海南大学：《工程力学》课程教学大纲（适用专业：土木工程）.pdf

课程名称（中文）：工程力学课程性质：必修课课程属性：专业基础课教材：哈工大理论力学教研室编，《理论力学()》（第六版），高等教育出版社孙训方等编，《材料力学()》（第四版），高等教育出版社学时学分：总学时：84总学分：5 应开课程学期：本科二年级第一学期适用专业：土木工程先修课程：高等数学一，课程的性质和任务工程力学(Engineering Mechanics)是涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术的学科。顾名思义，工程力学是既与工程又与力学密切相关的课程。作为高等工科学校的一门技术基础课，工程力学涵盖了理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容。本课程的任务是使学生掌握自然界及其工程中机械运动最普遍、最基本的规律和研究方法。为学习有关的后续课程打好必要的基础，并使学生初步学会应用工程力学的理论和方法解决一些简单的工程实际问题。本课程作为原"理论力学“和材料力学"的融合，将研究两类机械运动：一类是研究物体的运动，研究作用在物体上的力和运动之间的关系；另一类是研究物体的变形，研究作用在物体上的力和变形之间的关系。二、课程的内容与基本要求本果程总要求是：对两类机械云动（句括平衡）的规律有校系统全面的了醒，掌握相关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用 ,结合课程学习对学生的逻辑思维能力、抽象化能力、文字和图像表达能力及数字计算能力等加以培养。本课程的具体内容和基本要求如下： (一)静力学部分 1. 静力学公理和物体的受力分析教学内容：静力学基本概念，静力学公理，约束与约束力，物体的受力分析和受力图。要求掌握：各种常见约束的性质，对简单的物体系统能熟练地取分离体并画出受力图。平面汇交力系与平面力偶系教学内容：平面汇交力系合成与平衡的几何法，平面汇交力系合成与平衡的解析法，平面力对点之矩的概念及计算，平面力偶。要求掌握：力、力矩和力偶等基本概念及其性质，能熟练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。平面任意力系·重心教学内容：平面任意力系向作用面内一点简化，平面任意力系的平衡条件和平衡方程，物体系的平衡·静定和超静定问题，平面简单桁架的内力计算，重心。要求掌握：各种类型力系的简化方法和简化结果，能熟练地计算主矢和主矩，会应用各种类型的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物体的平衡问题，能熟练地取分离体和应用各种形式的平衡方程求解，求简单桁架内力的节点法和截面法，计算物体电心的各种方法

课程名称（中文）：工程力学 I 课程性质：必修课课程属性：专业基础课教材：哈工大理论力学教研室编，《理论力学（I）》（第六版），高等教育出版社孙训方等编，《材料力学（I）》（第四版），高等教育出版社学时学分：总学时： 84 总学分： 5 应开课程学期：本科二年级第一学期适用专业：土木工程先修课程：高等数学一、课程的性质和任务工程力学（Engineering Mechanics）是涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术的学科。顾名思义，工程力学是既与工程又与力学密切相关的课程。作为高等工科学校的一门技术基础课，工程力学涵盖了理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容。