工程力学2 课程教学大纲
Industrial Mechanics II
学 时 数:42(36+6) |
适用专业: 机械设计制造及其自动化（本科） |
学 分 数:3 |
执 笔 人: 罗强 |
编写日期:2012年4月 |
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一、课程的性质和目的
本课程属于机械设计制造及其自动化专业必修的专业基础课。通过本课程的学习，使学生理解构件的强度、刚度和稳定性的基本概念；掌握构件满足强度、刚度和稳定性所需的条件，为既安全又经济地设计构件提供必要的理论基础和科学的计算方法；提高学生的计算能力、初步的实验能力和解决工程实际问题的能力，为学习后续课程和进一步提高分析问题和解决问题的能力奠定必要的力学基础。
二、课程教学环节的基本要求
课堂讲授：本课程以课堂讲授为主，在讲授过程中，重点讲解基本概念、基本理论、基本解题方法。为使学生透彻的理解和掌握“三基”，初步学会分析和解决工程实际问题的方法，提高独立思考和分析、解决问题的能力，每一章节结束时或穿插在讲解过程中，教师还要给出一定量的典型例题，并引导学生开展课堂讨论。
作业方面：作业以教材上的习题为主，本着因材施教的原则，教师可根据学生的具体情况做调整。除绪论课以外，每两节课课后布置3～4个作业，以加深学生的对基本概念、原理的理解和计算方法、计算原理的掌握。通过习题的布置，培养学生的计算能力，分析问题解决、问题的能力。
考试环节：
1、考试资格：按照学校学生手册的有关规定执行；
2、考试内容：全学期教学内容，注重考察能力；
3、考核方式：教学过程考核和期末闭卷笔试。
三、课程的教学内容和学时分配
第一部分 理论教学内容（36学时）
第一章 绪论（2学时）
教学内容：材料力学的任务、研究方法、研究对象，与其他课程的关系。内力与截面法、应力与应变，杆件的基本变形形式。
教学要求：
1、了解材料力学的任务、强度、刚度和稳定性的概念，材料力学的研究对象、变形固体的基本假设，内力、应力、应变的概念；
2、掌握杆件变形的四种基本形式，内力与截面法。
重点：变形固体理想模型的假设，构件的四种基本变形形式，内力与截面法。
难点：内力与截面法。
第二章 轴向拉伸和压缩（6学时）
教学内容：拉压杆内力、应力及其强度计算，材料在拉伸与压缩时的力学性质，应力集中的概念，剪切与挤压。
教学要求：
1、了解材料的基本力学性能（强度指标、刚度指标、塑性指标），压破坏时的现象和原因；
2、理解平面假设，斜截面上的应力计算，轴向拉压时的变形、线应变，虎克定律、线弹性模量、抗拉压刚度、横向变形、泊松比，极限应力、安全系数、许用应力的确定；
3、掌握轴向拉压时横截面上的应力计算，熟练利用截面法分析杆件轴力，正确绘制轴力图，杆件拉、压时的强度计算。
4、剪切与挤压的概念以及剪切强度条件与挤压强度条件。
重点：轴力、轴力图，虎克定律，强度计算，力学性能。
难点：极限应力、压破坏时的现象和原因。
第三章 扭转（4学时）
教学内容：扭转的概念和实例，外力偶矩的计算，扭矩，切应力互等定理，剪切胡克定律，圆轴扭转时的应力和变形，极惯性矩，圆轴扭转时的强度和刚度计算。
教学要求：
1、了解扭转的概念，切应力互等定理和剪切胡克定律；
2、理解圆轴扭转时的应力和变形；
3、掌握外力偶矩的计算、扭矩和扭矩图；圆轴扭转的强度和刚度计算。
重点：外力偶矩的计算，扭矩和扭矩图，圆轴扭转的强度和刚度计算。
难点：圆轴扭转时的变形几何关系。
第四章 截面几何性质（2学时）
教学内容：面积矩和形心，惯性矩，惯性矩平行移轴公式，回转半径。
教学要求：
1、理解平行移轴公式的推导，掌握利用平行移轴公式计算简单图形、组合截面的惯性矩。
2、掌握静矩、形心、惯性矩、惯性半径的基本概念及其计算公式应用；
重点：静矩、形心、惯性矩、平行移轴公式。
难点：平行移轴公式。
第五章 弯曲内力（4学时）
