《工程力学》教学大纲
Engineering Mechanics
课程编码：21A43038 学分：2.0 课程类别：专业任选课
计划学时：32 其中讲课：32 实验或实践：0 上机：0
适用专业：水文与水资源工程，地下水科学与工程
推荐教材：范钦珊，《工程力学》，清华大学出版社，2005
参考书目：范钦珊编，《工程力学》，清华大学出版社，2005
冯锡兰编，《工程力学》，北京航空航天大学出版社，2008
程 桢编，《工程力学》，中国计量出版社，2007
课程的教学目的与任务
工程力学是一门技术基础课，它不仅为学习专业课程打下坚实的理论基础，而且为工程构件的设计提供必要的理论基础和计算方法。因此，通过本课程的学习，要求学生能较熟练地进行受力分析，培养学生对结构的受力情况、稳定情况；对构件的强度、刚度和稳定性的问题，具有明确的基本概念、必要的基础知识，比较熟练的计算能力和初步的实验分析能力。为后续有关专业课的教学打下良好的力学基础。
课程的基本要求
1.简单的实际问题（包括工程问题）抽象出理论力学模型；熟悉工程中常见的约束的性质，能根据问题的具体条件从简单的物体系中恰当地选取分离体，并能正确地画出受力图.
2.对平面问题要求熟练；掌掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法，能求点的运动轨迹，并能熟练地求解点的速度和加速度问题；对运动的相对性有清晰的概念，掌握运动的合成和分解的基本方法，能在具体问题中恰当地选取动点和动参考系，并能正确地运用点的速度合成定理和加速度合成定理去求解。
3.理解扭转的概念；掌握剪切虎克定律和剪应力互等定理；掌握圆轴扭转的剪应力及其强度条件；掌握圆轴扭转时的变形及其刚度条件；了解矩形截面杆扭转的主要结果。
4.理解平面弯曲的概念；掌握剪力方程和弯矩方程；掌握剪力图和弯矩图弯矩的绘制；了解叠加法作弯矩图；掌握弯曲时的正应力公截面梁的剪应力；梁的正应力和剪应式；掌握矩形力强度条件；了解提高弯曲强度的措施。
5.理解应力状态、单元体、主应力和主平面的概念；掌握斜截面上的应力，主应力和主平面的确定。；掌握广义虎克定律；了解体积改变比能和形状改变比能；理解强度理论的概念；掌握拉（压）与弯曲组合时应力和强度计算
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）
第一章 静力学基本概念和物体的受力分析 建议学时：4
[教学目的与要求] 掌握静力学公理及推论；掌握常见约束形式及其约束反力特点；掌握物体的受力分析方法和受力图作法。
[教学重点与难点]约束和约束反力；物体的受力分析和受力图。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅
[授 课 内 容]
第一节、力和刚体的概念
1.力的概念
2.刚体的概念
第二节、静力学公理及其推论
1.静力学公理
2.静力学公理的推论
第三节、约束和约束反力
1.约束和约束反力的概念
2.常见约束的约束反力
第四节、物体受力分析和受力图
1.物体的受力分析、作受力图
2.举例说明
第二章 平面力系 建议学时：6
[教学目的与要求]理解静力学基本概念
[教学重点与难点]平面力系的平衡条件；力系简化原理；熟练掌握平面力系的平衡条件，并能解决工程实际问题；平衡方程及其应用。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅。
[授 课 内 容]
第一节、力在轴上的投影和力对点的矩
1.力在轴上的投影
2.力对点的矩
第二节、力偶矩、平面力偶系的简化
1.力偶和力偶矩
2.平面力偶系的简化
第三节、平面力系的简化
1.力线平移定理
2.平面力系的简化
第四节、平面力系的平衡条件和平衡方程式
1.平衡条件和方程式
2.应用举例
第五节、平面力系平衡方程式应用举例
第六节、物系平衡、静定与静不定概念
1.物系平衡概念和静系与静不定概念
2.应用举例
第三章 材料力学基本概念 建议学时：2
[教学目的与要求]掌握材料力学基本概念。
