课程编号：

02C0324

课程名称：

工程力学

学分/学时：

4/64（讲课:64）

英文名称：

Engineering Mechanics

大纲执笔人：

许月梅

大纲审核人：

张洪伟

适用专业：

环境工程专业、储运工程专业

先修课程：

高等数学、大学物理

大纲更新时间：

2017年1月

专业毕业要求

指标点

课程教学目标

达成途径

1.2具有解决复杂环境工程问题所需的工程基础知识及其应用能力。

课程教学目标1、2、3

课堂讲授：重点突出、思路清晰、注重师生互动交流，及时掌握学生学习情况，关注每一个学生的学习；

习题讨论：通过习题讨论，激发学生思考分析讨论，由学生完成力学简图的建立和解答。

课堂测验：阶段性的测验，计入课程成绩，促进学生学会分析问题和解决问题，同时有助于学习知识的及时性。内容有静力学、刚体简单运动的动力学和材料力学三部分。静力学部分：受力分析、平衡计算两次测验，刚体简单运动的动力学部分有刚体平移、定轴转动的运动规律，能够利动静法和动能定理解决刚体平移、定轴转动的动力学问题两次测验，材料力学部分轴向拉压杆的强度和变形、扭转杆件的强度和刚度问题、平面弯曲内力图、平面弯曲的强度和刚度问题四次测验。

课后作业：每一节都留保证巩固学习内容的课后作业，并全批全改，及时反馈。

2.2能够针对环境工程问题选择适当的数学模型，并对模型的正确性进行严谨的推理，给出解答。

课程教学目标1、2、3

例题：通过课上例题：引导学生学会将一般构件简化为力学简图的分析能力和解决方案；

习题讨论：通过习题讨论，激发学生思考分析讨论，由学生完成力学简图的建立和解答。

课堂测验：阶段性的测验，计入课程成绩，促进学生学会分析问题和解决问题，同时有助于学习知识的及时性。内容有静力学、刚体简单运动的动力学和材料力学三部分。静力学部分：受力分析、平衡计算两次测验，刚体简单运动的动力学部分有刚体平移、定轴转动的运动规律，能够利动静法和动能定理解决刚体平移、定轴转动的动力学问题两次测验，材料力学部分轴向拉压杆的强度和变形、扭转杆件的强度和刚度问题、平面弯曲内力图、平面弯曲的强度和刚度问题四次测验。

课后作业：每一节都留保证巩固学习内容的课后作业，并全批全改，及时反馈。

1

1.绪论；

1.1静力学基本概念

1.2静力学的基本公理

1.3约束和约束反力

1.4物体的受力分析和受力图

绪论   静力学绪论

了解：工程力学的工程应用和与后继课程的关系，工程力学的任务与研究对象、研究内容、静力学的工程应用和与后继课程的关系，材料力学的工程应用和与后继课程的关系，运动学的工程应用和与后继课程的关系。

