力学专业教学大纲工程力学B72学时.docx
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力学专业教学大纲工程力学B72学时
《工程力学B》课程教学大纲
课程代码：
110031032
课程英文名称：
EngineeringMechanics（B）
课程总学时：
72讲课：
68实验：
4上机：
0
适用专业：
工业工程、金属材料工程、高分子材料与工程、无机非金属材料、粉体材料科学与工程、安全工程
大纲编写（修订）时间：
2017.7
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
工程力学是一门理论性较强的技术基础课，是许多后继专业课程的重要基础。
本课程的任务是要求学生掌握物体系统的受力分析，在满足强度、刚度、稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。
使学生具有一定的理论基础知识、计算能力及实验能力，为学生后继课程的学习和工程设计打下必要的基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
1．能从简单的实际问题（包括工程问题）抽象出工程力学模型，能正确地画出受力图。
2、能熟练地计算力的投影和力矩，对力和力偶的性质有透彻的理解，能运用力系简化的理论求出任意力系的主矢和主矩。
能运用平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题，对平面问题要求熟练掌握。
3.掌握描述点的运动矢量法、直角坐标法和弧坐标法。
4.掌握刚体平行移动、定轴转动的特征。
并能熟练地求解转动刚体的角速度和角加速度与刚体内各点速度和加速度的关系。
5.掌握点的合成运动。
能在具体问题中恰当地选取动点和动参考系，并正确地运用点的速度合成定理求解运动问题。
6.掌握刚体平面运动，熟练地运用基点法和瞬心法求解平面运动刚体上任一点的速度。
8.能分析杆件在各种变形时的内力、应力，能正确熟练地绘制相应的内力图，横截面应力分布图，确定危险面和危险点的位置。
9.掌握杆件在各种基本变形下和组合变形下的应力计算和强度计算。
会对危险点进行应力状态分析，建立相应的强度条件。
进行强度和刚度校核，计算许可载荷，设计截面。
10.掌握压杆的稳定性概念，会计算轴向受压杆的临界力与临界应力。
11.了解低碳钢和灰口铸铁的基本力学性能及其测试方法。
12.了解电测实验应力分析的基本原理和方法。
（三）实施说明
教学大纲主要通过采取启发式、讨论式等教学方法在课堂的理论教学和习题课教学过程中实施完成，引入多媒体教学课件作为辅助的教学手段来完成教学内容。
课程的教学目标通过讲授、课后作业、实验和答疑等环节实现。
课堂讲授中要加强对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；课后作业要少而精，习题课注重多种方法的解题讲解。
（四）对先修课的要求
在本课程的学习过程中需要用到高等数学、普通物理学、机械制图的基础知识等先修课程的学习。
（五）对习题课、实验环节的要求
结合有关章节中的重点和难点问题以及典型的工程实际问题，安排一定量的习题课，并以讲、练、讨论相结合的方式进行。
引导学生对所学内容的基本概念、基本理论和基本方法有更加深入的了解。
结合每次课的内容，重点和难点，有针对性的布置习题，每次课布置3－5道习题。
实验是工程力学教学中的实践环节，让学生自己动手，分组操作，独立完成实验报告。
培养学生的分析能力和初步实验能力。
（六）课程考核方式
1.考核方式：
考试。
2.考试目标：
考核学生对基本概念和基本原理的理解，及其在实际中的应用。
3.成绩构成：
理论考试占70%~80%，平时考核占10%~20%，实验环节考核成绩占10%。
（七）参考书目
1.《工程力学》科学出版社，聂毓琴主编
2.《工程力学》，机械工业出版社，张秉荣、章剑青主编
3.《工程力学》，机械工业出版社，穆能伶主编
4.《工程力学》，机械工业出版社，杜建根主编
二、中文摘要
工程力学是本专业学生必修的一门理论性较强的专业基础课。
本课程的任务是使学生能够对物体系统进行受力的分析，用静力学平衡方程求解实际受力问题，求解动点和刚体的运动及常见机构的运动分析；能够对杆件进行强度、刚度和稳定性的计算及工程设计，使学生具有必备的理论基础知识和一定的分析问题和解决问题的能力及实验能力。
