《工程力學(xué)》石油社教學(xué)資料 課程標(biāo)準(zhǔn) 課程標(biāo)準(zhǔn)

PAGEPAGE1《工程力學(xué)》課程標(biāo)準(zhǔn)說明【課程的性質(zhì)】《工程力學(xué)》課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)必修課，是土木工程專業(yè)的主干課程。同時(shí)又為結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、工程設(shè)計(jì)等專業(yè)課程提供必不可少的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；并在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用?！窘虒W(xué)目的】通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系和剛體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法；使學(xué)生對工程設(shè)計(jì)中有關(guān)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等問題具有明確的基本概念，掌握必要的基礎(chǔ)理論同時(shí)具有一定的計(jì)算能力。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用工程力學(xué)的理論和方法，分析、解決工程實(shí)際中的力學(xué)問題的能力，從而為學(xué)習(xí)后繼課程和工程設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。【教學(xué)任務(wù)】根據(jù)“以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為主”的教學(xué)目標(biāo)，本大綱擬定工程力學(xué)的教學(xué)任務(wù)：以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力為主，通過課堂教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握：要求學(xué)生掌握質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系和剛體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法；并對各種桿件的強(qiáng)度、剛度和壓桿穩(wěn)定性的基本問題能夠熟練地分析和計(jì)算。同時(shí)結(jié)合本課程特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)造能力。【教學(xué)內(nèi)容】本課程主要包括緒論、靜力學(xué)基本知識(shí)、平面力系的簡化與平衡、空間力系、材料力學(xué)的基本知識(shí)、軸向拉伸與壓縮、剪切與擠壓、扭轉(zhuǎn)、構(gòu)件截面的幾何性質(zhì)、彎曲內(nèi)力、梁的應(yīng)力與強(qiáng)度、應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論、梁的變形、組合變形、壓桿穩(wěn)定?！窘虒W(xué)原則和方法】教學(xué)原則：突出基本概念、基本理論和基本方法；簡化數(shù)學(xué)推演，強(qiáng)化物理和工程概念；充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段，倡導(dǎo)傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合的教學(xué)模式，師生互動(dòng)，啟發(fā)誘導(dǎo)，激活思維，鼓勵(lì)創(chuàng)新。教學(xué)方法：精講多練、講練結(jié)合，在教學(xué)過程中，以理論講述為主，通過大量習(xí)題鞏固掌握的知識(shí)?！鞠刃拚n程要求】高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前，應(yīng)掌握的數(shù)學(xué)知識(shí)有：解析幾何、矢量代數(shù)的基本運(yùn)算、簡單函數(shù)和復(fù)合函數(shù)的導(dǎo)數(shù)、微分和偏導(dǎo)數(shù)、定積分和不定積分、線積分的概念、一元函數(shù)的極值、二階常系數(shù)線性微分方程的求解等?！緦W(xué)時(shí)分配】序號(hào)內(nèi)容學(xué)時(shí)安排1緒論22靜力學(xué)基本知識(shí)63平面力系的簡化與平衡124空間力系65材料力學(xué)的基本知識(shí)66軸向拉伸與壓縮107剪切與擠壓48扭轉(zhuǎn)89構(gòu)件截面的幾何性質(zhì)610彎曲內(nèi)力611梁的應(yīng)力與強(qiáng)度612應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論613梁的變形614組合變形615壓桿穩(wěn)定6小計(jì)96大綱內(nèi)容緒論：理論力學(xué)的研究對象、主要任務(wù)、內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法。