《工程力學》石油社教學資料 課程標準 課程標準

PAGEPAGE1《工程力學》課程標準說明【課程的性質】《工程力學》課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)必修課，是土木工程專業(yè)的主干課程。同時又為結構力學、鋼筋混凝土結構、鋼結構、工程設計等專業(yè)課程提供必不可少的力學基礎知識；并在許多工程技術領域中有著廣泛的應用?！窘虒W目的】通過本課程的學習，使學生掌握質點、質點系和剛體的機械運動（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法；使學生對工程設計中有關構件的強度、剛度、穩(wěn)定性等問題具有明確的基本概念，掌握必要的基礎理論同時具有一定的計算能力。培養(yǎng)學生應用工程力學的理論和方法，分析、解決工程實際中的力學問題的能力，從而為學習后繼課程和工程設計打下堅實的基礎?！窘虒W任務】根據(jù)“以培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才為主”的教學目標，本大綱擬定工程力學的教學任務：以培養(yǎng)學生的應用能力為主，通過課堂教學和實踐性教學環(huán)節(jié)相結合，強化學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握：要求學生掌握質點、質點系和剛體的機械運動（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法；并對各種桿件的強度、剛度和壓桿穩(wěn)定性的基本問題能夠熟練地分析和計算。同時結合本課程特點，培養(yǎng)學生的學習和創(chuàng)造能力?！窘虒W內(nèi)容】本課程主要包括緒論、靜力學基本知識、平面力系的簡化與平衡、空間力系、材料力學的基本知識、軸向拉伸與壓縮、剪切與擠壓、扭轉、構件截面的幾何性質、彎曲內(nèi)力、梁的應力與強度、應力狀態(tài)及強度理論、梁的變形、組合變形、壓桿穩(wěn)定?！窘虒W原則和方法】教學原則：突出基本概念、基本理論和基本方法；簡化數(shù)學推演，強化物理和工程概念；充分利用現(xiàn)代教學手段，倡導傳統(tǒng)與現(xiàn)代結合的教學模式，師生互動，啟發(fā)誘導，激活思維，鼓勵創(chuàng)新。教學方法：精講多練、講練結合，在教學過程中，以理論講述為主，通過大量習題鞏固掌握的知識?！鞠刃拚n程要求】高等數(shù)學、大學物理。學生在學習本課程之前，應掌握的數(shù)學知識有：解析幾何、矢量代數(shù)的基本運算、簡單函數(shù)和復合函數(shù)的導數(shù)、微分和偏導數(shù)、定積分和不定積分、線積分的概念、一元函數(shù)的極值、二階常系數(shù)線性微分方程的求解等。【學時分配】序號內(nèi)容學時安排1緒論22靜力學基本知識63平面力系的簡化與平衡124空間力系65材料力學的基本知識66軸向拉伸與壓縮107剪切與擠壓48扭轉89構件截面的幾何性質610彎曲內(nèi)力611梁的應力與強度612應力狀態(tài)及強度理論613梁的變形614組合變形615壓桿穩(wěn)定6小計96大綱內(nèi)容緒論：理論力學的研究對象、主要任務、內(nèi)容和學習方法。模塊1靜力學基本知識【教學目的和要求】教學目的：（1）掌握剛體、力、平衡等概念及靜力學基本公理和基本定理。（2）掌握各種常見約束的性質，正確表示出其相應的約束反力。（3）了解力矩、力偶矩的基本概念，熟練掌握力矩的計算。（4）掌握力偶的基本性質及其推論的內(nèi)容。教學要求：（1）能正確畫出各種工程結構及其構件的受力圖。