《工程力学》课程教学大纲

《工程力学》课程教学大纲

(建筑工程技术、水利水电建筑工程、道路与桥梁工程技术等专业) 一、教学目的

工程力学课程是土建、水利、交通等专业的一门重要的专业基础课,是研究结构受力及构件承载能力的课程,是土建大类各专业工程技术人员必备的知识。它包括理论力学、材料力学和结构力学三部分内容。根据土建大类各专业的人才培养方案，本课程的教学目的是使学生具有对一般工程结构作受力分析的能力,对构件作强度,刚度计算和稳定性校核的能力,了解材料的主要力学性能并具有测试强度指标的初步能力。通过本课程的学习，使学生掌握力学基础知识，具有解决与力学有关的工程技术问题的分析能力、计算能力和实验技能。学习本课程为今后应用于施工实践和学习《建筑结构》、《建筑施工》等后续课程奠定必要的力学基础。 二、教学任务

本课程的教学任务分为三大类：1.理论课教学任务。此任务主要指教师通过课堂教学向学生传授理论知识。2.教学练做课任务。此任务是由教师带领学生结合理论课教学内容，引入具体的工程实例，边讲边练，将学生讨论，教师答疑，课堂总结融入到课堂当中。3.实验实践课任务。此任务包括三个学生亲自动手操作的力学实验，一周的课程综合实训及两天的企业实训，将课堂知识转化为直接生产力，提高学生的实践能力。 三、教学内容结构

本课程的教学教学内容根据专业需要划分为十个教学模块，下设共计30个教学单元。具体见下表

序号 模块一 模块名称 静力学基础知识 教学单元内容 1．静力学公理及受力分析 2．平面力系 1．轴向拉伸或压缩的内力与应力 2．轴向拉伸或压缩的强度与刚度 模块二 轴向拉伸和压缩 模块三 连接件的强度计算及扭转1．连接件的强度计算 的强度刚度计算 2．扭转的强度刚度计算

1．平面弯曲概念及梁的内力计算 模块四 弯曲的强度计算 2．梁的内力图 3．梁的强度计算 1．拉压与弯曲变形 模块五 组合变形 2．偏心压缩 3．斜弯曲 模块六 模块七 压杆稳定 1．压杆稳定 结构计算简图的选取及平1．结构计算简图的选取 面体系几何组成分析 2．平面体系几何组成分析 1．多跨静定梁的内力分析 模块八 静定结构内力分析及位移2．平面刚架的内力分析 计算 3．平面桁架的内力分析 4．静定结构的位移计算 1．超静定结构概述 模块九 超静定结构综述 2．力法 3．位移法 4．力矩分配法 1．校内综合实训一 2．校内综合实训二 3．校内综合实训三 模块十 实验实训 4．校内综合实训四 5．校内综合实训五 6．工程力学实验 5．企业综合实训 四、教学模块目标与任务

模块一 静力学基础 1.教学任务与要求 （1）初步了解工程力学的学习目的、内容和任务 （2）理解平衡、刚体和力的概念。掌握静力学四个公理。 （3）掌握物体的受力分析，画物体受力图。

（4）掌握平面汇交力系的合成，能运用平衡条件求解平面汇交力系的平衡问题。 （5）掌握力矩的计算，理解力偶性质,理解力偶系的合成，学会应用力偶系平衡条件求解支座反力。

（6）理解平面一般力系的简化及简化结果，能较熟练应用平衡方程求解单个物体和物系的约束反力。 2．能力培养目标

（1）掌握平衡、刚体、力、约束的概念。会对物体进行受力分析和画受力图。（2）会计算力在平面直角坐标轴上的投影，会应用平面汇交力系平衡条件解约束反力。

（3）理解力矩、合力矩定理、力偶及其性质。会用平面力偶系的平衡条件计算 约束反力。

（4）会利用平面一般力系平衡方程的三种形式分析物体和物体系的平衡问题。

模块二 轴向拉压杆件强度计算 1.教学任务与要求

（1）了解轴向拉抻与压缩变形的受力特点和变形特点。 （2）理解内力的概念，掌握求内力的截面法及轴力图绘制方法。

（3）理解应力概念，掌握轴向拉抻与压缩杆件横截面上正应力的分布规律及强度条件。

（4）虎克定律及轴向拉压杆的变形计算方法。

（5）低碳钢、铸铁材料的应力—应变图及其主要特征。了解塑性材料和脆性材料在机械性能上的主要差异；掌握极限应力，许用应力和安全系数的概念。 2．能力培养目标

（1）掌握轴向拉伸与压缩杆件轴力计算、轴力图的绘制及应力计算，具备应用强度条件进行三方面强度计算的能力。

（2）掌握轴向拉抻与压缩杆件的变形计算，具备应用拉压杆变形公式进行变形计算的能力。

模块三 连接件的强度计算及扭转的强度刚度计算 1.教学任务与要求 （1）了解剪切变形、挤压变形的受力特点和变形特点。 （2）掌握剪切面、挤压面的特征及其计算方法。