模塊1靜力學(xué)基本知識(shí)【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）掌握剛體、力、平衡等概念及靜力學(xué)基本公理和基本定理。（2）掌握各種常見約束的性質(zhì)，正確表示出其相應(yīng)的約束反力。（3）了解力矩、力偶矩的基本概念，熟練掌握力矩的計(jì)算。（4）掌握力偶的基本性質(zhì)及其推論的內(nèi)容。教學(xué)要求：（1）能正確畫出各種工程結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的受力圖。（2）能正確表示出其相應(yīng)的約束反力。（3）能熟練應(yīng)用力矩及力偶的性質(zhì)解決實(shí)際問題?！緝?nèi)容提要】1.1靜力學(xué)的基本概念1.2靜力學(xué)基本公理1.3約束及約束反力1.4物體的受力圖1.5力矩與合力矩定理1.6力偶及其基本性質(zhì)1.7力的平移定理【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：物體的受力分析教學(xué)難點(diǎn)：約束的特性、物體的受力分析時(shí)，隔離體的選取模塊2平面力系的簡化與平衡【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）掌握平面匯交力系、平面力偶系、平面任意力系的合成（簡化）方法。（2）理解主矢和主矩的概念。（3）熟練掌握平面匯交力系、平面力偶系、平面任意力系的平衡方程及其應(yīng)用。教學(xué)要求：能用平面匯交力系、平面力偶系、平面任意力系的平衡方程解決實(shí)際工程中的基本力學(xué)問題，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力?！緝?nèi)容提要】2.1平面匯交力系2.2平面力偶系2.3平面任意力系2.4考慮摩擦?xí)r的平衡問題【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】：教學(xué)重點(diǎn)：匯交力系合成的幾何法和解析法及兩種情況下的平衡條件；平面力偶的概念。教學(xué)難點(diǎn)：平面力偶的概念模塊3空間力系【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）熟悉力在空間直角坐標(biāo)上的投影。（2）掌握計(jì)算力對軸所產(chǎn)生矩的方法。（3）掌握空間力系的平衡方程。（4）掌握重心的坐標(biāo)公式。教學(xué)要求：（1）能運(yùn)用空間任意力系的平衡方程解決較簡單的空間力系的平衡問題。（2）能將空間力系的平衡問題轉(zhuǎn)化為平面力系的平衡問題進(jìn)行解決。（3）會(huì)計(jì)算組合圖形重心的位置。【內(nèi)容提要】3.1力在空間直角坐標(biāo)軸上的投影3.2力對軸之矩與合力矩定理3.3空間力系的平衡方程3.4物體的重心【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：力對點(diǎn)的矩和對通過該點(diǎn)的軸之矩之間的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：空間力對點(diǎn)、對軸的矩模塊4材料力學(xué)的基本知識(shí)【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）理解構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的基本概念。（2）明確材料力學(xué)的任務(wù)和基本假設(shè)。（3）掌握應(yīng)力與應(yīng)變的概念。（4）掌握桿件變形的基本形式。教學(xué)要求：（1）能牢固掌握構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。（2）牢固掌握內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變等基本概念。（3）能熟練運(yùn)用截面法求桿件截面內(nèi)力?！緝?nèi)容提要】4.1材料力學(xué)的基本概念與基本內(nèi)容4.2材料的基本假設(shè)與桿件的基本變形4.3構(gòu)件的內(nèi)力及截面法4.4應(yīng)力與應(yīng)變【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的概念；變形固體的基本假設(shè)；彈性變形和塑性變形的概念；內(nèi)力、截面法、應(yīng)力、應(yīng)變的概念。教學(xué)難點(diǎn)：本模塊無難點(diǎn)。模塊5軸向拉伸與壓縮【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）了解軸向拉伸與壓縮的概念。