（2）能正確表示出其相應的約束反力。（3）能熟練應用力矩及力偶的性質解決實際問題。【內(nèi)容提要】1.1靜力學的基本概念1.2靜力學基本公理1.3約束及約束反力1.4物體的受力圖1.5力矩與合力矩定理1.6力偶及其基本性質1.7力的平移定理【教學重點與難點問題】教學重點：物體的受力分析教學難點：約束的特性、物體的受力分析時，隔離體的選取模塊2平面力系的簡化與平衡【教學目的和要求】教學目的：（1）掌握平面匯交力系、平面力偶系、平面任意力系的合成（簡化）方法。（2）理解主矢和主矩的概念。（3）熟練掌握平面匯交力系、平面力偶系、平面任意力系的平衡方程及其應用。教學要求：能用平面匯交力系、平面力偶系、平面任意力系的平衡方程解決實際工程中的基本力學問題，培養(yǎng)工程實踐能力?！緝?nèi)容提要】2.1平面匯交力系2.2平面力偶系2.3平面任意力系2.4考慮摩擦時的平衡問題【教學重點與難點問題】：教學重點：匯交力系合成的幾何法和解析法及兩種情況下的平衡條件；平面力偶的概念。教學難點：平面力偶的概念模塊3空間力系【教學目的和要求】教學目的：（1）熟悉力在空間直角坐標上的投影。（2）掌握計算力對軸所產(chǎn)生矩的方法。（3）掌握空間力系的平衡方程。（4）掌握重心的坐標公式。教學要求：（1）能運用空間任意力系的平衡方程解決較簡單的空間力系的平衡問題。（2）能將空間力系的平衡問題轉化為平面力系的平衡問題進行解決。（3）會計算組合圖形重心的位置?！緝?nèi)容提要】3.1力在空間直角坐標軸上的投影3.2力對軸之矩與合力矩定理3.3空間力系的平衡方程3.4物體的重心【教學重點與難點問題】教學重點：力對點的矩和對通過該點的軸之矩之間的關系。教學難點：空間力對點、對軸的矩模塊4材料力學的基本知識【教學目的和要求】教學目的：（1）理解構件強度、剛度和穩(wěn)定性的基本概念。（2）明確材料力學的任務和基本假設。（3）掌握應力與應變的概念。（4）掌握桿件變形的基本形式。教學要求：（1）能牢固掌握構件的強度、剛度、穩(wěn)定性。（2）牢固掌握內(nèi)力、應力、應變等基本概念。（3）能熟練運用截面法求桿件截面內(nèi)力?！緝?nèi)容提要】4.1材料力學的基本概念與基本內(nèi)容4.2材料的基本假設與桿件的基本變形4.3構件的內(nèi)力及截面法4.4應力與應變【教學重點與難點問題】教學重點：強度、剛度、穩(wěn)定性的概念；變形固體的基本假設；彈性變形和塑性變形的概念；內(nèi)力、截面法、應力、應變的概念。教學難點：本模塊無難點。模塊5軸向拉伸與壓縮【教學目的和要求】教學目的：（1）了解軸向拉伸與壓縮的概念。（2）熟悉內(nèi)力、應力、變形、應變的概念。（3）熟練掌握軸向拉（壓）正應力公式、胡克定律。（4）掌握材料受拉或受壓時的力學性能。（5）牢固掌握拉（壓）桿件的強度計算公式。教學要求：（1）能熟練運用截面法求內(nèi)力。（2）能熟練掌握軸力圖的繪制方法。（3）能運用胡克定律進行剛度計算。（4）能熟練掌握軸向拉（壓）桿的強度計算方法?！緝?nèi)容提要】5.1軸向拉伸與壓縮概述5.2軸向拉（壓）桿的軸力與軸力圖5.3軸向拉（壓）桿截面上的應力5.4軸向拉（壓）桿的變形計算5.5材料在拉伸和壓縮時的力學性能5.6軸向拉（壓）桿的強度5.7應力集中【教學重點與難點問題】教學重點：拉（壓）桿的內(nèi)力、內(nèi)力圖和應力的概念及計算；材料在拉伸和壓縮時的力學性質；許用應力的概念和強度條件，強度方面的三類問題；拉壓桿的變形和位移計算。教學難點：變截面桿拉（壓）變形及位移的計算；材料力學性質的實驗測量及工程應用。變形能的計算；簡單桁架結構結點位移的計算。模塊6剪切與擠壓【教學目的和要求】教學目的：（1）了解剪切與擠壓的概念。（2）掌握連接件的強度計算。