（3）掌握连接件的实用剪切和挤压强度计算。 （4）了解圆轴扭转变形的受力特点和变形特点；掌握极惯性矩的计算公式，掌握扭转时的内力计算及扭矩图的绘制方法；掌握扭转圆轴的强度、刚度条件及应用方法。

（5）理解扭转圆轴横截面上应力分布规律及各点应力计算公式。 2．能力培养目标 （1）掌握连接件的剪切、挤压强度的实用计算方法。 （2）掌握扭矩计算及扭矩图的绘制方法；掌握扭转圆轴的应力计算及强度计算。

模块四 弯曲的强度计算 1.教学任务与要求

（1）了解弯曲变形的受力特点、变形特点和平面弯曲的概念。

（2）掌握梁平面弯曲梁的内力----剪力和弯矩的概念及计算；掌握弯矩、剪力和分布荷载集度之间的微分关系及其在绘制剪力图、弯矩图中的应用。 （3）掌握惯性矩、极惯性矩、惯性半径的概念及计算,平行移轴公式及常见组合截面的惯性矩计算。

（4）掌握梁横截面上的正应力、剪应力的分布规律及其计算公式；掌握正应力和剪应力的强度条件及其应用。 2．能力培养目标

（1）熟练掌握直接法计算梁指定截面内力及用简捷法绘制梁内力图。 （2）能用平行移轴公式计算组合图形的形心主惯性矩。

（3）熟练掌握梁横截面上的正应力计算公式，能应用正应力强度条件进行正应力强度计算；掌握常见截面的梁横截面上最大剪应力计算公式及其强度计算。

模块五 组合变形 1.教学任务与要求

（1）理解组合变形的概念 （2）掌握解决组合变形的基本方法，会判断常见的组合变形形式 （3）掌握拉伸（压缩）与弯曲变形强度计算方法 （4） 掌握偏心压缩变形强度计算方法 2．能力培养目标 （1）熟练掌握组合变形的基本分析方法，能联系工程实例分析和解决两类组合

（5） 掌握斜弯曲变形强度计算方法

变形问题。 （2）能运用组合变形知识解决工程实际问题

模块六 压杆稳定 1.教学任务与要求

（1）理解压杆失稳和临界力的概念。 （2）掌握压杆的临界力计算。

（3）能用折减系数法计算压杆的稳定问题。 2．能力培养目标

（1）会用欧拉公式计算压杆的临界力和临界应力。能用折减系数法对压杆进行稳定计算。

模块七 结构计算简图的选取及平面体系几何组成分析 1.教学任务与要求

（1）掌握结构计算简图的选取方法。 （2）理解体系自由度,约束的概念。

（3）掌握几何不变体系的组成规划,能对简单体系作几何组成分析。 （4）了解静定与超静定结构概念。 2．能力培养目标

（1）会画较简单的实际结构的计算简图。 （2）理解几何不变体系的组成规则。 （3）能对平面体系进行几何组成分析。

模块八 静定结构的受力分析及位移计算 1.教学任务与要求

（1）掌握多跨静定梁的内力计算和内力图的绘制。

（2）掌握桁架的内力计算和内力图的绘制。

（3）掌握刚架的内力计算和内力图的绘制。 （4）了解虚功原理,以及用单位荷载法求静定结构的位移。 （6）了解支座沉陷和温度变化引起的位移计算方法。 2．能力培养目标

（1）会绘制多跨静定梁、静定平面刚架、静定平面桁架的内力图。

（5）掌握图乘法求解静定结构的位移计算方法。

（2）能用图乘法解静定结构的位移及静定结构由于支座移动和温度变化引起位移计算。

模块九 超静定结构综述 1.教学任务与要求

（1）了解静定结构和超静定结构的特点 （2）理解力法原理和力法典型方程。

（3）掌握力法计算一次和二次超静定结构的方法。。

（4）位移法的概念,基本未知量,转角位移方程。 （5）掌握位移法的基本原理及解超静定结构的方法。 （6）掌握应用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。 2．能力培养目标