掌握：质点、刚体、变形体、力的作用效应、平衡、刚体和力的概念。  等效力系和平衡力系。非自由体，约束，约束的基本类型，二力体，约束反力，分离体。  

牢固掌握：静力学的基本概念和公理(或力的基本性质)；受力分析和受力图。

4

1、2、3

2

2. 平面汇交力系 

2.1力在空间直角坐标轴上的投影

2.2汇交力系的合成

2.3汇交力系的平衡条件

了解：平面汇交力系合成的几何法和平衡的几何条件；

掌握：力在轴上的投影。合力投影定理；平面汇交力系合成的解析法和平衡的解析条件。

牢固掌握：平面汇交力系的平衡方程。

2

1

3

3. 平面力偶系

3.1力对点的矩

3.2力偶

3.3 力偶系的合成和平衡条件

了解：力偶的工程实例及应用。

掌握：  力偶的定义和作用效应；两个同向或反向平行力的合成；力偶和力偶矩；平面内力偶的等效变换和等效条件；平面力偶系的合成和平衡条件。

牢固掌握：平面力偶系平衡条件及其应用。

2

1

4

4. 平面任意力系

4.1 力的平移定理

4.2 平面一般力系向作用面内任一点简化

4.3平面一般力系合成的结果

4.4平面一般力系的平衡条件

4.5物体系的平衡；静定静不定问题

了解：平面力系的工程实例。

掌握：力对点的矩；刚体上力线的平移；平面任意力系向作用面内任一点的简化。力系的主矢和主矩；合力矩定理。

牢固掌握：平面任意力系的平衡条件；平衡方程的各种形式；平面平行力系的平衡方程；静不定问题的概念；物体系的平衡。

6

1、2、3

5

5. 空间一般力系

5.1力对点的矩矢

5.2力对轴的矩

5.3空间一般力系的平衡条件

了解：空间力系的工程实例。

掌握：力对点的矩矢，力对轴的矩，空间一般力系的平衡条件。

2

1

6

6. 重心和摩擦 

6.1平行力系中心和物体重心

6.2摩擦

了解：平行力系中心、重心的意义，摩擦的概念和作用。

掌握：重心质心形心的概念和确定方法，掌握滑动摩擦的库仑定律。

2

1、2

7

7. 材料力学的基本概念

7.1材料力学的任务与基本假设

7.2杆件变形的基本形式

7.3杆件的内力及其计算

7.4应力和应变的概念 胡克定律

了解：材料力学的工程应用和与后继课程的关系，材料力学的任务与研究对象，弹性变形，塑性变形。

掌握：强度，刚度，稳定性，材料力学的基本假设，外力的简化，内力的计算方法，杆件变形的基本形式，胡可定律。

牢固掌握：应力，应变，截面法计算内力。

2

1、2

8

8. 轴向拉伸与压缩

8.1直杆轴向拉伸和压缩时应力和强度条件

8.2直杆轴向拉伸和压缩时变形和刚度条件

8.3材料在拉伸和压缩时的力学性能

8.4安全因数和许用应力

8.5应力集中的概念

8.6拉伸和压缩的静不定问题

1．直杆轴向拉伸和压缩时的应力与强度条件

了解：轴向拉压杆的工程实例及受力变形特点。

掌握：轴力的计算方法；拉压杆横截面上应力公式的推导，拉压杆斜截面上的应力；强度条件。

牢固掌握：轴力图的画法，拉压杆横截面上应力分布规律，强度条件及其应用。

2．直杆轴向拉伸和压缩时变形

了解：分析拉压杆变形的目的和用途，静定问题和静不定问题。

掌握：拉压杆轴向变形公式，横向变形，泊松比，叠加原理。

牢固掌握：拉压杆轴向变形公式的应用。

3．材料拉伸压缩时的力学性能

了解：拉压试件的标准，拉压试验机及其工作原理。

掌握：低碳钢等塑性材料的拉伸和压缩性能，铸铁等脆性材料的拉伸和压缩性能。

牢固掌握：应力—应变曲线，比例极限，弹性极限，弹性模量，屈服极限，s_p0.2,强度极限，卸载定律，延伸率，断面收缩率。

4．安全因素和许用应力

了解：构件失效，强度设计的重要性。

掌握：许用应力，工作应力，安全因素。

5．应力集中问题

了解：应力集中现象和对强度的影响

掌握：应力集中的计算，应力集中因子的确定

6．简单拉压静不定问题

了解：拉压静不定问题的实例。

掌握：拉压杆静不定问题的解题方法，变形协调条件的建立，热应力与初应力。

牢固掌握：拉压杆静不定问题解题方法的应用，热应力与初应力的计算方法和应用。

4

1、2、3

9

9. 扭转

9.1扭转外力和内力的计算

9.2圆轴扭转时应力和强度条件

9.3圆轴扭转时变形和刚度条件