本课程的任务是使学生掌握自然界及其工程中机械运动最普遍、最基本的规律和研究方法。为学习有关的后续课程打好必要的基础，并使学生初步学会应用工程力学的理论和方法解决一些简单的工程实际问题。本课程作为原"理论力学"和"材料力学"的融合，将研究两类机械运动：一类是研究物体的运动，研究作用在物体上的力和运动之间的关系；另一类是研究物体的变形，研究作用在物体上的力和变形之间的关系。二、课程的内容与基本要求本课程总要求是：对两类机械运动（包括平衡）的规律有较系统全面的了解，掌握相关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用，结合课程学习对学生的逻辑思维能力、抽象化能力、文字和图像表达能力及数字计算能力等加以培养。本课程的具体内容和基本要求如下：（一）静力学部分 1. 静力学公理和物体的受力分析教学内容：静力学基本概念，静力学公理，约束与约束力，物体的受力分析和受力图。要求掌握：各种常见约束的性质，对简单的物体系统能熟练地取分离体并画出受力图。 2. 平面汇交力系与平面力偶系教学内容：平面汇交力系合成与平衡的几何法，平面汇交力系合成与平衡的解析法，平面力对点之矩的概念及计算，平面力偶。要求掌握：力、力矩和力偶等基本概念及其性质，能熟练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。 3. 平面任意力系·重心教学内容：平面任意力系向作用面内一点简化，平面任意力系的平衡条件和平衡方程，物体系的平衡·静定和超静定问题，平面简单桁架的内力计算，重心。要求掌握：各种类型力系的简化方法和简化结果，能熟练地计算主矢和主矩，会应用各种类型的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物体的平衡问题，能熟练地取分离体和应用各种形式的平衡方程求解，求简单桁架内力的节点法和截面法，计算物体重心的各种方法

4 摩擦教学内容：滑动摩擦，摩擦角和自锁现象，考虑摩擦时物体的平衡问题，滚动摩阻的概念。要求掌握：滑动摩擦的概念和摩擦力的特征，会求解考虑滑动摩擦时简单物体系统的平衡问题，了解滚阻的概念 (二)材料力学部分： 1. 绪论及基本概念教学纳容：保证构件正常工作应满足的要求，可变形固体的基本假设，杆件的几何特征，杆件变形的基本形式。要求掌握：明确构件强度、刚度和稳定性要求的概念，理解可变形固体基本假设的意义及其合理性，初步了解杆件变形的基本形式。 2.轴向拉伸和压缩教学内容：轴向拉伸和压缩的力学模型，内力和截面法，应力和拉（压）杆内的应力，拉 (压)杆的变形，拉（压）杆内的应变能，材料在拉伸（压缩）时的力学性能，拉（压）杆的强度，应力集中的概念。要求掌握：理解内力、应力、位移、变形及应变、应力集中等基本概念，掌握轴力的计算和轴力图的绘制，理解拉（压）杆横截面上应力的推导方法，掌握横截面、斜截面的应力计算，拉（压）杆内最大正应力和最大切应力的计算，掌握拉（压）杆的变形和（截面或结点的）位移计算的方法，熟练运用强度条件进行强度计算，了解氏碳钢和铸铁的力学性指标及其物理意义， 3.扭转教学内容：扭转的力学模型，薄壁圆筒的扭转，传动轴的传递功率、转速与外力偶矩间的关等直圆杆扭转时的扭矩应力强度条件，等直圆杆扭转时的变形刚度条件等直圆杆扭转时的应变能，等直非圆截面杆的扭转。要求掌握：理解扭转变形、切应力互等定理、自由扭转和约束扭转等基本概念，堂保外力样扭矩的计算和扭矩图的绘制，熟练运用等直圆杆扭转的度条件和刚度条件进行强度和刚度计算，了解矩形截面杆在自由扭转时横截面上切应力的特征。 4 弯曲内力教学内容：对称弯曲的概念及梁的计算简图，梁横截面上的内力分量（剪力与弯矩），剪力图和弯矩图，平面钢架和曲杆的内力图。