[教学重点与难点]内力、截面法、应力、应变。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅。
[授 课 内 容]
第一节.材料力学的任务
第二节.变形固体及其基本假设
第三节.内力、截面法、应力、应变
第四节.杆件变形的基本形式
第四章 拉伸与压缩 建议学时：5
[教学目的与要求] 掌握直杆受轴向拉伸与压缩时的应力、应变计算及强度交和方法；掌握材料受拉压。
[教学重点与难点]轴向拉压时的强度计箅、变形计算；低碳钢的拉伸力学性能。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅。
[授 课 内 容]
第一节、轴向拉伸与压缩的概念和实例
1.概念
2.实例
第二节、轴向拉伸与压缩时杆件的内力与应力
1.轴力
2.横截面上的应力
第三节、轴向拉伸与压缩时杆件的强度条件及其应用
第四节、轴向拉伸与压缩杆件的变形计算(1/4学时)
1.线应变
2.虎克定律
第五节、简单拉伸压缩的静不定问题
第六节、材料受拉伸和压缩时的力学性能
1.低碳钢拉伸的力学性能
2.其它材料受拉伸的力学性能
3.材料受压缩时的力学性能
第七节、安全系数和许用应力
第八节、应力集中的概念
第五章 拉伸与压缩 建议学时：1
[教学目的与要求]了解剪切与挤压的概念及实用计算。
[教学重点与难点]基本概念、强度计算。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅。
[授 课 内 容]
第一节、剪切的概念及其实用计算
1.内力计算
2.剪应力的实用计算
3.剪切强度计算
第二节、挤压的概念及其实用计算
1.挤压应力的计算
2.挤压强度的计算
第六章 扭转 建议学时：4
[教学目的与要求]掌握杆件扭转变形时应力和变形的计算，强度校核和刚度校核方法。
[教学重点与难点]应力和变形的计算；强度问题和刚度问题。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅。
[授 课 内 容]
第一节、扭转的概念及实例
第二节、纯剪切与剪切胡克定律
1.纯剪切
2.剪切胡克定律
第三节、圆轴扭转时的应力与变形
1.应力分析
2.应变分析
第四节、圆轴扭转的强度与刚度条件
1.强度条件
2.刚度条件
第七章 弯曲内力与强度计算 建议学时：6
[教学目的与要求]掌握弯曲变形的内力计算及内力图画法；掌握弯曲变形的强度计算。
[教学重点与难点]剪力图和弯矩图的画法；弯曲强度条件。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅。
[授 课 内 容]
第一节、平面弯曲的概念和实例
第二节、梁的内力一剪力和弯矩
第三节、剪力图和弯矩图
第四节、载荷集度、剪力和弯矩间的关系
第五节、纯弯曲梁横截面上的正应力
第六节、梁弯曲正应力强度条件及其应用
第七节、弯曲剪应力
第八节、提高梁的弯曲强度的措施
第八章 弯曲变形与刚度计算 建议学时：2
[教学目的和要求] 了解弯曲变形；掌握叠加法求变形；简单静不定梁的解法
[教学重点和难点]叠加法求变形。
[教授方法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅。
[教学内容]
第一节、梁的挠度与转角
第二节、挠曲线的微分方程
第三节、用积分法求梁的变形
第四节、用叠加法求梁的变形
第五节、梁的刚度校核、提高梁的刚度的主要措旌
第六节、简单静不定梁的解法
第九章 应力状态和强度理论 建议学时：2
[教学目的和要求] 理解应力状态的基本概念；掌握平面应力状态的应力分析；掌握四种强度理论。
[教学重点和难点] 平面应力状态应力分析的解析法，强度理论的应用。
[授课方法]以课堂讲授为主，以作业和辅导答疑为辅。
[教学内容]
第一节、点应力状态的概念
第二节、平面应力状态分析一解析法
1.任意斜截面上的应力
2.主平面
3.最大剪应力
4.两个相互垂直截面上应力的关系
第三节、平面应力状态分析的图解法一应力圆
第四节、三向应力状态简介
第五节、广义虎克定律
第六节、强度理论及其应用
撰稿人： 苏晓成 审核人：桑国庆