1．扭转外力和内力的计算

了解：圆轴扭转的工程实例及受力变形特点。

掌握：功率、转速与扭力偶矩之间的关系。

牢固掌握： 扭矩的计算及扭矩图的画法。

2．圆轴扭转横街面上的应力与强度条件

了解：扭转失效及扭转极限应力。

掌握：扭转实验与假设，扭转切应力的一般公式的推导，极惯性矩，圆轴扭转的最大切应力，抗扭截面系数。圆轴扭转的强度条件。

牢固掌握：扭转切应力的公式及其应用。圆轴扭转的强度条件的应用。

3．圆轴扭转变形与刚度条件

了解：分析拉圆轴扭转变形的目的和用途。

掌握：圆轴扭转变形公式的推导，闭口薄壁杆的扭转应力，闭口薄壁杆的扭转变形。

牢固掌握：圆轴扭转变形公式和圆轴扭转刚度条件的应用。

4

1、2、3

10

10. 平面弯曲

10.1平面弯曲的概念

10.2平面弯曲的内力计算

10.3剪力图和弯矩图

10.4梁纯弯曲正应力及正应力强度条件

10.5截面图形的惯性矩与平行移轴公式

10.6 直梁弯曲时的切应力及切应力强度校核

10.7梁的弯曲变形及刚度条件

10.8用变形比较法解简单静不定梁

10.9提高梁的承载能力的措施

1．平面弯曲的内力

了解：弯曲实例，弯曲的受力及变形特点。

掌握：剪力，弯矩，剪力方程，弯矩方程，剪力图与弯矩图，剪力、弯矩与载荷集度的微分关系，刚架与曲梁的内力。

牢固掌握：建立剪力方程与弯矩方程的方法，剪力图弯矩图的画法，刚架内力图的画法。

2．弯曲正应力及梁的正应力强度条件

了解：梁的失效形式，弯曲强度与刚度。

掌握：试验与假设，中性层，中性轴，弯曲正应力一般公式的推导，截面的静矩与形心计算，组合截面的静矩与形心计算，简单截面极惯性矩的计算，简单截面惯性矩的计算，惯性矩的平行轴定理,弯曲刚度，最大弯曲正应力，抗弯截面系数。

牢固掌握：弯曲正应力一般公式的公式及其应用，弯曲切应力强度条件及其应。

4．梁的变形及刚度条件

了解：梁弯曲变形的重要性

掌握：挠度，转角，挠曲线，挠度方程和转角方程，挠曲线的近似微分方程；积分法计算梁的位移，边界条件，连续性条件；叠加法。

牢固掌握：叠加法的应用，逐段分析求和法的应用。

5．简单静不定梁

了解：静不定梁的实例。

掌握：多余约束的解除，多余约束反力，静不定梁的相当系统，变形协调条件的建立。

牢固掌握：静不定梁解题方法的应用。

6．提高梁承载能力的措施

掌握：提高梁承载能力的措施。

10

1、2、3

11

11. 复杂应力状态下的强度条件

11.1一点的应力状态

11.2广义胡克定律与应变能密度概念

11.3复杂应力状态时的材料失效准则与强度条件

1．一点的应力状态

了解：应力状态的定义和研究应力状态的意义，三向应力圆

掌握：平面应力状态，斜截面应力的一般公式，平面应力状态的极值应力与主应力，纯剪切状态的最大应力与圆轴扭转破坏。

牢固掌握：平面应力状态斜截面的应力公式及应用；平面应力状态的极值应力公式与主应力公式的应用；复杂应力状态的最大应力，三个主应力，最大切应力。

2．广义胡克定律与应变能密度的概念

了解：应变能密度的表达式，体应变，体积改变能密度，畸变能密度的表达式。

掌握：广义胡克定律，主应力与主应变的关系。

3．复杂应力状态下的材料失效准则与强度条件

了解：材料失效的规律性及实例说明，承压薄壁圆筒实例。

掌握：第一强度理论及强度条件，第二强度理论及强度条件；第三强度理论及强度条件，第四强度理论及强度条件；薄壁圆筒的应力分析，薄壁圆筒的强度条件。

牢固掌握：四个强度条件的应用；薄壁圆筒的强度条件的应用。

4

1、2、3

12

12. 组合变形

12.1组合变形与叠加原理

12.2第一类组合变形 ¾¾ 组合后仍为单向应力状态

12.3第二类组合变形 ¾¾ 组合后为复杂应力状态

1.组合变形与叠加原理

了解：组合变形的工程实例，了解叠加法。

掌握：组合变形分解为基本变形的方法。

2．第一类组合变形——组合后仍为单向应力状态

了解：弯拉（压)组合实例。偏心压缩与截面核心概念，

掌握：弯拉（压）组合、危险截面危险点的确定，弯拉（压)组合最大正应力的确定；偏心压缩概念，偏心压缩横截面上的正应力分布及计算，中心轴方程，截面核心。斜弯曲的概念、斜弯曲危险截面危险点的确定、最大正应力的确定。

