工程力学教学大纲(64学时-已划重点和难点)

《工程力学》教学大纲
总学时： 64 理论课学时： 60 实验课学时： 4
一、课程的性质
本大纲适用于四年制本科化工、轻工、电力、自控、交通工程、管理工程等非机械、土水类 专业。

工程力学是一门重要的技术基础课程， 主要研究机械设备零件及结构构件的设计计算的基 本方法。

二、课程的目的与教学基本要求
本课程是由理论力学的静力学部分和材料力学的基本部分所组成。

通过静力学的学习， 要求学 生熟练掌握构件平衡时的受力分析和计算方法。

通过材料力学的学习， 要求学生熟练掌握杆件的 四种基本变形和组合变形的内力、应力及变形的计算方法，从而解决杆件的强度、刚度和压杆稳 定的问题。

本课程的前修课程为高等数学和物理学，后修课程为机械零件及原理和专业设备课。

教学基本要求：
（1）熟练掌握物体平衡时的受力分析和计算方法。

（2）基本掌握将一般工程零部件或结构简化为力学简图的方法。

（3）牢固树立四种基本变形及组合变形的概念，熟练掌握直杆的受力分析。

（4）熟练掌握杆件在基本变形下的内力、应力、位移及应变的计算，并能应用强度.刚度条 件进行计算。

（5）了解平面几何图形的性质，能计算简单图形的静矩、形心、惯性矩、惯性半径和圆截 面的极惯性矩。

能用平行移轴公式求简单组合截面的惯性矩。

会应用型钢表。

（6）熟练掌握求解简单超静定问题的基本原理和方法，正确建立变形条件，掌握求解轴向 拉压超静定、简单超静定梁问题。

（7）掌握应力状态和强度理论，并能进行组合变形下杆件的强度计算。

（8）掌握常用金属材料的力学性质及测定方法，对电测应力方法有初步认识。

（9）理解剪切的概念，能进行剪切和挤压的实用计算。

（10）正确理解弹性稳定平衡的概念，确定压杆的临界载荷和临界应力，并进行压杆稳定性 计算。

三、课程适用专业
交通工程、交通运输工程、无机非、给排水等专业。

四、 课程的教学内容、要求与学时分配
总绪论：工程力学的任务和主要内容，工程力学在专业中的地位和作用，工程力学的研究对象。

（1学时）
第一部分 静力学（14 学时）
1． 静力学的基本概念（3学时）
静力学的任务及研究对象。

力、刚体、平衡的概念。

静力学公理。

约束，约束的基本类型， 约束反力。

分离体和受力图。

2． 平面汇交力系（3学时）
平面汇交力系合成的几何法，力三角形和力多边形，平面汇交力系平衡的几何条件。

力的分 解，力在坐标轴上的投影，
合力投影定理，平面汇交力系合成的解析法。

平面汇交力系平衡的解析条件和平衡方程。

3． 力矩、平面力偶系（3学时）
力对点的矩。

力偶和力偶矩。

平面力偶的等效性质。

平面力偶系的合成和平衡条件。

4． 平面一般力系（3学时）
力的平移。

平面一般力系向一点简化。

力系的主矢和主矩。

简化结果的分析。

合力矩定理。

平面一般力系的平衡条件和平衡方程。

平衡方程的各种形式。

静定和超静定问题的概念。

物体系 统的平衡。

简单静定平面桁架的内力分析。

5． 空间力系（2学时）
空间力系平衡方程的应用。

平行力系中心和重心。

重心坐标公式，组合形体的重心。

第二部分 材料力学（45 学时）
1． 材料力学的基本概论（2 学时）
材料力学的任务及研究对象；变形固体的概念及基本假设；内力与截面法。

应力与应变的 概念。

2. 杆件的内力与内力图（8 学时）
轴向拉压杆的轴力及轴力图。

功率、转速与外力偶矩的关系。

扭转杆的扭矩及扭矩图。

梁的计算简图。

平面弯曲梁的剪力和弯矩。

弯矩方程和剪力方程。

剪力图和弯矩图。

弯矩、 剪力与分布荷载集度间的关系及其应用；简易法作梁的内力图。

组合变形杆件的内力与内力图。

刚架的内力和内力图。

3. 轴向拉压杆件的强度与变形计算（6学时）
轴向拉压杆横截面和斜截面上的应力。

轴向拉压杆的纵向变形和横向变形计算。

拉(压)刚度。

弹性模量和泊松比。

胡克定律。

轴向拉压杆的强度条件和强度计算。

安全系数与许用应力。

简单拉压超静定问题。

温度应力及装配应力。

4. 材料在拉伸和压缩时的力学性能（2学时）
低碳钢的拉抻试验，应力——应变图及其特征点：比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极 限。