（2）熟悉內(nèi)力、應(yīng)力、變形、應(yīng)變的概念。（3）熟練掌握軸向拉（壓）正應(yīng)力公式、胡克定律。（4）掌握材料受拉或受壓時(shí)的力學(xué)性能。（5）牢固掌握拉（壓）桿件的強(qiáng)度計(jì)算公式。教學(xué)要求：（1）能熟練運(yùn)用截面法求內(nèi)力。（2）能熟練掌握軸力圖的繪制方法。（3）能運(yùn)用胡克定律進(jìn)行剛度計(jì)算。（4）能熟練掌握軸向拉（壓）桿的強(qiáng)度計(jì)算方法。【內(nèi)容提要】5.1軸向拉伸與壓縮概述5.2軸向拉（壓）桿的軸力與軸力圖5.3軸向拉（壓）桿截面上的應(yīng)力5.4軸向拉（壓）桿的變形計(jì)算5.5材料在拉伸和壓縮時(shí)的力學(xué)性能5.6軸向拉（壓）桿的強(qiáng)度5.7應(yīng)力集中【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：拉（壓）桿的內(nèi)力、內(nèi)力圖和應(yīng)力的概念及計(jì)算；材料在拉伸和壓縮時(shí)的力學(xué)性質(zhì)；許用應(yīng)力的概念和強(qiáng)度條件，強(qiáng)度方面的三類問題；拉壓桿的變形和位移計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：變截面桿拉（壓）變形及位移的計(jì)算；材料力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)測量及工程應(yīng)用。變形能的計(jì)算；簡單桁架結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)位移的計(jì)算。模塊6剪切與擠壓【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）了解剪切與擠壓的概念。（2）掌握連接件的強(qiáng)度計(jì)算。（3）熟悉剪切胡克定律和剪應(yīng)力互等定理。教學(xué)要求：（1）能對工程中各種常用連接件和連接方式進(jìn)行受力和變形分析。（2）能計(jì)算連接件的應(yīng)力分布。（3）能對常見連接件和連接方式的強(qiáng)度校核。（4）培養(yǎng)應(yīng)用實(shí)用計(jì)算的基礎(chǔ)知識(shí)解決簡單力學(xué)問題的能力。【內(nèi)容提要】6.1剪切與擠壓概述6.2剪切的實(shí)用計(jì)算6.3擠壓的實(shí)用計(jì)算【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：剪切與擠壓的概念；剪切的實(shí)用計(jì)算；擠壓的實(shí)用計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：剪切的實(shí)用計(jì)算；擠壓的實(shí)用計(jì)算。模塊7扭轉(zhuǎn)【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）理解切應(yīng)力互等定理及剪切胡克定律。（2）掌握扭矩的計(jì)算及扭矩圖的畫法。（3）掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算，以及變形和剛度計(jì)算。（4）掌握矩形截面桿自由扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算，以及變形和剛度計(jì)算。教學(xué)要求：（1）能根據(jù)傳動(dòng)軸所傳遞的功率、轉(zhuǎn)速計(jì)算外力偶矩。（2）能夠熟練運(yùn)用截面法計(jì)算圓軸橫截面上的扭矩并繪制扭矩圖。（3）能夠運(yùn)用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算?！緝?nèi)容提要】7.1扭轉(zhuǎn)概述7.2扭矩及扭矩圖7.3剪應(yīng)力互等定理與剪切胡克定律7.4圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力及強(qiáng)度計(jì)算7.5圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形及剛度計(jì)算7.6矩形截面桿扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：扭矩計(jì)算及扭矩圖的繪制；等直圓桿扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上切應(yīng)力的分布規(guī)律及任一點(diǎn)切應(yīng)力的計(jì)算，扭轉(zhuǎn)變形的計(jì)算；危險(xiǎn)截面和危險(xiǎn)點(diǎn)的判斷，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、剛度方面三類問題的求解教學(xué)難點(diǎn)：受多個(gè)外力偶作用的變截面軸的任意兩橫截面間相對扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算。