本课程将为后续课程的学习和工程设计提供必要的基础。
三、课程学时分配表
序号
教学内容
学时
讲课
实验
上机
1
绪论静力学公理和物体的受力分析
6
6
1.1
绪论、静力学公理、约束和约束力
2
1.2
物体的受力分析和受力图
2
1.3
受力分析习题课
2
2
平面力系
12
12
2.1
平面汇交力系
2
2.2
平面力对点之矩平面力偶系
2
2.3
平面任意力系的简化
2
2.4
平面任意力系的平衡条件和平衡方程
2
2.5
物体系的平衡
2
平面任意力系习题课
2
3
空间力系
4
4
3.1
空间汇交力系和空间力偶系
2
3.2
空间任意力系的简化和平衡条件
2
4
点的运动学
2
2
4.1
矢量法、直角坐标法、自然法
2
5
刚体的简单运动
2
2
5.1
刚体的简单运动
2
6
点的合成运动
2
2
6.1
三种运动、点的速度合成定理
2
7
刚体的平面运动
2
2
7.1
平面图形内各点速度的基点法和瞬心法
2
8
变形体力学概述
2
2
8.1
变形体力学概述
2
9
拉伸、压缩与剪切
9
6
3
9.1
轴向拉压时内力与应力
2
9.2
材料拉伸或压缩时的力学性能、拉压强度计算
2
9.3
轴向拉伸或压缩时的变形、剪切和挤压
2
低碳钢和铸铁的拉压实验、弹性模量E的测定
3
10
扭转
4
4
10.1
扭矩和扭矩图、圆轴扭转时的应力
2
10.2
圆轴扭转时的变形、平面图形的几何性质
2
11
弯曲内力
6
6
11.1
剪力和弯矩、剪力方程和弯矩方程
2
11.2
剪力图和弯矩图
2
11.3
弯曲内力习题课
2
12
弯曲应力
5
4
1
12.1
弯曲正应力及强度计算
2
12.2
弯曲切应力及强度计算
2
矩形截面梁纯弯曲的正应力电测实验
1
13
弯曲变形
2
2
13.1
挠曲线的微分方程、弯曲变形
2
14
应力和应变分析强度理论
6
6
14.1
应力状态概述、二向应力状态分析－解析法
2
14.2
二向应力状态分析－图解法、三向应力状态
2
14.3
广义胡克定律、四种常用强度理论
2
15
组合变形
4
4
15.1
拉伸或压缩与弯曲的组合变形
2
15.2
扭转与弯曲的组合变形
2
16
压杆稳定
4
4
16.1
受压杆件的临界压力
2
16.2
经验公式、压杆的稳定校核
2
合计
72
68
4
四、教学内容及基本要求
第1部分绪论静力学公理和物体的受力分析
总学时（单位：
学时）:
6讲课:
6实验:
0上机:
0
第1.1部分绪论静力学公理约束和约束力（讲课2学时）
具体内容:
1）了解理论力学的研究对象和内容，研究方法及学习理论力学的目的。
2）理解静力学的研究内容、平衡、刚体、力系、等效力系和约束的概念，。
3）掌握静力学公理。
4）熟练掌握约束的基本类型及受力特点。
第1.2部分物体的受力分析和受力图（讲课2学时）
具体内容:
熟练掌握物体的受力分析和受力图
第1.3部分受力分析习题课（讲课2学时）
具体内容:
熟练掌握物体的受力分析和受力图
重点:
物体的受力分析和受力图
难点:
约束力及二力杆的受力分析
习题:
物体的受力分析和受力图
第2部分平面力系
总学时（单位：
学时）:
12讲课:
12实验:
0上机:
0
第2.1部分平面汇交力系（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握平面汇交力系合成的几何法和平衡的几何条件；
2）熟练掌握平面汇交力系合成的解析法和平衡的解析条件；
第2.2部分平面力对点之矩平面力偶系（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握力对点之矩、合力矩定理；
2）掌握平面力偶系的合成与平衡条件。
第2.3部分平面任意力系的简化（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握平面任意力系向作用面内一点简化、力系的主矢和主矩
2）掌握力系简化的各种结果
第2.4部分平面任意力系的平衡条件和平衡方程（讲课2学时）
具体内容:
1）熟练掌握平面任意力系的平衡条件及应用；
2）掌握平衡方程的各种形式；
第2.5部分物体系的平衡（讲课2学时）
具体内容:
1）熟练掌握物体系的平衡及求解方法；
