工程力学1   课程教学大纲

Engineering  Mechanics I

学 时 数:78(72+6)	适用专业:工程管理（本科）
学 分 数:5.5	执 笔 人:王春燕
编写日期:2012年11月

一、课程的性质和目的

本课程属于工程管理专业的专业基础课程，并在许多工程领域广泛应用。通过本课程的学习，使学生理解有关工程力学的基础理论和应用技巧，一般工程结构的受力特点、分析方法、材料的主要力学性能；掌握刚体平衡的基本规律及其研究方法、构件的强度、刚度的计算方法及基本试验技术、构件的内力与变形的计算方法；理解构件稳定性问题的基本概念；提高学生分析实际问题、解决实际工程结构计算的能力。

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，引入现代化教学手段。精讲多练，通过适量的作业练习加以理解和应用。在课堂教学中适当补充难易适中的题目作为例题。并适当增加结合工程实际型题的数量，以提高学生的学习兴趣，锻炼学生解决实际问题的能力。

作业方面：为达到课程教学基本要求，本课程要求学生在课外完成一定量的习题。通过练习题，首先要求学生提高课程基本内容的掌握，并学会应用这些原理和方法解决具体问题，其次要求提高学生的计算能力、分析能力和书面表达能力。采取的形式主要是课后布置作业，每次课后习题量为1－3题，并安排适当数量的分析讨论课。

考试环节：

1、考试资格：按照学校12级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、课内实验考核及期末闭卷笔试

三、课程的教学内容和学时分配

第一部分  理论教学内容（72学时）

第一章   绪论（2学时）

教学内容：工程力学的研究对象、研究方法、荷载分类，计算简图；杆系分类；基本假设；杆件的基本变形形式。

教学要求：

1、了解工程力学的研究对象、任务及方法；变形固体、刚体的基本概念和变形固体的基本假设；结构与荷载的分类；结构计算简图的确定；构件的基本变形形式及受力、变形特点；

2、掌握支座的基本类型及其受力特征。

重点：平面结构的支座及反力的确定，结构计算简图的确定。

难点：通过力学的研究方法逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。

第二章   力、力矩、力偶（6学时）

教学内容：静力学公理、物体受力分析和受力图；力矩的基本概念、合力矩定理、力矩的平衡；力偶的概念、力偶的性质和计算。

教学要求：

1、了解平衡的概念以及静力学公理；

2、理解力矩和力偶的基本概念及其性质；

3、掌握物体和简单物体系统受力分析。

重点：物体的受力分析。

难点：物体的受力分析，基本性质、概念的具体应用。

第三章   平面力系的合成与平衡（8学时）

教学内容：，力线的平移定理，平面特殊力系、平面一般力系的合成、平衡条件及其应用。

教学要求：

1、了解主矢与主矩的概念；

2、理解力线平移定理；

3、掌握平面汇交力系合成的力多边形法则及合成的解析法，平面一般力系合成的四种结果，平面力系平衡条件的具体应用。

重点：平面力系的简化，平衡方程的应用。

难点：平衡方程的应用。

第五章   平面图形的几何性质（4学时）

教学内容：静矩和形心、惯性矩、惯性积、惯性半径、主惯性轴和主惯性矩。

教学要求：

1、理解主轴、主惯性矩、形心主轴、形心主惯性矩的定义，回转半径的含义；

2、掌握面积矩和形心、惯性矩和惯性积的计算，惯性矩和惯性积平行移轴公式的计算，组合图形惯性矩和惯性积的计算，有对称轴截面图形的形心主惯性矩的计算。

重点：面积矩和形心，惯性矩，形心主惯性矩。

难点：惯性矩和惯性积的移轴公式。

第六章   轴向拉伸与压缩（10学时）

教学内容：拉压杆内力、应力、变形及其强度计算，材料在拉伸与压缩时的力学性质，应力集中的概念；剪切与挤压的概念、剪切和挤压强度计算。

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），材料破坏时的现象和原因，剪切、挤压的概念；

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、掌握截面法分析杆件轴力，绘制轴力图，轴向拉压时横截面上的应力计算，杆件拉、压时的强度计算，剪切面、挤压面的判断，拉压杆连接部分的剪切和挤压强度计算。