牢固掌握：弯拉（压)组合的强度条件及应用，斜弯曲强度条件及应用。

3.第二类组合变形——组合后为复杂应力状态

了解：弯扭组合实例。

掌握：危险截面危险点的确定，弯扭组合变形的强度条件。

牢固掌握：弯扭组合变形的强度条件的应用。

2

1、2、3

13

13. 连接件的强度计算

13.1剪切强度计算

13.2挤压强度计算

了解：连接件的实例及其强度设计的重要性。

掌握：连接件的剪切强度条件和挤压强度条件。

牢固掌握：连接件的剪切强度条件应用和挤压强度条件应用。

2

1、2、3

14

14. 压杆稳定问题

14.1压杆稳定的概念

14.2细长压杆的临界压力与欧拉公式

14.3中、小柔度压杆的临界压力

14.4压杆稳定性的校核

14.5提高压杆稳定性的措施

1．细长压杆的临界载荷

了解：压杆及失稳的实例，临界载荷。

掌握：两端铰支细长压杆临界载荷的欧拉公式，相当长度，长度因数，其他约束情况下细长压杆的临界载荷。

牢固掌握：细长压杆临界载荷的欧拉公式的应用。

2．中、小柔度杆的临界应力

掌握：临界应力与柔度，欧拉公式的适用范围，临界应力的经验公式：直线公式和抛物线公式。

牢固掌握：中、小柔度杆的临界应力经验公式的应用。

3．压杆稳定校核及提高压杆稳定性的措施

掌握：压杆稳定的条件，压杆的合理设计。

牢固掌握：压杆稳定的条件的应用。

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1、2、3

15

15. 点的运动学

15.1质点运动的描述

15.2直角坐标法求点的速度、加速度

15.3自然坐标法求点的速度、加速度

了解：运动学的意义和内容。

掌握：矢量法描述的质点的运动，直角坐标法描述的质点的运动，自然轴系法描述的质点的运动。

1

1、2、3

16

16. 刚体的基本运动

16.1刚体的平移

16.2刚体的定轴转动

16.3转动刚体上各点的速度、加速度

了解：刚体的概念及刚体运动的形式

掌握：刚体平移和定轴转动的定义、特点及规律。

牢固掌握：刚体平移和定轴转动刚体上各点的运动规律。

1

1、2、3

17

17. 动静法 及在刚体平移和定轴转动动力学中的应用

17.1惯性力的概念

17.2达朗贝尔原理，动静法

17.3刚体基本运动惯性力系的简化，动静法的应用

了解：惯性力的概念和工程意义。

掌握：惯性力，动静法。

牢固掌握：刚体基本运动惯性力系的简化及动静法在其上的应用。

6

1、2、3

18

18. 刚体作平移和定轴转动时功能关系的应用

18.1力做功的计算

18.2动能

18.3功能关系及应用

了解：力的功和动能的概念，能量方法分析动力学问题。

掌握：力的功计算的一般表达式。质点系动能。动能定理。

牢固掌握：常见力如重力、弹簧力、作用在定轴转动刚体上力做的功的计算。刚体平移和定轴转动刚体的动能。利用动能定理求解刚体简单运动的动力学问题。

6

1、2、3

成绩组成

考核/评价环节

分值

考核/评价细则

对应的教学目标

平时成绩

50%

平时作业（包括课堂表现等）

30

主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，计算全部作业的平均成绩和课堂学习表现总计30分，计入总成绩。

1、2、3

课堂测验

20

通过随堂测试学生注意力集中度和对新知识的敏感度以及理解与应用能力，综合评价学生的各项能力。总计20分计入总成绩。

1、2、3

期末考试

50%

期末考试卷面成绩

50

根据课程教学目标和学时安排，主要考核工程力学静力学、运动学和材料力学等内容，以卷面成绩的50%计入课程总成绩。考试的题型为：基本概念题和综合应用题。

1、2

指标点

评价依据

评价方法

1.2

期末考试成绩、平时成绩（上课中的回答问题、课堂练习、作业、大作业、研讨课）、课堂测验等。

期末考试成绩占50%、平时成绩（上课中的回答问题、课堂练习、作业、研讨课）如占30%、和课堂测验成绩如占20%，总分100分。

2.2

期末考试成绩、平时成绩（上课中的回答问题、课堂练习、作业、大作业、研讨课）、课堂测验等。

期末考试成绩占50%、平时成绩（上课中的回答问题、课堂练习、作业、研讨课）如占20%、和课堂测验成绩如占30%，总分100分。