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1、精选优质文档-倾情为你奉上 工程力学(上)课程教学大纲课程代码 课程名称 工程力学(上)英文名称 Mechanics of Engineering ()学 时 48 学时学 分 3学分先修课程 高等数学、大学物理适用专业 机械设计制造及其自动化专业、机械电子工程专业、材料成型及控制工程专业、机械电子专业、数控专业、数字化制造专业开课院系 机械学院教 材 理论力学 哈尔滨工业大学理论力学教研室编，高等教育出版社参 考 书 1理论力学，刘家信等编，机械工业出版社2理论力学，范钦珊编，高等教育出版社一、课程的性质、地位和任务： 工程力学(上)的主要内容是理论力学,它是工科有关专业的一门重要技术基础课
2、。本课程的任务是，使学生通过学习后，能够掌握物体机械运动的基本规律与研究方法，并初步学会运用这些规律解决工程实际问题。二、课程内容和基本要求：（一）课程内容的教学要求、具体安排与深广度建议如下：绪论工程力学(上)的研究对象、研究内容、研究方法, 学习工程力学(上)的目的。静力学1. 静力学公理与物体的受力分析静力学的研究对象。静力学的基本概念：平衡、刚体、力、静力学公理。约束与约束反力。约束的基本类型。受力分析与受力图。2. 力系的特征量力在轴上的投影。力对点的矩和力对轴的矩。力对点的矩和力对轴的矩的关系。力偶与力偶矩（包括力偶的合成）。3. 平面任意力系力的平移定理。平面任意力系向面内一点简
3、化。力系的主矢与主矩。简化结果分析。合力矩定理。平面任意力系的平衡方程。静定与静不定的概念。物体系统的平衡问题。4. 空间力系空间任意力系向一点简化。空间任意力系的平衡方程。空间平行力系的平衡方程。重心的概念与计算。运动学运动学的研究对象。参考系。运动描述的相对性。瞬时和时间间隔。1. 点的运动学确定点运动位置的基本方法矢量法、直角坐标法、弧坐标法。运动方程。点的速度与加速度的矢量表示，点的速度与加速度的直角坐标表示，点的速度与加速度的弧坐标表示。切向加速度和法向加速度。2. 刚体的简单运动刚体的平动。刚体的定轴转动。转动方程。角速度与角加速度。转动刚体上各点的速度与加速度。角速度与角加速度的
4、矢量表示。用矢积表示转动刚体上各点的速度与加速度。3. 点的合成运动合成运动的几个基本概念定参考系与动参考系，绝对运动、相对运动与牵连运动，三种速度与加速度，牵连点。点的速度合成定理。牵连运动为平动时点的加速度合成定理。牵连运动为转动时点的加速度合成定理。科氏加速度的概念与计算。4. 刚体平面运动刚体平面运动分解为平动与转动。基点位置的不同选取对分解结果的影响。求平面图上各点速度的基点法与投影法。速度瞬心的概念。求平面图形上各点速度的瞬心法。用基点法求平面图形上各点的加速度。动力学1. 质点的运动微分方程动力学的研究对象。动力学的基本定律。质点的运动微分方程矢量形式、直角坐标形式、自然坐标形式
5、。质点动力学的两类基本问题。2. 动量矩定理动力学基本定理概述。质点的动量矩定理。质点系的动量矩定理。质点系相对质心的动量矩定理。刚体平动、定轴转动与平面运动微分方程。转动惯量的计算。3. 动能定理力的功。元功的解析表达式。常见力的功。质点与质点系的动能。刚体作平动、定轴转动与平面运动时动能的计算。质点与质点系的动能定理。功率方程。势力场与势能。势力场中的机械能守恒定律。动力学基本定理的综合应用。（二）课程的教学要求（1）静力学以平面情形为主，空间情形可适当灵活掌握（但应熟练掌握空间中力的投影与力对轴之矩的计算）。力系的简化与力系的平衡这两个基本问题不可偏废。重要的力学概念必须讲解透彻。研究对
6、象的选取、约束反力的分析与受力图的画法，应给予特别重视，要结合各章的内容反复讲解，并使学生在课内外讨论与作业中有反复练习的机会。（2）运动学运动的分解与合成是运动学的主要线索之一，应充分注意。点的速度与加速度，要通过自然法讲清其物理概念。点的合成运动，应特别讲清牵连运动的概念与动坐标系的适当选取。牵连转动时的加速度合成定理可不作一般推导。刚体的运动，应特别注意交待运动学的特征与具体的处理方法。（3）动力学要特别注意重要概念的正确交待与重要物理量的计算。应培养学生熟练掌握力学基本定理，并能正确选择和综合应用这些定理去求解质点和质点系的动力学问题。相对质心的动量矩定理可不作详细推导。三、对学生能力