重点：轴力、轴力图，虎克定律，强度计算，力学性能。

难点：剪切面、挤压面的判断，剪切与挤压的实用计算。

第七章   扭转（6学时）

教学内容：等直圆轴扭转时横截面的内力，内力图；圆轴扭转时横截面的应力、强度和刚度计算；剪切虎克定律、剪应力互等定理；矩形截面等直杆在自由扭转时的应力和变形。

教学要求：

1、了解圆轴扭转的应力分析，矩形截面杆的自由扭转，薄壁杆件的自由扭转；

2、理解剪应力互等定理、剪切胡克定律；

3、掌握外力偶的计算及绘制扭矩图，圆轴扭转的应力分布特点、强度及刚度验算。

重点：扭矩图，圆轴扭转的应力分布特点、强度及刚度验算，剪应力互等定理。

难点：圆轴扭转的应力分布特点，矩形截面杆、薄壁杆件的自由扭转。

第八章   静定结构的内力分析（6学时）

教学内容：梁的平面弯曲的基本知识，单跨静定梁的内力计算及内力图的绘制。

教学要求：

1、了解计算简图的由来；

2、理解梁的弯曲、纵向对称面、平面弯曲的概念，直梁平面弯曲时横截面上的内力——弯矩和剪力，内力正负号规定，荷载集度、剪力和弯矩之间的微分关系；

3、掌握截面法求指定截面上的内力；用剪力方程、弯矩方程、利用M、V和q之间的微分关系、叠加法绘制单跨静定梁的剪力图和弯矩图。

重点：绘制梁的内力图。

难点：利用M，V与q间的微分关系绘内力图。

第九章   梁的应力（12学时）

教学内容：梁的正应力及正应力强度计算；梁的剪应力及剪应力强度条件；提高梁抗弯强度的措施；平面应力状态的主应力；强度理论；弯曲中心的概念和计算。

教学要求：

1、了解弯曲中心的概念，梁内任一点的应力状态、单元体，平面应力状态，主应力、主平面，最大剪应力、主应力迹线；

2、理解弯曲正应力、剪应力公式推导， 梁的合理截面形式及变截面梁，提高梁抗弯强度的措施；

3、掌握梁的正应力、剪应力强度计算及强度条件，四个强度理论及其应用。

重点：梁的强度条件及强度计算，梁的主应力、强度理论。

难点：梁的危险截面的确定及强度条件，应力状态、应力单元体，强度理论。

第十章   梁的变形（6学时）

教学内容：梁的挠曲线近似微分方程；用积分法、叠加法计算梁的变形；梁的刚度计算和提高梁的刚度的措施。

教学要求：

1、了解梁变形的两个基本量（挠度和转角）及梁的挠曲线近似微分方程；

2、理解提高梁整体强度的措施；

3、掌握用积分法、叠加法计算梁的弯曲变形，理解梁的刚度条件。

重点：梁的挠度计算及刚度验算。

难点：积分常数的确定；间接叠加法求梁的弯曲变形。

第十一章   杆件在组合变形下的强度计算（6学时）

教学内容：组合变形的概念、斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲的组合变形，单、双向偏心受压柱的强度及截面核心计算。

教学要求：

1、了解组合变形及斜弯曲的概念，偏压杆的截面核心的概念及确定方法；

2、掌握斜弯曲、在轴向力和横向力联合作用下的拉压弯杆件、偏心拉压构件的受力特点、变形特点、应力与强度条件。

重点：偏心拉压时的强度计算。

难点：截面核心的理解。

第十二章   压杆稳定（6学时）

教学内容：稳定性的概念；欧拉公式、欧拉公式的适用范围；经验公式；压杆分类及临界应力总图；压杆的稳定条件及应用。

教学要求：

1、了解稳定、不稳定、临界状态平衡形式，掌握失稳破坏及其特征；

2、理解长度系数、计算长度、长细比，临界应力计算公式的适用范围，超过比例极限时临界应力计算；

3、掌握用欧拉公式计算细长压杆的临界压力和临界应力，压杆稳定的实用计算。

重点：欧拉公式的适用条件及临界力、临界应力的计算，稳定的实用计算。

难点：欧拉公式的适用条件及应用，临界应力总图，稳定的实用计算。

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、本课程和其它课程的联系与分工

本课程是《钢筋混凝土结构》、《砌体结构》、《钢结构》等课程的先行课，它以《高等数学》、《普通物理》等为基础，为后续专业课程奠定基础，其内容在有关建筑结构的专业课程中得到应用。《工程力学1》只讲述结构计算的原理和方法，在荷载方面只作简单说明，在材料上只考虑匀质材料。设计规范的应用，实际荷载情况和实际材料性质的讨论，则是专业课程的内容。

五、建议教材和教学参考书

建议教材：

[1]周国瑾.《建筑力学》（第二版）.2000.同济大学出版社；

[2]李前程.《建筑力学》（第一版）.2004.高等教育出版社；

[3]刘鸣.《工程力学》（第一版）.2004.中国建筑工业出版社。

建议教学参考书：

[1]范钦珊.《工程力学》（第一版）.1998.机械工业出版社；

[2]范钦珊.《工程力学习题指导》（第一版）.2000.机械工业出版社；

[3]贾书惠.《理论力学教程》（第一版）.2004.清华大学出版社；

[4]张如山.《材料力学》（第一版）.1997.中国建筑工业出版社；

[5]单辉祖.《材料力学》（第二版）.2004.高等教育出版社。