并注意扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算與剛度條件的區(qū)別和危險(xiǎn)截面的判斷。模塊8構(gòu)件截面的幾何性質(zhì)【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）理解截面形心、靜矩、慣性積、慣性矩、慣性半徑等幾個(gè)基本概念。（2）掌握計(jì)算形心位置坐標(biāo)的公式。（3）掌握計(jì)算圓、矩形簡單圖形對形心軸慣性矩的公式。教學(xué)要求：（1）能正確計(jì)算組合圖形的形心坐標(biāo)。（2）能夠熟練應(yīng)用平行移軸定理計(jì)算組合圖形的慣性矩?！緝?nèi)容提要】8.1構(gòu)件截面的靜矩8.2慣性矩、慣性半徑、慣性積和極慣性矩8.3平行移軸公式及其計(jì)算【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：截面幾何性質(zhì)各量的定義式，靜矩與形心的關(guān)系，慣性半徑，慣性矩和慣性積的平移軸定理。教學(xué)難點(diǎn)：轉(zhuǎn)軸公式，組合截面的形心主慣性軸和形心主慣性矩的計(jì)算。模塊9彎曲內(nèi)力【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）了解彎曲變形和平面彎曲的基本概念。（2）牢固掌握剪力、彎矩的概念及其符號(hào)規(guī)定。（3）理解應(yīng)用剪力方程與彎矩方程作內(nèi)力圖的方法。（4）掌握彎矩、剪力、荷載集度間的關(guān)系，以及由此得出的剪力圖和彎矩圖的一些規(guī)律。（5）牢固掌握簡便法畫梁的剪力圖和彎矩圖方法；理解用疊加原理繪制單跨梁彎矩圖的方法。教學(xué)要求：（1）能熟練應(yīng)用截面法直接求出梁任意橫截面的剪力和彎矩。（2）能夠應(yīng)用剪力方程與彎矩方程作內(nèi)力圖。（3）能熟練應(yīng)用簡便法繪制梁的剪力圖和彎矩圖。（4）會(huì)應(yīng)用疊加法繪制單跨梁彎矩圖。【內(nèi)容提要】9.1彎曲內(nèi)力概述9.2剪力和彎矩9.3梁的剪力方程、剪力圖和彎矩方程、彎矩圖9.4用簡捷法繪制梁的剪力圖和彎矩圖【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：繪制梁的剪力圖和彎矩圖，確定最大值出現(xiàn)的位置和數(shù)值，q、Fs、M間的微（積）分關(guān)系，繪制彎矩圖的疊加法，這些也是本章的難點(diǎn)；另一個(gè)重點(diǎn)為平面彎曲正應(yīng)力的分布和計(jì)算，矩形截面彎曲剪應(yīng)力的分布和計(jì)算，平面彎曲梁危險(xiǎn)截面和危險(xiǎn)點(diǎn)的判斷，彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度方面的三類問題教學(xué)難點(diǎn)：用微分關(guān)系和疊加原理作內(nèi)力圖；梁的正應(yīng)力和剪應(yīng)力計(jì)算，梁的危險(xiǎn)截面和危險(xiǎn)點(diǎn)的判斷也是本章的難點(diǎn)。模塊10梁的應(yīng)力與強(qiáng)度【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）掌握純彎曲、橫力彎曲、中性軸、正應(yīng)力、剪應(yīng)力、抗彎截面系數(shù)、抗彎剛度等基本概念。（2）牢固掌握梁彎曲時(shí)的正應(yīng)力公式。（3）熟悉梁橫截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的分布規(guī)律。（4）正確的判斷梁的危險(xiǎn)截面，牢固掌握梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件及其應(yīng)用。（5）了解幾種常見截面剪應(yīng)力情況及剪應(yīng)力強(qiáng)度條件公式。（6）熟悉提高梁的彎曲強(qiáng)度的措施。教學(xué)要求：（1）學(xué)會(huì)計(jì)算矩形截面、工字形截面和圓形截面上梁上各點(diǎn)的彎曲應(yīng)力。（2）能熟練應(yīng)用平面彎曲時(shí)梁正應(yīng)力強(qiáng)度條件解決工程中的三大類問題.（3）會(huì)進(jìn)行剪應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算。（4）能夠采取相應(yīng)的措施提高梁的彎曲強(qiáng)度?！緝?nèi)容提要】10.1彎曲梁橫截面上的正應(yīng)力10.2梁的正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算10.3等值梁橫截面上的剪應(yīng)力計(jì)算公式10.4提高梁彎曲強(qiáng)度的途徑【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：本章的重點(diǎn)是梁的正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算、等值梁橫截面上的剪應(yīng)力計(jì)算公式。