7、培养的要求为达到基本要求，课外习题总数以不少于60题左右为宜。其中应包括概念题、基本运算题与综合分析题。对于课外习题，要求学生独立完成，概念清楚，计算准确，书写整洁，图示规范，理论正确。并要求学生在完成课外习题的过程中，不断总结、分析、综合，不断提高对概念、理论的理解和应用能力。四、学时分配表： 静力学讲课运动学讲课动力学讲课绪论、公理与受力分析4点的运动学2质点运动微分方程2力系的特征量4刚体的简单运动2动量矩定理6平面任意力系6点的合成运动5动能定理4空间力系4刚体的平面运动5 基本定理综合2合 计181414总学时数：（静）18+（运）14+（动）14+（机动）2= 48学时五、考核方法
8、与要求： 平时成绩（作业、课堂讨论及出勤等）占40期末成绩占60 工程力学(下)课程教学大纲课程代码课程名称 工程力学(下)英文名称 Mechanics of Engineering ()学 时 45 学时学 分 3 学分先修课程 高等数学、普通物理、工程力学(上)。适用专业 机械设计制造及其自动化专业、机械电子工程专业、材料成型及控制工程专业、机械电子专业、数控专业、数字化制造专业开课院系 机械学院机械基础部教 材 材料力学I第四版 刘鸿文主编 高等教育出版社 2004参 考 书 材料力学(I) 单辉祖主编 高等教育出版社 2002材料力学范钦珊主编 高等教育出版社 2004一、课程的性质、
9、地位和任务： 工程力学(下)是机械设计制造及其自动化、机械电子工程、材料成型及控制工程专业的一门专业基础课，为机械设计等课程的学习打好理论基础。通过工程力学(下)的学习，学生应对杆件的强度、刚度、稳定性有明确的基本概念，掌握相应的理论知识和一定的计算能力。对于简单的工程构件，学生应有建立相关力学模型、受力分析、强度、刚度计算的初步能力。同时还应具有一定的实验能力和简单工程结构应力测试的能力。二、课程内容和基本要求： 1、绪论 （1）内容：工程力学(下)的任务、变形固体的基本假设、外力及其分类、内力、截面法和应力的概念、杆件变形的基本形式。（2）要求：掌握构件强度、刚度和稳定性的概念，明确工程力
10、学(下)课程的基本任务和学习目的；理解变形固体基本假设的内涵和意义；理解内力、应力和应变的概念及其物理含义；熟练应用截面法求截面上的内力；掌握杆件四种基本变形的受力和变形特点。2、拉伸、压缩与剪切 （1）内容：轴向拉伸与压缩的概念和实例、轴向拉伸与压缩时横截面上的内力和应力、直杆轴向拉伸与压缩时斜截面上的应力、材料拉伸时的力学性能、材料压缩时的力学性能、失效、安全系数和强度计算、轴向拉伸或压缩时的变形、轴向拉伸或压缩时的应变能、拉伸、压缩超静定问题、温度应力和装配应力、剪切和挤压的实用计算。（2）要求： 熟练掌握轴力图的绘制方法；掌握横截面与任意斜截面上应力的计算公式和推导方法；理解安全系数的
11、概念和选取原则；熟练掌握利用强度条件进行强度校核、截面设计和许可载荷计算；熟练掌握各种拉压杆（等直杆、阶梯杆、变截面杆）变形的计算方法；掌握横向变形和泊松比的概念；了解应变能密度的概念、熟悉变形能的计算；理解利用小变形假设，用切线代替圆弧的方法求解简单平面静定桁架结构变形的方法；掌握各种拉压静不定问题的特点，熟练利用三方程法求解各种静不定问题。3、扭转 （1）内容：扭转的概念和实例；外力偶矩的计算 扭矩和扭矩图；纯剪切；圆轴扭转时的应力；圆轴扭转时的变形。（2）要求：掌握外力偶矩的计算方法、扭矩的计算和扭矩图的绘制；理解薄壁圆筒的定义，了解薄壁圆筒扭转时横截面上剪应力的计算；理解剪应力互等定理
12、和剪切胡克定律；掌握圆轴扭转时的应力计算公式、推导过程和方法；熟练掌握圆轴扭转时的强度条件、利用强度条件进行相关计算；掌握圆轴和空心圆轴的极惯性矩和抗扭截面系数；掌握刚度条件的建立及利用刚度条件进行相关计算。4、弯曲内力 （1）内容：弯曲的概念和实例、受弯杆件的简化、剪力和弯矩、剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图、载荷集度、剪力和弯矩间的关系、平面曲杆的弯曲内力。（2）要求：掌握弯曲变形与平面弯曲等基本概念；熟练掌握用截面法求弯曲内力；掌握剪力方程和弯矩方程并绘制剪力图和弯矩图；掌握载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系；熟练利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系绘制剪力图和弯矩图。5、平面图形的几何
