工程力学课程教学大纲

适用专业：高职“机械设备自动化工艺”

学时： 92

 一、    课程性质和任务

工程力学是由基础理论过渡到专业课程的技术基础课。通过本课程的学习：要求学生掌握材料的基本力学性能；对于杆件的平衡、强度和刚度和稳定性问题具有明确的基本概念；掌握必要的基础知识和初步计算能力；从而使学生能对简单的工程问题进行必要的定性分析。

二、    课程的内容和学时分配

1、静力学                （28学时）

（1）静力学基础                            （10学时）

（2）平面力系                               （8学时）

（3）空间力系                               （6学时）

（4）摩擦                                   （4学时）

2、材料力学              （64学时）

（5）拉伸与压缩                             （8学时）

（6）材料的力学性能（实验）                 （4学时）

（7）剪切与挤压                             （4学时）

（8）扭转（扭转实验）                       （8学时）

（9）截面几何性质                           （2学时）

（10）弯曲内力                              （8学时）

（11）弯曲时强度与刚度计算                 （10学时）

（12）应力状态与强度理论                    （8学时）

（13）组合变形                              （6学时）

（14）压杆稳定                              （6学时）

三、    课程的基本要求

     1、静力学部分

（1）       静力学基础

工程力学在专业学习中的地位和作用；静力学的研究对象及其基本内容；力的概念；刚体概念；平衡的概念、静力学公理、平面汇交力系合成与平衡的几何法；平面汇交力系合成与平衡的解析法；力的分解与投影，合力投影定理；非自由体；约束；约束反力；约束的基本类型；物体受力分析、受力图；非自由体；约束；约束反力；约束的基本类型；物体受力分析、受力图。

[基本要求] 了解力、刚体、平衡、等效等概念。静力学公理是力的基本性质的概括，是静力学重要理论基础，要求学生必须掌握；因此该部分内容应系统讲述，但要简明扼要。必须掌握二力杆概念和三力平衡汇交定理；力的投影计算是力学计算的基本功，要求学生达到必须掌握程度。掌握解析法求解平衡问题；必须掌握力对点之矩和力偶矩的计算；掌握合力矩定理；对于力偶的概念要透彻理解；必须掌握基本类型的约束的性质及其约束反力方向的判定特征。必须掌握对指定的非自由体进行受力分析并且正确画出受力分析图。受力分析图是解决力学问题的的关键，属于学生必须掌握内容，要特别重视，不仅在这一节要多练习，并且在今后各章也应结合有关内容反复阐述强调。

（2）       平面力系

力的作用线平移定理；平面一般力系向一点简化；简化结果讨论；平面一般力系平衡方程；平面平行力系的平衡；静定与静不定概念；物系的平衡。

[基本要求] 必须掌握平面一般力系的简化；必须掌握物系平衡的有关计算。

在讲述中平面任意力系的简化过程和方法要突出；简化结果要详细讨论。要求学生掌握主矢与主矩的清晰概念；关于物系平衡要求适当多举例题，并配备足够数量的练习题，在解题上要求学生达到一定的熟练和规范程度。

（3）       空间力系

    力在空间坐标轴上的投影；空间汇交力系合成与平衡；力对轴之矩；空间力系平衡方程；重心概念及重心坐标。

[基本要求] 掌握力在空间坐标轴上的投影，力对轴之矩；举例说明空间力系平衡方程的应用；了解重心概念及重心坐标公式。

（4）       摩擦

滑动摩擦；考虑摩擦时的物体平衡的问题；滚动摩擦。

[基本要求] 理解滑动摩擦概念、定律、摩擦角与自锁现象；掌握考虑摩擦时的物体平衡的问题。

2、材料力学部分

（5）拉伸与压缩

材料力学的任务和研究对象；可变形固体基本假设；杆件变形基本式；轴向拉压概念和实例；截面法、轴力与轴力图；应力概念；横截面正应力；斜截面应力；正应力与剪应力；虎克定律，泊松比；超静定问题。

[基本要求] 必须掌握轴力图绘制；掌握应力与应变概念；必须掌握强度计算和变形计算；掌握超静定杆件的解题方法。

（6）材料的力学性能

塑性材料与脆性材料的拉伸、压缩试验；应力应变图；有关极限应力概念；材料塑性指标；安全系数与许用应力。

[基本要求] 必须掌握塑性材料拉伸四个阶段；理解塑性材料与脆性材料的力学特征；了解安全系数和许用应力概念。

（7）剪切与挤压

[基本要求] 理解如何正确分析剪切面与挤压面；掌握有关强度问题的实用计算。

（8）扭转

扭转概念与实例；薄壁筒扭转分析；扭矩与扭矩图；圆轴扭转时应力与变形；扭转的刚度与强度计算。

[基本要求] 必须掌握扭矩图的绘制；理解纯剪切概念、剪应力互等定理、剪切虎克定律；必须掌握扭转强度计算；掌握扭转变形计算。

（9）截面几何性质

静矩、惯性矩、惯性积、极惯性矩；平行移轴定理；具有一个对称轴图形形心主惯性矩计算。

[基本要求] 必须掌握有纵向对称轴图形的形心主惯矩计算；掌握型钢表的使用；理解静矩、惯性矩、极惯性矩概念。

（10）弯曲内力

剪力和弯矩概念；剪力方程、弯矩方程；剪力图与弯矩图；微分关系。

[基本要求] 要求学生必须掌握关于指定截面的内力计算；必须掌握利用微分关系熟练绘制内力图的方法。

（11）梁弯曲时强度与刚度计算

平面弯曲概念，纯弯曲正应力计算；矩形截面梁剪应力计算；弯曲正应力校核；挠度与转角概念；近似微分方程的应用；叠加法求指定截面挠度与转角。

[基本要求]必须掌握关于正应力条件的强度校核；理解矩形截面梁最大剪应力求法；掌握脆性材料梁在截面不对称时的强度校核；正确理解寻求危险点位置的方法；掌握微分方程的使用；掌握查表法叠加求解指定截面挠度与转角；理解静定基概念；掌握用变形比较法求解一次超静定梁。

（12）应力状态和强度理论

一点处应力状态，主平面与主应力，应力状态的分析，原始单元体应力分析，解析法平面应力状态分析；三向应力求主应力及最大剪应力。强度理论概念，四种强度理论，莫尔理论，相当应力表达式。

[基本要求] 掌握原始单元体应力分析；掌握平面应力状态求指定斜截面应力；掌握从已知单元体求主应力和最大剪应力的方法，必须掌握求相当应力方法。

（13）组合变形

[基本要求] 了解组合变形的概念与实例；理解叠加原理；必须掌握计算危险截面内力和确定危险点的应力。掌握有关拉（压）与弯曲组合、斜弯曲、弯扭组合的强度计算。

    （14）压杆稳定

压杆稳定的概念；细长杆的临界压力；欧拉公式的应用范围及经验公式简介；压杆的稳定性校核；提高压杆稳定性的措施。

[基本要求] 明确直杆在轴向压力作用下的平衡形式可能是稳定的，也可能是不稳定的，视轴向压力大小而定；受压直杆在临界力的作用下，其平衡形式由稳定过渡到不稳定，明确临界力的概念；了解临界应力随压杆柔度变化的临界应力图；对受压直杆会作稳定校核和截面选择；了解提高压杆抗失稳能力的措施。