冷作硬化、冷拉时效。

塑性指标：延伸率与截面收缩率。

材料的塑性和脆性的概念。

其他塑性材料在拉伸时的力学性质。

名义屈服极限。

铸铁在拉伸时的力学性质。

低碳钢和铸铁在压缩时的力学性质。

应力集中的概念。

5. 扭转杆件的强度与刚度计算（4 学时） 圆轴扭转时剪应力的计算。

切变模量。

极惯性矩及扭转截面系数。

纯剪切。

剪应力互等定理。

剪切虎克定律。

各向同性材料 E 、G 、μ 间的关系。

圆轴扭转时的变形计算。

扭转刚度。

受扭圆轴的强度条件及刚度条件。

矩形截面杆扭转的问题简介。

6. 应力状态分析及强度理论（4 学时） 应力状态的概念，主应力和主平面。

平面应力状态下应力分析的解析法。

三向应力状态下的最大切应力。

广义虎克定律。

强度理论的概念。

四种常用的强度理论及其相应的强度条件。

7. 平面图形的几何性质（2 学时）
静矩、形心、惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径。

简单组合图形惯性矩的计算。

惯性矩的平行移轴公式。

8. 平面弯曲杆件的应力与强度计算（4学时）
纯弯曲情况下的正应力公式推导。

横力弯曲时梁横截面上的正应力。

弯曲截面系数。

矩形截面梁的切应力，圆形及工字形截面梁的最大切应力。

弯曲正应力强度条件。

弯曲切应力强度条件。

梁的合理强度设计。

等强度梁的概念。

9. 平面弯曲杆件的变形与刚度计算（4学时）
挠度和转角。

梁的挠曲线及其近似微分方程。

用积分法求梁的挠度和转角。

确定积分常数的边界条件和连续性条件。

用叠加法求梁的挠度和转角。

梁的刚度条件与合理刚度设计。

用变形比较法解超静定梁。

10. 组合变形杆件的强度计算（4 学时）
拉伸（压缩）与弯曲组合时的强度计算。

偏心拉（压）的强度计算。

截面核心的概念。

弯曲与扭转组合时的强度计算。

结合莫尔圆理解平面应力状态组合截面惯性矩计算可能用到
11. 联接件的剪切与挤压的工程实用计算（2 学时）
剪切与挤压的概念。

剪切与挤压的工程实用计算。

12. 压杆稳定（3 学时）
稳定平衡与不稳定平衡的概念。

细长压杆临界力的欧拉公式。

杆端不同约束的影响，长度系数。

欧拉公式的应用范围，临界应力，临界应力总图。

压杆柔度。

压杆的稳定条件及实用计算。

安全系数法。

五、教材和主要参考资料
1. 何庭蕙，黄小清，陆丽芳.《工程力学》.广州：华南理工大学出版社，2007
2. 单辉祖，谢传锋. 工程力学. 北京：高等教育出版社，2005
3. 孙训方等. 材料力学（第 4版）（I）. （普通高等教育＂十五＂国家级规划教材）.
北京： 高等教育出版社，2002
4. 单辉祖. 材料力学（第 2版）（I）. （普通高等教育＂十五＂国家级规划教材）. 北
京：高等教育出版社，2004
5. 单辉祖. 材料力学（第 2 版）（II）. （普通高等教育＂十五＂国家级规划教材）. 北
京：高等教育出版社，2004
6. 苏翼林. 材料力学. 天津：天津大学出版社，2003
六、课程考核方式
闭卷笔试；全校统考
附：实验课（分二次共 4 学时）
实验一：低碳钢和铸铁的拉伸、压缩实验。

实验二：纯弯曲梁正应力的电测法；低碳钢和铸铁的扭转实验。