《工程力学》课程教学大纲
《工程力学》课程教学大纲
课程名称：工程力学
英文名称：Engineering Mechanics
课程类型：学科平台课
总学时及学分：48学时，3学分
适应对象：交通运输专业
主要先修课程：大学物理、工程材料与热处理
执行日期：2017年9月
一、课程的性质与任务
性质：《工程力学》是交通运输专业的学科平台课。先修课程为大学物理、工程材料与热处理，后继课程为液压与气动、汽车构造。
任务：通过本课程的学习，要求学生系统掌握在许多工程技术领域中广泛的应用的理论力学和材料力学的相关知识，为后续的课程和进一步获得相关知识奠定必要的的理论基础，便于学生在这一广阔发展空间和发展前景的领域从事相关工作。
二、课程的教学目标
通过理论力学的学习掌握静力学的基本知识；通过材料力学的学习，要求学生掌握构件的强度、刚度、稳定性的计算方法，掌握材料力学的基本概念及理论，以及材料的基本性能。为学生学习相关后继课程打下必要的基础。以服务后续专业课程为基础，以提高能力为本位，注重培养学生的综合能力，同时合理控制理论知识，丰富案例，力求突出应用型专业基础学科的实用性和服务性特色。即以应用为目的，以必需、够用为度。
三、教学内容及其基本要求
模块一 工程力学基本概念
教学内容：
1.1静力学力的基本概念
主要讲述力的基本概念以及静力学四大公理。
1.2材料力学力的基本概念
主要讲述材料力学的基本概念并举例。
1.3材料力学基本研究对象及假设
主要讲述材料力学的研究对象是变形固体和三种基本假设，即连续均匀性假设、各向同性假设、变形微小假设。
1.4材料力学基本任务的概念
主要讲述材料力学基本任务是解决强度问题、刚度问题、稳定性问题。
1.5材料力学四种基本变形
主要讲述材料力学基本变形是杆的拉伸与压缩、剪切、圆轴扭转、梁的弯曲。
教学基本要求：要求学生掌握力的概念，掌握静力学四大公理，掌握刚体的概念，熟悉平衡的概念，掌握材料力学基本研究对象的概念，熟悉材料力学基本任务的概念，掌握材料力学四种基本变形的概念，了解其他基本概念。
教学重点：静力学四大公理，刚体的概念，平衡的概念，材料力学基本研究对象的概念，材料力学四种基本变形的概念。
教学难点：静力学四大公理，平衡的概念，材料力学四种基本变形的概念。
模块二 刚体静力学基础
教学内容：
2.1 静力学中力系的概念
主要讲述力系的基本概念并举例。
2.2 静力学中力系的分类
主要讲述力系按照作用线分布分为平面力系及空间力系，以及平面力系及空间力系的分类。
2.3 静力学中受力分析
主要讲述静力学中受力分析基础分析方法、如何绘制受力图。具体步骤为：
取分离体、画主动力、画约束力、检查受力分析图。
2.4 静力学中工程中常见约束类型及相应约束力画法
主要讲述静力学中约束及分析约束力的性质，具体分为：柔性约束、光滑接触面约束、圆柱铰链约束（中间铰链约束、固定铰链支座、活动铰链支座、链杆约束）。
2.5 静力学中力矩
主要讲述静力学中平面力对点之矩的概念、计算公式、合力矩定理。
2.6 静力学中力偶
主要讲述静力学中力偶与力偶矩、力偶的等效条件、力偶的性质、平面力偶系的合成与平衡。
2.7 静力学中平面汇交力系的合成与分解
主要讲述静力学中平面汇交力系的合成与分解的分析方法。
2.8 静力学中平面力系的简化与平衡
主要讲述静力学中平面一般力系中力向一点平移、平面一般力系简化、合力矩定理、平面一般力系平衡方程及应用、物体系统的平衡。
教学基本要求：掌握力系的概念，熟悉静力学中力系的分类，掌握静力学中受力分析基础分析方法和绘制受力图，掌握工程中常见约束概念及其应用类型及相应约束力画法，掌握力矩的概念，熟悉合力矩定理，掌握力偶概念，熟悉力偶的等效条件和力偶的性质，掌握平面力系的合成与分解，掌握平面力系的简化与平衡。
教学重点：静力学中受力分析基础分析方法和绘制受力图，工程中常见约束概念及其应用类型及相应约束力画法，力矩的概念及合力矩定理，力偶概念，平面汇交力系的合成与分解，平面力系的简化与平衡。
教学难点：静力学中受力分析基础分析方法和绘制受力图，工程中常见约束概念及其应用类型及相应约束力画法，力矩的概念及合力矩定理，平面力系的简化与平衡。
模块三 拉伸、压缩与剪切
教学内容：
3.1 轴向拉伸与压缩的基本概念
主要讲述材料力学中拉压杆的基本概念。
3.2 截面法计算杆件轴向拉伸与压缩内力
主要讲述材料力学拉压杆中内力的概念、内力分析与计算方法——截面法、轴力计算法则、轴力图。
3.3 计算杆件轴向拉伸与压缩横截面应力
主要讲述材料力学拉压杆中应力的概念、拉压杆横截面上的正应力。
3.4 拉压杆的变形
主要讲述材料力学拉压杆中变形、线应变、胡克定律、材料拉伸与压缩的力学性质、低碳钢拉伸时的力学性能。
3.5 校核杆件轴向拉伸与压缩时的强度