（3）熟悉剪切胡克定律和剪應力互等定理。教學要求：（1）能對工程中各種常用連接件和連接方式進行受力和變形分析。（2）能計算連接件的應力分布。（3）能對常見連接件和連接方式的強度校核。（4）培養(yǎng)應用實用計算的基礎知識解決簡單力學問題的能力?！緝?nèi)容提要】6.1剪切與擠壓概述6.2剪切的實用計算6.3擠壓的實用計算【教學重點與難點問題】教學重點：剪切與擠壓的概念；剪切的實用計算；擠壓的實用計算。教學難點：剪切的實用計算；擠壓的實用計算。模塊7扭轉【教學目的和要求】教學目的：（1）理解切應力互等定理及剪切胡克定律。（2）掌握扭矩的計算及扭矩圖的畫法。（3）掌握圓軸扭轉時的應力和強度計算，以及變形和剛度計算。（4）掌握矩形截面桿自由扭轉時的應力和強度計算，以及變形和剛度計算。教學要求：（1）能根據(jù)傳動軸所傳遞的功率、轉速計算外力偶矩。（2）能夠熟練運用截面法計算圓軸橫截面上的扭矩并繪制扭矩圖。（3）能夠運用扭轉強度條件進行強度計算?！緝?nèi)容提要】7.1扭轉概述7.2扭矩及扭矩圖7.3剪應力互等定理與剪切胡克定律7.4圓軸扭轉時的應力及強度計算7.5圓軸扭轉時的變形及剛度計算7.6矩形截面桿扭轉時的應力【教學重點與難點問題】教學重點：扭矩計算及扭矩圖的繪制；等直圓桿扭轉時橫截面上切應力的分布規(guī)律及任一點切應力的計算，扭轉變形的計算；危險截面和危險點的判斷，扭轉強度、剛度方面三類問題的求解教學難點：受多個外力偶作用的變截面軸的任意兩橫截面間相對扭轉角的計算。并注意扭轉變形計算與剛度條件的區(qū)別和危險截面的判斷。模塊8構件截面的幾何性質【教學目的和要求】教學目的：（1）理解截面形心、靜矩、慣性積、慣性矩、慣性半徑等幾個基本概念。（2）掌握計算形心位置坐標的公式。（3）掌握計算圓、矩形簡單圖形對形心軸慣性矩的公式。教學要求：（1）能正確計算組合圖形的形心坐標。（2）能夠熟練應用平行移軸定理計算組合圖形的慣性矩。【內(nèi)容提要】8.1構件截面的靜矩8.2慣性矩、慣性半徑、慣性積和極慣性矩8.3平行移軸公式及其計算【教學重點與難點問題】教學重點：截面幾何性質各量的定義式，靜矩與形心的關系，慣性半徑，慣性矩和慣性積的平移軸定理。教學難點：轉軸公式，組合截面的形心主慣性軸和形心主慣性矩的計算。模塊9彎曲內(nèi)力【教學目的和要求】教學目的：（1）了解彎曲變形和平面彎曲的基本概念。（2）牢固掌握剪力、彎矩的概念及其符號規(guī)定。（3）理解應用剪力方程與彎矩方程作內(nèi)力圖的方法。（4）掌握彎矩、剪力、荷載集度間的關系，以及由此得出的剪力圖和彎矩圖的一些規(guī)律。（5）牢固掌握簡便法畫梁的剪力圖和彎矩圖方法；理解用疊加原理繪制單跨梁彎矩圖的方法。教學要求：（1）能熟練應用截面法直接求出梁任意橫截面的剪力和彎矩。（2）能夠應用剪力方程與彎矩方程作內(nèi)力圖。（3）能熟練應用簡便法繪制梁的剪力圖和彎矩圖。（4）會應用疊加法繪制單跨梁彎矩圖?！緝?nèi)容提要】9.1彎曲內(nèi)力概述9.2剪力和彎矩9.3梁的剪力方程、剪力圖和彎矩方程、彎矩圖9.4用簡捷法繪制梁的剪力圖和彎矩圖【教學重點與難點問題】教學重點：繪制梁的剪力圖和彎矩圖，確定最大值出現(xiàn)的位置和數(shù)值，q、Fs、M間的微（積）分關系，繪制彎矩圖的疊加法，這些也是本章的難點；另一個重點為平面彎曲正應力的分布和計算，矩形截面彎曲剪應力的分布和計算，平面彎曲梁危險截面和危險點的判斷，彎曲正應力強度方面的三類問題教學難點：用微分關系和疊加原理作內(nèi)力圖；梁的正應力和剪應力計算，梁的危險截面和危險點的判斷也是本章的難點。模塊10梁的應力與強度【教學目的和要求】教學目的：（1）掌握純彎曲、橫力彎曲、中性軸、正應力、剪應力、抗彎截面系數(shù)、抗彎剛度等基本概念。