（1）会确定超静定结构的次数。会用力法对超定结构进行内力计算、对称性的

利用、支座移动的计算。 （2）能用位移法对无结点线位移和有结点线位移结构进行内力计算。 （3）会用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架的内力。

模块十 实验实训 1.教学任务与要求

（l）了解万能试验机的构造和工作原理。

（2）观察低碳钢和铸铁在实验中的变形和破坏情况。

（3）测定拉压时低碳钢的屈服极限、强度极限、延伸率、截面收缩率、铸铁的强度极限。

（4）了解电测法的原理，掌握电阻应变仪的使用方法。

（5）测定纯弯曲梁横截面上正应力的大小及分布规律,验证梁的正应力公式。 （5）运用所学理论知识完成一周的五个课程实训任务。

（6）参加企业实训，在实际工程结构中巩固所学知识。 2．能力培养目标

通过实验实训使学生巩固所学的基本理论知识,掌握测定材料力学性质的基本方法和技能,了解实验应力分析的基本概念,并掌握用实验验证力学理论的方法,培养学生的动手实践能力和科学的工作态度。

五、课程学时分配建议 序号 模块一 教学单元内容 1．静力学公理及受力分析 2．平面力系 1．轴向拉伸或压缩的内力与应力 2．轴向拉伸或压缩的强度与刚度 1．连接件的强度计算 2．扭转的强度刚度计算 1．平面弯曲概念及梁的内力计算 模块四 2．梁的内力图 3．梁的强度计算 1．拉压与弯曲变形 模块五 2．偏心压缩 3．斜弯曲 模块六 1．压杆稳定 模块七 1．结构计算简图的选取 2．平面体系几何组成分析 1．多跨静定梁的内力分析 模块八 2．平面刚架的内力分析 3．平面桁架的内力分析 4．静定结构的位移计算 1．超静定结构概述 2．力法 模块九 3．位移法 4．力矩分配法 1．校内综合实训一 模块十 3．校内综合实训三 4．校内综合实训四 5．校内综合实训五 2．校内综合实训二 理论课 教学练做课 实验实践课 4 4 4 4 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 6 6 6 6 6 模块二 模块三

6．工程力学实验 合 计

六、教学方法

7．企业综合实训 136学时 6 10 教学方法是“为达到教学目的，实现教学内容，运用教学手段而进行的，由教学原则指导的，一整套方式组成的，师生相互作用的活动”。教学手段则是师生教学互相传递信息的工具、媒体或设备。每种教学方法其都有优越性和局限性。工程力学课程在教学方法选择上根据教学任务，教材内容的特点采取不同的教学方法，包括讲演教学、辅助教学、综合练习、实验教学、观察教学，并根据不同的教学方法采用不同的教学手段。 1．演讲教学

演讲教学是工程力学最重要的一种教学方法。采用现代化教学手段，录像、教学课件、多媒体动化效果等作用于学生的感官系统，使此教法显示了巨大的优越性。最突出地表现在：大大提高传授和学习知识技能的效率和质量；提高了教学的功能，包括促进教师智力水平的提高。 2．辅助教学

辅助教学开发充分发挥网络和多媒体的作用，学习资源丰富，内容包括课堂讲授的教学日历、学习指导、解题方法及习题详解、自测题、习题库、综合练习等。配有flash动画和录像及大量的图片、工程实例、力学发展动向等资料，将视频、动画、图片、文本组成一个教学系统，对工程力学课程实行较完美的“课程整合”。 3．综合练习

综合练习是学生完成的实践练习，是学生所学力学知识的综合应用。我们根据工程实例选择的大作业练习题，使技术基础课与专业课之间加深了紧密的内在联系，这不仅符合课程的理论教学应服从专业培养目标的要求，也有利于学生对所掌握理论知识的实际应用。 4．实践教学

让学生亲自参与设计。选取实际结构，从绘制计算简图，定截面形状和尺寸，到结构的内力计算和强度计算。通过这种练习，不但可以理解计算步骤，还可以培养学生的应用能力，有效地促进其知识向能力的转换。 5．实验教学

实验是本课程教学过程中必不可少的实践教学环节，实验教学是整个教学工作的有机组成部分，它的基本任务是对学生进行科学实验基本技能的训练，通过实验教学，加深学生对所学理论的理解，培养学生进行科学实验和工作的能力及严肃认真的科学态度和求真务实的工作作风。

6．观察教学

通过企业实训安排教学认识实习，使学生观察实体结构及结构的受力情况、计算简图的选取、内力的计算方法、强度计算等内容，非常利于学生掌握理论知识的实际应用。