教學(xué)難點(diǎn)：梁的正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算。模塊11應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）掌握應(yīng)力狀態(tài)的概念及其研究方法.（2）掌握平面應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力、主平面方位的計(jì)算公式。（3）了解空間應(yīng)力狀態(tài)的概念和空間應(yīng)力狀態(tài)下三個(gè)主應(yīng)力。（4）了解主應(yīng)力跡線的概念、材料的兩種破壞形式、常用的四個(gè)強(qiáng)度理論的觀點(diǎn)。（5）掌握廣義胡克定律。（6）掌握平面應(yīng)力狀態(tài)分析的兩種方法：解析法和圖解法。（7）熟悉用強(qiáng)度理論對一些簡單桿件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。教學(xué)要求：（1）會(huì)從具體受力桿件中截取單元體并標(biāo)明單元體上的應(yīng)力情況。（2）會(huì)計(jì)算平面應(yīng)力狀態(tài)下斜截面上的應(yīng)力及主應(yīng)力。（3）會(huì)計(jì)算復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的線應(yīng)變或正應(yīng)力。（4）會(huì)應(yīng)用強(qiáng)度理論對桿件進(jìn)行強(qiáng)度校核。【內(nèi)容提要】11.1應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論概述11.2應(yīng)力狀態(tài)的分析11.3梁的主應(yīng)力跡線11.4廣義胡克定律11.5強(qiáng)度理論【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲超靜定問題次數(shù)的判定及求解方法。教學(xué)難點(diǎn)：變形協(xié)調(diào)方程模塊12梁的變形【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）了解撓度與轉(zhuǎn)角間的關(guān)系和梁的撓曲線近似微分方程。（2）理解求解梁變形的兩種方法——積分法和疊加法，明確疊加原理的使用條件。（3）掌握梁的剛度條件和相應(yīng)的計(jì)算。（4）熟悉提高粱彎曲剛度的措施。教學(xué)要求：（1）能用疊加法求梁的某些特定截面的轉(zhuǎn)角和撓度。（2）會(huì)對剛度條件進(jìn)行校核。（3）會(huì)采取相應(yīng)的措施提高梁的彎曲剛度。【內(nèi)容提要】12.1梁的變形概述12.2梁的變形計(jì)算12.3梁的剛度計(jì)算【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：截取一點(diǎn)的原始單元體；計(jì)算平面應(yīng)力狀態(tài)下任一斜截面上的應(yīng)力、主平面和主應(yīng)力、最大切應(yīng)力平面和最大切應(yīng)力；廣義虎克定律及其應(yīng)用；復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)變能密度、形狀改變能密度、體積改變能密度的概念和計(jì)算；四個(gè)常用古典強(qiáng)度理論的理論觀點(diǎn)及選用。教學(xué)難點(diǎn)：廣義虎克定律的應(yīng)用和強(qiáng)度理論的選用。模塊13組合變形【教學(xué)目的和要求】教學(xué)目的：（1）了解組合變形的概念。（2）掌握確定組合變形時(shí)危險(xiǎn)點(diǎn)、危險(xiǎn)截面的疊加方法。（3）掌握計(jì)算斜彎曲梁時(shí)的內(nèi)力、應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算的方法。（4）掌握計(jì)算單（雙）向偏心壓縮（拉伸）桿件時(shí)的應(yīng)力分析和強(qiáng)度條件方法。（5）理解截面核心的概念及常見截面的截面核心區(qū)域。教學(xué)要求：（1）會(huì)將組合變形問題分解為基本變形的組合。（2）會(huì)分析斜彎曲、拉（壓彎、偏心拉伸（壓縮）等組合變形桿件的內(nèi)力、應(yīng)力和對桿件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算?！緝?nèi)容提要】13.1組合變形概述13.2斜彎曲梁的正應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算13.3偏心壓縮（拉伸）桿件的正應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)問題】教學(xué)重點(diǎn)：組合變形類型的判斷，斜彎曲、拉伸（壓縮）與彎曲、彎曲與扭轉(zhuǎn)三種組合變