（2）牢固掌握梁彎曲時的正應力公式。（3）熟悉梁橫截面上正應力和剪應力的分布規(guī)律。（4）正確的判斷梁的危險截面，牢固掌握梁的正應力強度條件及其應用。（5）了解幾種常見截面剪應力情況及剪應力強度條件公式。（6）熟悉提高梁的彎曲強度的措施。教學要求：（1）學會計算矩形截面、工字形截面和圓形截面上梁上各點的彎曲應力。（2）能熟練應用平面彎曲時梁正應力強度條件解決工程中的三大類問題.（3）會進行剪應力強度計算。（4）能夠采取相應的措施提高梁的彎曲強度?！緝?nèi)容提要】10.1彎曲梁橫截面上的正應力10.2梁的正應力強度計算10.3等值梁橫截面上的剪應力計算公式10.4提高梁彎曲強度的途徑【教學重點與難點問題】教學重點：本章的重點是梁的正應力強度計算、等值梁橫截面上的剪應力計算公式。教學難點：梁的正應力強度計算。模塊11應力狀態(tài)及強度理論【教學目的和要求】教學目的：（1）掌握應力狀態(tài)的概念及其研究方法.（2）掌握平面應力狀態(tài)下的主應力、主平面方位的計算公式。（3）了解空間應力狀態(tài)的概念和空間應力狀態(tài)下三個主應力。（4）了解主應力跡線的概念、材料的兩種破壞形式、常用的四個強度理論的觀點。（5）掌握廣義胡克定律。（6）掌握平面應力狀態(tài)分析的兩種方法：解析法和圖解法。（7）熟悉用強度理論對一些簡單桿件進行強度計算。教學要求：（1）會從具體受力桿件中截取單元體并標明單元體上的應力情況。（2）會計算平面應力狀態(tài)下斜截面上的應力及主應力。（3）會計算復雜應力狀態(tài)下的線應變或正應力。（4）會應用強度理論對桿件進行強度校核?！緝?nèi)容提要】11.1應力狀態(tài)及強度理論概述11.2應力狀態(tài)的分析11.3梁的主應力跡線11.4廣義胡克定律11.5強度理論【教學重點與難點問題】教學重點：拉壓、扭轉、彎曲超靜定問題次數(shù)的判定及求解方法。教學難點：變形協(xié)調(diào)方程模塊12梁的變形【教學目的和要求】教學目的：（1）了解撓度與轉角間的關系和梁的撓曲線近似微分方程。（2）理解求解梁變形的兩種方法——積分法和疊加法，明確疊加原理的使用條件。（3）掌握梁的剛度條件和相應的計算。（4）熟悉提高粱彎曲剛度的措施。教學要求：（1）能用疊加法求梁的某些特定截面的轉角和撓度。（2）會對剛度條件進行校核。（3）會采取相應的措施提高梁的彎曲剛度?！緝?nèi)容提要】12.1梁的變形概述12.2梁的變形計算12.3梁的剛度計算【教學重點與難點問題】教學重點：截取一點的原始單元體；計算平面應力狀態(tài)下任一斜截面上的應力、主平面和主應力、最大切應力平面和最大切應力；廣義虎克定律及其應用；復雜應力狀態(tài)下應變能密度、形狀改變能密度、體積改變能密度的概念和計算；四個常用古典強度理論的理論觀點及選用。教學難點：廣義虎克定律的應用和強度理論的選用。模塊13組合變形【教學目的和要求】教學目的：（1）了解組合變形的概念。（2）掌握確定組合變形時危險點、危險截面的疊加方法。（3）掌握計算斜彎曲梁時的內(nèi)力、應力和強度計算的方法。（4）掌握計算單（雙）向偏心壓縮（拉伸）桿件時的應力分析和強度條件方法。（5）理解截面核心的概念及常見截面的截面核心區(qū)域。教學要求：（1）會將組合變形問題分解為基本變形的組合。（2）會分析斜彎曲、拉（壓彎、偏心拉伸（壓縮）等組合變形桿件的內(nèi)力、應力和對桿件進行強度計算。【內(nèi)容提要】13.1組合變形概述13.2斜彎曲梁的正應力和強度計算13.3偏心壓縮（拉伸）桿件的正應力和強度計算【教學重點與難點問題】教學重點：組合變形類型的判斷，斜彎曲、拉伸（壓縮）與彎曲、彎曲與扭轉三種組合變