13、性质 （1）内容：静矩和形心、惯性矩和惯性半径、惯性积、平行移轴公式、惯性矩和惯性积的转轴公式。（2）要求：掌握静矩和形心、惯性矩、极惯性矩、惯性半径的概念和计算方法；掌握某些几何量在不同坐标系中的转换公式平行移轴公式的应用；了解主惯性轴、主惯性矩、形心主惯性轴及形心主惯性矩的定义及计算方法；掌握组合图形几何性质的计算方法。6、弯曲应力 （1）内容：纯弯曲、纯弯曲时的正应力、横力弯曲时的正应力、弯曲剪应力、提高弯曲强度的措施。（2）要求：掌握梁纯弯曲时横截面上正应力计算公式的推导过程；理解横力弯曲正应力计算仍用纯弯曲公式的条件和近似程度；掌握中性层、中性轴等基本概念和含义；熟悉各种形状截面梁横
14、截面上切应力的分布和计算；熟练弯曲正应力和剪应力强度条件的建立和相应的计算。7、弯曲变形 （1）内容：工程中弯曲变形问题、挠曲线的微分方程、用积分法求弯曲变形、用叠加法求弯曲变形、简单超静定梁、提高弯曲刚度的一些措施。（2）要求：理解梁的变形、挠曲线、挠度与转角的定义；掌握两次积分法求挠曲线方程、求指定截面的位移；掌握应用叠加法求复杂外力作用下的指定截面处的位移；掌握应用提高梁的抗弯刚度措施来解决梁设计中三方面问题。8、 强度理论 了解四种常用的强度理论的内容及其应用条件；9、组合变形 （1）内容：组合变形和叠加原理、拉伸或压缩与弯曲的组合、扭转与弯曲的组合。（2）要求：掌握组合变形的分析方法
15、和步骤；掌握杆件发生弯拉（压）、弯扭组合变形的外力特点；能够正确计算弯拉（压）、弯扭组合变形杆件的内力和应力；能够正确确定危险截面、危险点的位置，学会并能够正确分析危险点的应力状态；能够应用强度理论进行强度计算。10、压杆稳定 （1）内容：压杆稳定的概念、两端铰支细长压杆的临界压力、其它支承条件细长压杆的临界压力、欧拉公式的适用范围 经验公式、压杆稳定性的校核、提高压杆稳定性的措施。（2）要求：理解受压杆件失稳的概念；理解并能熟练地应用细长压杆的临界载荷欧拉公式、超过比例极限时压杆的临界力经验公式；掌握压杆稳定性设计的步骤、提高压杆稳定性的措施；了解非细长杆的经验公式的导出方法；理解临界应力总
16、图的概念及其应用。三、实验（上机）内容和基本要求序号实验项目名称实验主要内容1拉伸实验测定拉伸时的低碳钢屈服极限、强度极限；延伸率和断面收缩率。铸铁强度极限。要求同时了解国标的有关规定和实验项目。2压缩实验测定压缩时的低碳钢屈服极限；铸铁强度极限。要求观察破坏现象并分析其原因。3扭转实验测定低碳钢的扭转屈服极限、强度极限，铸铁的扭转强度极限，要求对低碳钢和铸铁的扭转各阶段应力分布和破坏方向进行分析与推导公式。4纯弯曲梁正应力分布电测实验1测定矩形截面梁在纯弯曲时的正应力分布，并与理论值比较，以验证弯曲正应力公式。2进一步熟悉电测方法及电阻应变仪的使用。本课程实验应保证学生的实验时间，使他们做好
17、实验前的预习、实验中的独立操作和实验结果的分析总结工作，锻炼学生提出问题并分析、解决问题，达到教学大纲规定的要求。学生实验课的成绩，根据学生对每个实验的操作及实验报告的掌握情况综合给出成绩。四、对学生能力培养的要求1对工程力学(下)的基本概念和基本分析方法有明确认识； 2具有将杆类构件简化为力学简图的初步能力。能分析杆件的内力，并作出相应的内力图； 3能分析杆件的应力、位移，进行强度和刚度计算，并处理简单的一次超静定问题； 4对应力状态理论和强度理论有一定认识，并能进行组合变形下杆件的强度计算。 5能分析简单压杆的临界载荷，并进行稳定性校核等计算； 6对低碳钢和灰口铸铁的基本力学性能及其测试方
18、有初步认识，对电测应力方法有初步了解。五、学时分配表：序号教 学 内 容要求课时分配课堂实验合计1绪论熟悉222拉伸、压缩与剪切掌握628习题掌握223扭转掌握2244弯曲内力掌握445习题掌握226平面图形的几何性质掌握227弯曲应力掌握4268弯曲变形掌握229强度理论了解1110组合变形掌握4411压杆稳定掌握4412机动44总 计42648 六、考核方法与要求1、课程考核性质：考查。2、考核方法：笔试（闭卷）。3、考核要求： 考核内容按各章节知识点要求，突出重点，并兼顾其他知识点内容。4、成绩评定： 考查课程总成绩平时成绩20实验成绩20期终考试成绩605、有关说明：不参加实验者取消本课程考试的资格。 专心-专注-专业