要求掌握：正确列写剪力方程、弯矩方程。根据剪力方程、弯矩方程作剪力图、弯矩图。熟练运用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系和截面法作梁的剪力图、弯矩图。正确地作刚架的弯矩图。弯曲应力教学内容：弯曲正应力和正应力强度条件，弯曲切应力和切应力强度条件，梁的合理设计。要求掌握：掌握纯弯曲梁正应力公式的推导及其基本假设，掌推确定中性轴位置的条件，矩形截面、圆（环）形截面惯性矩的计算，运用平行移轴定理计算截面的惯性矩，熟练地计算横力弯曲时的正应力，掌握弯曲切应力的计算，正确地区分剪切切应力、扭转切应力和弯曲切应力。 6. 梁弯曲时的位移教学内容：梁的变形与位移，挠曲线近似微分方程及其积分，按叠加原理计算梁的挠度、转角，梁的刚度校核，弯曲应变能。要求掌握：正确地列写梁的挠曲线所满足的微分方程及其边界条件。掌握简支梁在跨中受集中力时和简支梁受均布载荷时的最大挠度和转角的计算公式以及悬臂梁在自由端受集中力时的最大挠度和转角的计算公式。熟练地用叠加原理求梁的变形

4. 摩擦教学内容：滑动摩擦，摩擦角和自锁现象，考虑摩擦时物体的平衡问题，滚动摩阻的概念。要求掌握：滑动摩擦的概念和摩擦力的特征，会求解考虑滑动摩擦时简单物体系统的平衡问题，了解滚阻的概念。（二）材料力学部分： 1. 绪论及基本概念教学内容：保证构件正常工作应满足的要求，可变形固体的基本假设，杆件的几何特征，杆件变形的基本形式。要求掌握：明确构件强度、刚度和稳定性要求的概念，理解可变形固体基本假设的意义及其合理性，初步了解杆件变形的基本形式。 2. 轴向拉伸和压缩教学内容：轴向拉伸和压缩的力学模型，内力和截面法，应力和拉（压）杆内的应力，拉（压）杆的变形，拉（压）杆内的应变能，材料在拉伸（压缩）时的力学性能，拉（压）杆的强度，应力集中的概念。要求掌握：理解内力、应力、位移、变形及应变、应力集中等基本概念，掌握轴力的计算和轴力图的绘制，理解拉（压）杆横截面上应力的推导方法，掌握横截面、斜截面的应力计算，拉（压）杆内最大正应力和最大切应力的计算，掌握拉（压）杆的变形和（截面或结点的）位移计算的方法，熟练运用强度条件进行强度计算，了解低碳钢和铸铁的力学性能指标及其物理意义。 3. 扭转教学内容：扭转的力学模型，薄壁圆筒的扭转，传动轴的传递功率、转速与外力偶矩间的关系，等直圆杆扭转时的扭矩·应力·强度条件，等直圆杆扭转时的变形·刚度条件，等直圆杆扭转时的应变能，等直非圆截面杆的扭转。要求掌握：理解扭转变形、切应力互等定理、自由扭转和约束扭转等基本概念，掌握外力偶矩、扭矩的计算和扭矩图的绘制，熟练运用等直圆杆扭转的强度条件和刚度条件进行强度和刚度计算，了解矩形截面杆在自由扭转时横截面上切应力的特征。 4. 弯曲内力教学内容：对称弯曲的概念及梁的计算简图，梁横截面上的内力分量（剪力与弯矩），剪力图和弯矩图，平面钢架和曲杆的内力图。要求掌握：正确列写剪力方程、弯矩方程。根据剪力方程、弯矩方程作剪力图、弯矩图。熟练运用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系和截面法作梁的剪力图、弯矩图。正确地作刚架的弯矩图。 5. 弯曲应力教学内容：弯曲正应力和正应力强度条件，弯曲切应力和切应力强度条件，梁的合理设计。要求掌握：掌握纯弯曲梁正应力公式的推导及其基本假设，掌推确定中性轴位置的条件，矩形截面、圆(环)形截面惯性矩的计算，运用平行移轴定理计算截面的惯性矩，熟练地计算横力弯曲时的正应力，掌握弯曲切应力的计算，正确地区分剪切切应力、扭转切应力和弯曲切应力。 6. 梁弯曲时的位移教学内容：梁的变形与位移，挠曲线近似微分方程及其积分，按叠加原理计算梁的挠度、转角，梁的刚度校核，弯曲应变能。要求掌握：正确地列写梁的挠曲线所满足的微分方程及其边界条件。掌握简支梁在跨中受集中力时和简支梁受均布载荷时的最大挠度和转角的计算公式以及悬臂梁在自由端受集中力时的最大挠度和转角的计算公式。熟练地用叠加原理求梁的变形