主要讲述材料力学拉压杆中极限应力、许用应力、安全系数的确定、强度条件、强度问题。
3.6 剪切与挤压变形的基本概念
主要讲述材料力学剪切与挤压变形的基本概念。
3.7 剪切与挤压变形的实用计算
主要讲述材料力学剪切与挤压变形中的剪切实用强度计算、挤压实用强度计算。
教学基本要求：理解轴向拉伸与压缩的基本概念，掌握计算杆件轴向拉伸与压缩横截面应力的方法，即截面法、轴力计算法则、轴力图，熟悉拉压杆的变形特点，掌握胡克定律，掌握校核杆件轴向拉伸与压缩时的强度，掌握剪切与挤压变形的基本概念，掌握剪切与挤压变形的实用计算，掌握校核剪切与挤压变形时的强度。
教学重点：截面法计算杆件轴向拉伸与压缩内力，即截面法、轴力计算法则、轴力图，拉压杆的变形，胡克定律，校核杆件轴向拉伸与压缩时的强度，剪切与挤压变形的实用计算，校核剪切与挤压变形时的强度。
教学难点：截面法计算杆件轴向拉伸与压缩内力，即截面法、轴力计算法则、轴力图，校核杆件轴向拉伸与压缩时的强度，剪切与挤压变形的实用计算，校核剪切与挤压变形时的强度。
模块四 圆轴扭转
教学内容：
4.1 圆轴扭转变形的概念
主要讲述材料力学中圆轴扭转变形的概念，扭转角的概念。
4.2 圆轴扭转变形中外力偶矩的计算
主要讲述材料力学中圆轴扭转变形中外力偶矩的计算方法、公式。
4.3 计算圆轴扭转变形中扭转时的内力
主要讲述材料力学圆轴扭转变形中扭矩的概念、符号、扭矩的计算法则、扭矩图。
4.4 圆轴扭转时的应力
主要讲述材料力学圆轴扭转变形中横截面上的剪应力计算公式、最大剪应力、极惯性矩、抗扭截面模量。
4.5 计算圆轴扭转变形的刚度条件
主要讲述材料力学圆轴扭转变形中圆轴扭转强度条件、应用举例。
4.6 计算圆轴扭转变形的强度条件
主要讲述材料力学圆轴扭转变形中扭转角、单位扭转角、圆轴扭转刚度条件、应用举例。
教学基本要求：掌握圆轴扭转变形的概念，了解扭转角的概念，了解圆轴扭转变形中外力偶矩的计算方法和公式，掌握扭矩的概念、符号、扭矩的计算法则、扭矩图，熟悉剪应力计算公式、最大剪应力、极惯性矩、抗扭截面模量，掌握圆轴扭转强度条件，掌握圆轴扭转变形中扭转角、单位扭转角、圆轴扭转刚度条件。
教学重点：圆轴扭转变形的概念，扭矩的概念、符号、扭矩的计算法则、扭矩图，圆轴扭转强度条件，圆轴扭转变形中扭转角、单位扭转角、圆轴扭转刚度条件。
教学难点：扭矩的计算法则、扭矩图，圆轴扭转强度条件，圆轴扭转刚度条件。
模块五 弯曲
教学内容：
5.1 平面弯曲的概念
主要讲述材料力学中梁的平面弯曲、梁的载荷和约束、静定梁及其分类。
5.2 梁的内力——剪力和弯矩
主要讲述材料力学中计算梁的内力、截面法、梁的内力计算规则。
5.3 剪力方程、弯矩方程、剪力图、弯矩图
主要讲述材料力学中剪力方程和弯矩方程的计算方法、剪力图和弯矩图的绘制方法。
5.4 弯曲强度、弯曲刚度
主要讲述材料力学中弯曲强度和弯曲刚度的简要计算方法。
教学基本要求：熟悉梁的平面弯曲，掌握梁的载荷和约束，熟悉静定梁及其分类，掌握计算梁的内力、截面法、梁的内力计算规则，掌握剪力方程和弯矩方程的计算方法、剪力图和弯矩图的绘制方法，简单了解弯曲强度和弯曲刚度。
教学重点：计算梁的内力、截面法、梁的内力计算规则，剪力方程和弯矩方程的计算方法、剪力图和弯矩图的绘制方法。
教学难点：剪力方程和弯矩方程的计算方法、剪力图和弯矩图的绘制方法。
四、各教学环节学时分配
五、教学建议
本课程的教学环节和内容以培养学生理解和运用工程力学知识分析和解决实际问题的能力为指导思想来进行设计。具体包括以下实施层次：
（1）给出课程教学过程中教学方法、模式和学生学习方法等方面的建议，授课形式以课堂、研讨、实践相结合、课堂授课的方式以板书为主，课件为辅，实验练习方面鼓励和组织学生结合重点章节内容，由学生自主设计、讨论并形成方案，培养学生学以致用、发现问题、分析问题的能力。学生学习本课程课内外时间需完成课下作业。
（2）结合学院大学生创新计划行动，鼓励和组织学生大胆参与课余实践和创新活动。提高大学生理论联系实际、勇于创新的能力。
（3）本课程理论性较强，在课堂上讲练结合，提高学生在教学过程中的参与程度，激发学生学习的积极性和主动性。
六、考核评价方法及要求
期末闭卷考试。
总评成绩=平时成绩+期末考试成绩。
平时成绩包含：作业成绩、课内实训成绩、考勤及听课成绩、创新思维及解决实际问题的能力成绩。平时成绩占30%，期末成绩占70%。
七、教材与主要教学参考资源
教材
1、刘英卫：工程力学，北京理工大学出版社, 2015
参考资料
1、严丽：工程力学，北京理工大学出版社, 2013
2、蒋永敏：工程力学，航空工业出版社, 2010
制定者：赵静 、2017年8月
审核者：王志欣、2017年8月
批准者：沈文涛、2017年8月