2）理解静定和超静定的概念
重点:
物体系平衡问题的解题方法
难点:
物体系平衡问题的解题方法
习题:
物体系的平衡问题
第2.6部分平面任意力系的习题课（讲课2学时）
具体内容:
1）力系的简化
2）物体系的平衡
重点:
力系简化、物体系平衡问题
难点:
物体系平衡问题解题方法
习题:
力系的简化和物体系的平衡
第3部分空间力系
总学时（单位：
学时）:
4讲课:
4实验:
0上机:
0
第3.1部分空间汇交力系与空间力偶系（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握空间汇交力系的合成和平衡条件
2）掌握力对点的矩和力对轴的矩
3）掌握空间力偶系
第3.2部分空间任意力系的简化和平衡条件（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握空间任意力系向一点简化
2）掌握空间任意力系的平衡方程
重点:
力在直角坐标系上的投影和力对轴取矩
难点:
空间任意力系的简化结果
习题:
空间任意力系的平衡方程的应用
第4部分点的运动学
总学时（单位：
学时）:
2讲课:
2实验:
0上机:
0
具体内容:
1）了解运动学的研究对象、参考坐标系
2）掌握点的运动方程、矢量法、直角坐标法和自然法
3）掌握点的速度和加速度的矢量形式
4）掌握点的速度和加速度在直角坐标轴上的投影
5）掌握点的速度和加速度在自然轴系上的投影、切向加速度和法向加速度
重点:
点的运动方程、自然法、直角坐标法和矢量法
点的速度和加速度的各种表示方法
难点:
点的速度和加速度在自然坐标轴上的投影
习题:
求运动方程、速度、加速度
第5部分刚体的简单运动
总学时（单位：
学时）:
2讲课:
2实验:
0上机:
0
具体内容:
1）掌握刚体的平动及其特征
2）掌握刚体的定轴转动、转动方程、角速度和角加速度
3）掌握转动刚体内各点的速度和加速度
4）了解轮系的传动比
重点:
刚体的定轴转动、转动方程、角速度和角加速度
难点:
转动刚体内各点的速度和加速度
习题:
转动刚体内各点的速度和加速度的练习
第6部分点的合成运动
总学时（单位：
学时）:
2讲课:
2实验:
0上机:
0
具体内容:
1）掌握相对运动、牵连运动、绝对运动的概念
2）熟练掌握点的速度合成定理
重点:
点的速度合成定理
难点:
牵连速度分析
习题:
点的速度合成定理
第7部分刚体的平面运动
总学时（单位：
学时）:
2讲课:
2实验:
0上机:
0
具体内容:
1）理解刚体平面运动的概述和运动分解
2）熟练掌握平面图形内各点速度的基点法和瞬心法
重点:
求平面图形内各点速度的基点法和瞬心法
难点:
速度瞬心的确定
习题:
求平面图形内各点速度
第8部分变形体力学概述
总学时（单位：
学时）:
2讲课:
2实验:
0上机:
0
具体内容:
1）明确本课程的内容、性质和任务；
2）了解变形固体基本假设，
3）理解内力与应力的概念。
4）理解变形与应变的概念
5）掌握杆件变形的基本形式
重点:
内力、应力和应变的概念
难点:
应力和应变的概念
第9部分拉伸、压缩与剪切
总学时（单位：
学时）:
9讲课:
6实验:
3上机:
0
第9.1部分轴向拉压时内力与应力（讲课2学时）
具体内容:
1）理解轴向拉伸与压缩的概念。
了解轴向拉伸与压缩实例。
2）理解轴向拉压时横截面上的内力与应力的概念，会画轴力图。
3）会计算直杆轴向拉压时横截面的应力。
第9.2部分材料拉伸或压缩时的力学性能、拉压强度计算（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握低碳钢和铸铁等材料的拉伸与压缩时的力学性能。
2）掌握杆件拉压强度计算。
第9.3部分轴向拉伸或压缩时的变形、剪切和挤压（讲课2学时）
具体内容:
1）了解轴向拉伸或压缩时的变形；
2）掌握剪切和挤压的实用计算。
重点:
轴力图、拉压强度计算、材料的力学性能
难点:
轴力图、拉压强度计算
习题:
杆件的轴力图、拉压强度计算、拉压变形计算、剪切和挤压的实用计算
实验:
低碳钢和铸铁的拉压实验（2学时）
弹性模量E的测定（1学时）
第10部分扭转
总学时（单位：
学时）:
4讲课:
4实验:
0上机:
0
第10.1部分扭矩和扭矩图、圆轴扭转时的应力（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握扭转的概念，会判断扭转实例
