系统平衡问题的解法;了解考虑摩擦时平衡问题的解法。

教学重点:平衡问题的解析法。物体系统的平衡分析和计算。

教学难点:力系主矢量、主矩量的概念和计算, 考虑摩擦的平衡问题 。

3 . 空间力系的简化与平衡

基本内容和要求:了解空间任意力系的平衡方程和平衡问题的解法。

教学重点:空间力系概念的建立。

教学难点:空间一般力系平衡问题的求解 。

4 .轴向拉伸与压缩

基本内容和要求:理解轴向拉伸与压缩的概念,掌握截面法、轴力与轴力图;轴向拉伸与压缩时的应力,掌握横截面和斜截面上的应力计算,掌握虎克定律;材料在拉压时的力学性能,理解低碳钢和铸铁的力学性能,掌握低碳钢和铸铁的力学性能指标测定;掌握拉压杆的强度计算,理解许用应力概念,掌握强度条件及其应用;掌握 拉伸、压缩超静定问题的分析思路和方法; 理解剪切和挤压的概念,掌握剪切和挤压的实用计算; 拉伸与压缩试验:拉伸图,应力——应变图及其特征,强度指标和塑性指标。

教学重点:截面法在求解拉(压)杆内力中的具体应用;轴向拉(压)杆的应变和变形计算公式;

教学难点:内力、截面法。

•  剪切和挤压实用计算

基本内容和要求:理解剪切和挤压的概念;掌握剪切和挤压的实用计算;

教学重点:实用计算方法的理解。

教学难点:剪切面、挤压面的判断。

•  扭转

基本内容和要求:理解圆轴扭转的概念;掌握扭矩和扭矩图的计算和画法;掌握圆轴扭转时横截面上的应力和变形计算;掌握圆轴扭转时强度条件和刚度条件及其应用。

教学重点:圆轴扭转时的应力和变形计算,强度和刚度条件。

教学难点:强度条件和刚度条件。

•  梁的强度计算

基本内容和要求:理解平面弯曲的概念;掌握剪力和弯矩的计算,掌握弯矩、剪力与载荷集度间的关系,熟练绘制剪力图和弯矩图;掌握梁弯曲时横截面正应力分布与计算,了解横截面切应力计算方法,掌握梁的强度计算、梁的强度条件及其应用;

教学重点:梁的内力及其计算方法,剪力图和弯矩图的画法;平面弯曲概念,剪力、弯矩方程的写法;梁在纯弯曲时的正应力计算,梁的强度校核;

教学难点:剪力和弯矩的符号,利用弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系画弯矩图,梁的正应力。

•  梁的变形分析

基本内容和要求:掌握挠度和转角的两种计算方法:积分法和叠加法;理解提高梁强度和刚度的措施。

教学重点:梁的挠曲线近似微分方程。

教学难点:梁的刚度校核。

•  应力状态与强度理论

基本内容和要求:掌握平面应力状态下应力、应变分析;了解三向应力状态下的最大应力;了解广义虎克定律;掌握常用的四个强度理论;

教学重点:主应力和主平面概念的理解;平面应力状态下的应力分析;平面应力状态下的应变分析,形状改变比能的概念;强度理论及强度理论的适用范围;

教学难点:主平面位置的确定。

•  组合变形

基本内容和要求:理解拉压与弯曲组合变形概念;掌握拉压与弯曲组合变形计算方法;掌握弯扭组合变形计算方法。

教学重点:弯扭组合时的强度计算问题。

教学难点:内力分析计算。

•  压杆稳定

基本内容和要求:掌握两端铰支细长压杆临界载荷的欧拉公式;了解两端非铰支细长压杆的临界载荷,长度系数与柔度,欧拉公式的应用范围;了解中柔度杆临界应力的经验公式,临界应力总图;了解压杆稳定性计算,提高压杆稳定性的措施。

教学重点:欧拉公式,压杆稳定性校核。

教学难点:

临界应力总图的应用。

三、课程教学的基本要求

1 .介绍力学发展简史,力学学科分类,使学生对于力学的全貌有一个基本的了解。

2 .突出基本概念、基本原理、基本方法的教学及其应用,以固体力学分析研究问题的基本思路——力的平衡、变形的几何协调(相容)、力与变形间的物理关系的研究——为主线,实施教学。

3 .对工程力学中涉及的刚体、平衡、力、力偶、平衡条件、力线平移定理、固体变形、破坏、强度、刚度、稳定性、基本假设、应力、应变、力学性质等基本概念有明确的认识和理解;

4 .掌握平面力系的简化方法,会应用解析法求主矢和主矩。熟知平面力系的简化结果。能熟练计算在平面力系作用下的物体和物体系的平衡问题。

5 .熟练掌握截面法及杆件基本变形时的内力分析和内力图绘制。

6 .掌握杆杆基本变形的应力与变形的计算和强度与刚度条件的建立。

7 .了解固体材料基本的破坏形式,明确强度理论的含义及其适用范围,重点掌握最大剪应力理论和变形能理论。

8 .掌握组合变形杆件的应力计算和强度分析。

9 .对低碳钢试件在单轴拉伸过程中的力学性质与现象有明确认识和掌握。了解铸铁单轴受力时的力学性质。了解许用应力 [ σ ] 的确定及采用安全系数的原因。

四、课程学时分配

讲 课 内 容

学 时

1 、力的性质及物体受力分析

4

3 、平面力系的简化和平衡

8

4 、空间力系的简化与平衡

2

5 、材料力学的基本概念

1

6 、轴向拉伸与压缩

5

7 、拉压试验

2

8 、剪切实用计算

1

9 、扭转

5

10 、弯曲强度计算

6

11 、弯曲正应力电测试验

2

12 、梁的变形分析

3

13 、应力状态及强度理论

5

14 、组合变形

2

15 、压杆稳定

4

16 、实验总学时

4

合 计

54

五、建议教材与教学参考书

教材:

[1] 张光伟主编,《工程力学》,西安电子科技大学出版社, 2007 年;

参考书:

[1] 范钦珊主编,《工程力学》,高等教育出版社, 1998 年;

[2] 哈尔滨工业大学理论力学教研组编,王铎,赵经文主编,《理论力学》,高等教育出版社, 1997 年;

[3] 刘鸿文主编,《材料力学》,高等教育出版社, 2004 年;

制订者(签字): 校对者(签字):

审定者(签章): 批准者(签章):

===============版权◎西安石油大学机械工程学院2007===============