二、课程的内容与基本要求本课程总要求是：对两类机械运动（包括平衡）的规律有较系统全面的了解，掌握相关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用，结合课程学习对学生的逻辑思维能力、抽象化能力、文字和图像表达能力及数字计算能力等加以培养，本课程的具体内容和基本要求如下： (一)材料力学部分 1. 简单的超静定问题教学内容：超静定问题及其解法，拉压超静定问题，扭转超静定问题，简单超静定梁。要求掌握：超静定、超静定次数、多余约束、多余未知力、基本静定系等基本概念，能判定超静定次数、理解超静定问题的基本解法为考虑静力平衡、变形相容和物理关系个方面次或二次以下的超静定问题，能合理地选取基本静定系，正确地列出变形几何方程。 2. 应力状态和强度理论教学内容：平面应力状态的应力分析，主应力，空间应力状态的概念，应力与应变间的关系空间应力状态下的应变能密度，强度理论及其相当应力，莫尔强度理论及其相当应力，各种强度理论的应用。要求掌握：理解一点处应力状态的概念，根据基本变形杆内的应力正确地表示受力构件内点处的应力状态掌平面应力状态下斜截面上的应力、主应力、主平面、最大切应力及其作用面的计算，熟悉应力圆的绘制，通过应力圆掌握平面应力状态的特征，理解强度理论的概念，按材料可能的破坏形式正确选用强度理论。 3. 组合变形及连接部分的计算教学内容：两相互垂直平面内的弯曲，拉伸（压缩）与弯曲，扭转与弯曲，连接件的实用计算法，铆钉连接的计算。要求掌握：构件在组合变形下的计算原理及其限制条件，组合变形下构件强度问题的分析方法与步心的意义，掌握截面杉理解工程实用计箕法的意义，能征确判定剪切面、挤压面及拉伸时危险截面的位 4 压杆稳定教学内容：压杆稳定性的概念，细长中心受压直杆临界力的欧拉公式，不同杆端约束下细长汗临界力的拉么公压杆的长度因数，的应用范围临界应力总图，实际压杆的稳定因数，压杆的稳定计算压杆的合理截面。要求掌握：理解稳定平衡及不稳定平衡、临界压力、临界应力、长度因数和柔度的概念，了欧拉公式的推导过程掌握欧拉公式的应用及欧拉临界力的计算，理解稳定条件、稳足因数的意义，草握玉干的稳定计堂。 5. 弯曲问题的进一步研究教学内容：非对称弯曲梁的正应力，两种材料的组合梁，开口薄壁截面梁的切应力弯曲中心，开口薄壁截面梁约束扭转的概念，平面大曲率杆纯弯曲时的正应力。要求掌握：理解对称弯曲、非对称弯曲与平面弯曲、斜弯曲的概念，运用折算宽度法计算两种材料组合梁的弯曲正应力，理解弯曲中心的概念，了解矩形和圆形截面平面曲杆的弯曲正应力的计算。 6.能量法教学内容：应变能余能，卡氏定理，用能量法解超静定系统。要求掌握：理解应变能、余能的概念，熟练计算线弹性情况下杆件（或杆系）、刚架、曲杆等结构的应变能，理解卡氏第一定理、余能定理和卡氏第二定理的意义，熟练应用卡氏第二定理计算结构的位移，掌握用能量法求解超静定系统的方法