2）会计算外力偶矩，理解扭矩概念，会画扭矩图
3）理解纯剪切的概念
4）掌握圆轴扭转时的应力与强度条件
第10.2部分圆轴扭转时的变形、平面图形的几何性质（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握圆轴扭转时的变形与刚度条件
2）了解静矩、形心、惯性矩、惯性积的定义、公式及其性质
3）熟练掌握简单图形的惯性矩的计算
4）理解惯性矩的平行移轴公式；会组合图形的惯性矩的计算
重点:
扭矩和扭矩图，圆轴扭转时强度条件
难点:
组合图形的惯性矩的计算
习题:
扭矩图，圆轴扭转时的强度与刚度计算
第11部分弯曲内力
总学时（单位：
学时）:
6讲课:
6实验:
0上机:
0
第11.1部分剪力和弯矩、剪力方程和弯矩方程（讲课2学时）
具体内容：
1）理解平面弯曲的概念。
2）掌握梁弯曲产生的内力。
3）会计算横截面内的剪力和弯矩
第11.2部分剪力图和弯矩图（讲课2学时）
具体内容：
1）掌握剪力方程和弯矩方程、
2）掌握剪力图和弯矩图，
3）理解载荷集度、剪力和弯矩间的关系
4）会利用简单方法直接绘制剪力图和弯矩图
第11.3部分弯曲内力习题课（讲课2学时）
具体内容：
利用简单方法直接绘制剪力图和弯矩图
重点：
剪力图和弯矩图
难点:
弯矩图
习题:
剪力图和弯矩图
第12部分弯曲应力
总学时（单位：
学时）:
5讲课:
4实验:
1上机:
0
第12.1部分弯曲正应力及强度计算（讲课2学时）
具体内容：
1）理解中性轴的概念及位置的确定。
2）熟练掌握弯曲正应力及强度计算。
第12.2部分弯曲切应力及强度计算（讲课2学时）
具体内容：
1）掌握弯曲切应力及强度计算。
2）了解提高弯曲强度的措施
重点：
弯曲正强度计算
难点:
弯曲切应力计算
习题:
弯曲强度计算
实验:
矩形截面梁纯弯曲的正应力电测实验。
（1学时）
第13部分弯曲变形
总学时（单位：
学时）:
2讲课:
2实验:
0上机:
0
具体内容:
1）理解梁挠度和转角的概念
2）会用积分法求弯曲变形。
3）掌握叠加法求梁的变形。
4）了解提高梁刚度的措施
重点:
叠加法计算弯曲变形
难点:
叠加法计算弯曲变形
习题:
叠加法计算梁的变形。
第14部分应力和应变分析强度理论
总学时（单位：
学时）:
6讲课:
6实验:
0上机:
0
第14.1部分应力状态概述、二向应力状态分析－解析法（讲课2学时）
具体内容:
1）理解一点应力状态概念。
2）掌握平面应力状态分析的解析法。
第14.2部分二向应力状态分析－图解法、三向应力状态（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握平面应力状态分析的图解法，
2）掌握三向应力状态。
第14.3部分广义胡克定律、四种常用强度理论（讲课2学时）
具体内容:
1）理解广义胡克定律
2）会用四种常用强度理论进行强度计算。
重点:
第三和第四强度理论。
难点:
主应力的计算
习题:
平面应力状态和三向应力状态的主应力和最大剪应力。
第15部分组合变形
总学时（单位：
学时）:
4讲课:
4实验:
0上机:
0
第15.1部分拉伸或压缩与弯曲的组合变形，（讲课2学时）
具体内容:
1）了解组合变形的概念。
2）理解组合变形和叠加原理
3）熟练掌握拉伸或压缩与弯曲的组合变形的强度计算。
第15.2部分扭转与弯曲的组合变形（讲课2学时）
具体内容:
熟练扭转与弯曲组合变形时圆轴的强度计算
重点:
弯扭组合变形的强度计算。
难点:
弯扭组合变形的强度计算。
习题:
组合变形的强度计算。
第16部分压杆稳定
总学时（单位：
学时）:
4讲课:
4实验:
0上机:
0
第16.1部分受压杆件的临界压力（讲课2学时）
具体内容:
1）理解压杆稳定的概念；
2）熟练掌握两端铰支和其他支座条件下细长杆的临界压力。
第16.2部分经验公式、压杆的稳定校核（讲课2学时）
具体内容:
1）掌握欧拉公式的适用范围
2）会用经验公式计算中柔度杆的临界应力和临界压力。
3）掌握压杆的稳定校核。
4）了解提高压杆稳定性的措施
重点:
压杆稳定性的校核。
难点:
柔度和临界应力的计算。
习题:
压杆临界力，压杆稳定性的校核。
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