教学内容：梁的平面弯曲的基本知识，梁的横截面的内力（M，FS），梁的内力图（M，FS图）的绘制。
教学要求：
1、理解计算简图的由来，弯矩、剪力与荷载集度之间的微分关系；
2、掌握梁的弯曲、纵向对称面、平面弯曲的概念，梁的内力计算及列方程绘制内力图，利用M，FS与q间的微分关系绘剪力图和弯矩图。
重点：梁的内力求解及内力图绘制，利用M，FS与q间的微分关系绘剪力图和弯矩图，按叠加原理作内力图。
难点：利用M，FS与q间的微分关系绘内力图
第六章 弯曲应力（4学时）
教学内容：纯弯曲时的正应力、正应力强度条件及强度计算，梁的剪应力强度条件，梁的合理截面形式及变截面梁，提高梁抗弯强度的措施。
教学要求：
1、了解横力弯曲、纯弯曲的概念，平面假设，中性层、中性轴的概念，常用截面梁的最大剪应力公式、梁的剪应力强度条件和强度计算，提高梁抗弯能力的措施；
2、掌握梁弯曲时的正应力计算和强度条件。
重点：梁弯曲时的强度计算。
难点：弯曲正应力公式、剪应力公式的应用。
第七章 弯曲变形（2学时）
教学内容：梁弯曲变形的挠度和转角，梁的挠曲线近似微分方程，用积分法和叠加法求梁的弯曲变形，梁的刚度条件。
教学要求：
1、了解梁弯曲变形的一些实例，梁的挠曲线、挠度、转角，理解挠曲线的近似微分方程，梁的刚度条件；
2、理解计算梁变形的积分法；
3、掌握叠加法计算梁的弯曲变形。
重点：叠加法求梁变形。
难点：求梁变形的积分法。
第八章 应力状态与应变状态分析（4学时）
教学内容：应力状态的概念，平面应力状态分析的解析法，空间应力状态。
教学要求：
1、了解空间应力状态的概念，最大正应力和最大切应力，广义虎克定律；
2、理解一点的应力状态的概念，斜截面应力求解公式，最大正应力和最大剪应力，主平面和主应力的概念，纯剪切和单向应力状态。
重点：平面应力状态分析的解析法。
难点：空间应力状态。
第九章 复杂应力状态强度问题（4学时）
教学内容：强度理论的概念，材料破坏形式，断裂准则，屈服准则组合变形的概念，斜弯曲，拉伸（压缩）与弯曲的组合变形，弯曲与扭转的组合。
教学要求：
1、理解强度理论的概念，断裂准则；
2、掌握屈服准则。
3、掌握拉伸（压缩）与弯曲的组合变形的应力和强度计算，弯曲与扭转组合时的应力和强度计算。
重点：屈服准则及应用。
难点：强度理论的应用；组合变形的具体计算。
第十章 压杆的稳定（4学时）
教学内容：压杆稳定的概念，细长压杆的临界力和欧拉公式，欧拉公式的适用范围，中、小柔度杆的临界应力，压杆的稳定计算，提高压杆稳定性的措施。
教学要求：
1、了解丧失稳定、临界力的概念，中、小柔度杆的临界应力，压杆的稳定条件，提高压杆稳定性的措施；
2、理解细长压杆的临界力和欧拉公式，临界应力、惯性半径、柔度的概念，欧拉公式的适用范围。
重点：细长压杆的临界力和欧拉公式。
难点：细长压杆的临界力和欧拉公式。
第二部分 实验教学内容（6学时）
实验一 低碳钢拉伸实验（2学时）
实验二 材料弹性模量和泊松比的测定实验（2学时）
实验三 扭转实验（2学时）
四、本课程与其它课程的联系与分工
本课程的先修课为《高等数学》、《大学物理》、《工程力学1》。本课程又是《机械原理》、《机械零件》、《机械制造装备设计》等课程的先修课，为后继课程和工程应用奠定必要的力学基础。
五、建议教材和教学参考书
建议教材：
[1]单辉祖.《材料力学》（第二版，上、下册）.2004.高等教育出版社；
[2]刘鸿文.《材料力学》（第四版，上、下册）.2004.高等教育出版社；
[3]刘敬莹.《工程力学》（第一版）.1998.重庆大学出版社。
建议教学参考书:
[1]孙训方等编.《材料力学》（第三版，上、下册）.1988.高等教育出版社；
[2]张如三.《材料力学》（第五版）.1997.中国建筑工业出版社；
[3]范钦珊.《材料力学》（第一版）.2000.清华大学出版社；
[4]范钦珊.《材料力学学习指导与解题指南》（第一版）.2005.清华大学出版社。