二、课程的内容与基本要求本课程总要求是：对两类机械运动（包括平衡）的规律有较系统全面的了解，掌握相关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用，结合课程学习对学生的逻辑思维能力、抽象化能力、文字和图像表达能力及数字计算能力等加以培养。本课程的具体内容和基本要求如下：（一）材料力学部分 1. 简单的超静定问题教学内容：超静定问题及其解法，拉压超静定问题，扭转超静定问题，简单超静定梁。要求掌握：超静定、超静定次数、多余约束、多余未知力、基本静定系等基本概念，能判定超静定次数、理解超静定问题的基本解法为考虑静力平衡、变形相容和物理关系三个方面、对于二次或二次以下的超静定问题，能合理地选取基本静定系，正确地列出变形几何方程。 2. 应力状态和强度理论教学内容：平面应力状态的应力分析•主应力，空间应力状态的概念，应力与应变间的关系，空间应力状态下的应变能密度，强度理论及其相当应力，莫尔强度理论及其相当应力，各种强度理论的应用。要求掌握：理解一点处应力状态的概念，根据基本变形杆内的应力正确地表示受力构件内一点处的应力状态，掌握平面应力状态下斜截面上的应力、主应力、主平面、最大切应力及其作用面的计算，熟悉应力圆的绘制，通过应力圆掌握平面应力状态的特征，理解强度理论的概念，按材料可能的破坏形式正确选用强度理论。 3. 组合变形及连接部分的计算教学内容：两相互垂直平面内的弯曲，拉伸（压缩）与弯曲，扭转与弯曲，连接件的实用计算法，铆钉连接的计算。要求掌握：构件在组合变形下的计算原理及其限制条件，组合变形下构件强度问题的分析方法与步骤，理解截面核心的意义，掌握截面核心的计算方法，理解工程实用计算法的意义，能正确判定剪切面、挤压面及拉伸时危险截面的位置。 4. 压杆稳定教学内容：压杆稳定性的概念，细长中心受压直杆临界力的欧拉公式，不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式•压杆的长度因数，欧拉公式的应用范围•临界应力总图，实际压杆的稳定因数，压杆的稳定计算•压杆的合理截面。要求掌握：理解稳定平衡及不稳定平衡、临界压力、临界应力、长度因数和柔度的概念，了解欧拉公式的推导过程，掌握欧拉公式的应用及欧拉临界力的计算，理解稳定条件、稳定因数的意义，掌握压杆的稳定计算。 5. 弯曲问题的进一步研究教学内容：非对称弯曲梁的正应力，两种材料的组合梁，开口薄壁截面梁的切应力•弯曲中心，开口薄壁截面梁约束扭转的概念，平面大曲率杆纯弯曲时的正应力。要求掌握：理解对称弯曲、非对称弯曲与平面弯曲、斜弯曲的概念，运用折算宽度法计算两种材料组合梁的弯曲正应力，理解弯曲中心的概念，了解矩形和圆形截面平面曲杆的弯曲正应力的计算。 6. 能量法教学内容：应变能•余能，卡氏定理，用能量法解超静定系统。要求掌握：理解应变能、余能的概念，熟练计算线弹性情况下杆件（或杆系）、刚架、曲杆等结构的应变能，理解卡氏第一定理、余能定理和卡氏第二定理的意义，熟练应用卡氏第二定理计算结构的位移，掌握用能量法求解超静定系统的方法

7.动荷载交变应力教学内容：构件作等加速直线运动或等速转动时的动应力计算，构件受冲击载荷作用时的动应力计算，交变应力下材料的疲劳破坏·疲劳极限，钢结构构件及其连接的疲劳计要求掌握：理解动荷载、动荷因数、交变应力、疲劳破坏和疲劳极限等的概念，应用动静法计算等加速直线运动或等速转动构件的应力和变形，掌握由机械能守恒原理计算受冲击载荷作用构件的应力和变形的方法，了解钢结构构件及其连接在常幅疲芳情况下的疲劳强度校核。 (二)理论力学部分： 1.点的运动学教学内容：矢量法，直角坐标法，自然法。要求掌握：描述点的运动的矢量法、直角坐标法和肌坐标法，掌握求点的运动轨迹的方法，熟练求解与点的速度和加速度有关的问题。 2. 刚体的简单运动教学内容：刚体的平行移动，刚体绕定轴的转动，转动刚体内各点的速度和功加速度，以矢量表示角速度和角加速度·以矢积表示点的速度和加速度要求掌握：理解刚体平动和定轴转动的概念和特征，熟练求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚内各的速度和加速度有关的问题，掌握角速度、角加速度及网体内各点速度和加速度的矢量表示法。 3 点的合成运动教学内容：相对运动牵连运动绝对运动，点的速度合成定理。要求掌握：理解和掌握运动合成和分解的基本概念和方法，掌握点的速度合成定理及其应用。刚体的平面运动教学内容：刚体平面运动的概述和运动分解，求平面图形内各点速度的基点法，求平面图形内各点速度的瞬心法。要求掌握：理解刚体平面运动的概念和特征，熟练应用基点法、瞬心法和速度投影法求解有关速度的问题，对常见平面机构能熟练地进行速度分析。 5. 质点动力学的基本方程教学内容：动力学的基本定理，质点的运动微分方程。要求掌握：建立质点的运动微分方程，求解简单情况下运动微分方程的积分。 6 动量定理教学内容：动量与冲量，动量定理，质心运动定理。要求掌握：理解并能熟练计算动量、冲量，掌握并应用动量定理和质心运动定理求解质点、质点系的动力学问题。动量矩定理教学内容：质点和质点系的动量矩，动量矩定理，刚体绕定轴的转动微分方程，刚体对轴的转动惯量，质点系相对于质心的动量矩定理，刚体的平面运动微分方程。要求掌握：理解和掌握动量矩的概念和计算方法，掌握刚体转动惯量的计算，应用对固定点和质心的动量矩定理及刚体的平面运动微分方程求解质点、质点系的动力学问题。 8.动能定理

7. 动荷载•交变应力教学内容：构件作等加速直线运动或等速转动时的动应力计算，构件受冲击载荷作用时的动应力计算，交变应力下材料的疲劳破坏•疲劳极限，钢结构构件及其连接的疲劳计算。要求掌握：理解动荷载、动荷因数、交变应力、疲劳破坏和疲劳极限等的概念，应用动静法计算等加速直线运动或等速转动构件的应力和变形，掌握由机械能守恒原理计算受冲击载荷作用构件的应力和变形的方法，了解钢结构构件及其连接在常幅疲劳情况下的疲劳强度校核。（二）理论力学部分： 1. 点的运动学教学内容：矢量法，直角坐标法，自然法。要求掌握：描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法，掌握求点的运动轨迹的方法，熟练求解与点的速度和加速度有关的问题。 2. 刚体的简单运动教学内容：刚体的平行移动，刚体绕定轴的转动，转动刚体内各点的速度和加速度，以矢量表示角速度和角加速度•以矢积表示点的速度和加速度。要求掌握：理解刚体平动和定轴转动的概念和特征，熟练求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体内各点的速度和加速度有关的问题，掌握角速度、角加速度及刚体内各点速度和加速度的矢量表示法。 3. 点的合成运动教学内容：相对运动•牵连运动•绝对运动，点的速度合成定理。要求掌握：理解和掌握运动合成和分解的基本概念和方法，掌握点的速度合成定理及其应用。 4. 刚体的平面运动教学内容：刚体平面运动的概述和运动分解，求平面图形内各点速度的基点法，求平面图形内各点速度的瞬心法。要求掌握：理解刚体平面运动的概念和特征，熟练应用基点法、瞬心法和速度投影法求解有关速度的问题，对常见平面机构能熟练地进行速度分析。 5. 质点动力学的基本方程教学内容：动力学的基本定理，质点的运动微分方程。要求掌握：建立质点的运动微分方程，求解简单情况下运动微分方程的积分。 6. 动量定理教学内容：动量与冲量，动量定理，质心运动定理。要求掌握：理解并能熟练计算动量、冲量，掌握并应用动量定理和质心运动定理求解质点、质点系的动力学问题。 7. 动量矩定理教学内容：质点和质点系的动量矩，动量矩定理，刚体绕定轴的转动微分方程，刚体对轴的转动惯量，质点系相对于质心的动量矩定理，刚体的平面运动微分方程。要求掌握：理解和掌握动量矩的概念和计算方法，掌握刚体转动惯量的计算，应用对固定点和质心的动量矩定理及刚体的平面运动微分方程求解质点、质点系的动力学问题。 8. 动能定理