《工程力学》的教学采用讲授、练习、自学、集中答疑等多种方法；在教学中要注意理论联系实际，讲解力学概念、原理和定理时，应从生活中的感性认识和生产实践中常见的实际力学问题出发，通过理想的抽象分析的实验观察，进行科学的逻辑推理，得出结论。要指导学生将已学的知识应用到专业理论的学习和生产实习中去，培养学生分析问题和解决问题的能力。

《工程力学》课程标准

课程编号：010005

课程总学时：60学时

课程学分：4.0学分

课程类别：职业基础课

适用专业：机械制造及其自动化、模具设计及制造、数控技术

制定单位：机械工程学院

修定时间：二O一八年一月

一 、课程总述

1.课程性质

本课程是机械制造、模具设计与数控技术等专业的一门职业基础课课程，基本理论在工程实践中广泛应用，它是应用型技术人员从事与机械有关的操作、管理、设计等工作所必修的一门课程。它主要培养学生熟悉机械构件力学建模和理论分析能力，使学生能胜任与力学问题相关的工程设计、实验研究及技术管理等工作。

该课程的前导课程是《机械制图》、《高等数学》，后续课程是《机械设计基础》、《机械设计课程设计》、《机械加工工艺基础》等。通过《工程力学》课程的学习，可以初步掌握如何应用力学规律去分析、解决工程实际中的力学问题，同时也为后续课程的学习打下一个必要的基础。

2.课程设计思路

《工程力学》属于工科类基础理论课程，是理论性强、应用性更强的职业基础课，是一门理论与实际结合密切的课程。工程力学的学习以实际机械构件为力学模型构建理论体系，可以开发学生的机械结构创新设计能力，培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力，并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法。

3.课程目标

课程总体目标：

通过本课程学习，学生能掌握工程力学的理论分析方法，具备构建机械构件的力学模型的能力，能对机械结构进行受力与应力分析，具备机械构件的强度、刚度与稳定性等方面安全设计的能力。

知识目标：

通过本课程学习，学生能掌握物系的受力分析，平衡方程的应用；掌握四种基本变形的强度、刚度计算及组合变形的强度计算；掌握压杆稳定的简单计算。同时，使学生具备职业发展所必需的拓展知识。

能力目标：

通过本课程的学习，学生应具备的能力，如：

（1）会对工程构件和结构进行受力分析，熟练地画出受力图的能力；

（2）会对工程构件进行强度、刚度和稳定性分析，即承载能力分析的能力；

（3）掌握提高工程构件承载能力的途径和方法；

（4）具有一定的将工程力学理论应用于工程实际的能力。

素质目标

通过本课程的学习和训练，使学生掌握开放细致的思维推理方法，具备严谨科学的科研态度，以后工作中能够达到仔细认真、实事求是的工作作风，达到团结合作的团队作风。

4.课程重点、难点

《工程力学》课程主要内容包括静力学分析与构件的强度、刚度与稳定性等安全工作性能分析。静力学部分包括静力学基础、平面力学、空间力学与摩擦；构件性能分析包括拉压剪扭弯四种基本变形的内力计算、强度计算、组合变形的强度计算与压杆的稳定性计算。重点难点分析如下：

单元一    静力学的基本知识

重点：约束与约束反力，受力分析与受力图，力矩与合力矩定理，力偶及其性质。

难点：受力分析与受力图，力矩与合力矩定理，力偶。

单元二    平面力系

重点：平面任意力系的简化，平面力系的平衡，物体系统的平衡。

难点：平面力系的平衡，物体系统的平衡。

单元三    空间力系

重点：力对轴之矩，空间力系的简化和平衡。

难点：空间力系的简化和平衡。

单元四    摩擦

重点：滑动摩擦，有滑动摩擦的平衡问题。

难点：有滑动摩擦的平衡问题。

单元五    拉伸和压缩

重点：拉压杆的内力与截面法，拉压杆横截面上的正应力，拉压杆的强度计算。

难点：截面法，正应力，拉压杆的强度计算。

单元六    剪切

重点：剪切和挤压的实用计算。

难点：剪切和挤压的实用计算。

单元七    扭转

重点：圆轴扭转时的内力、应力，圆轴扭转时的强度计算。

难点：圆轴扭转时的强度计算。

单元八    弯曲

重点：梁弯曲时的内力（剪力、弯矩）、弯矩方程和弯矩图、纯弯曲时横截面上的正应力，梁的弯曲强度计算。

难点：弯矩图、正应力，梁的弯曲强度计算。

单元九    组合变形

重点：拉（压）弯组合和弯扭组合时的强度计算。

难点：拉（压）弯组合和弯扭组合时的强度计算。

单元十    压杆稳定

重点：细长压杆的临界力（欧拉公式），压杆的临界应力，压杆的稳定计算。

难点：临界力，临界应力，压杆的稳定计算。

5.教学学时分配

本课程共60学时, 4学分，讲授56学时，课内实验4学时。

具体学时分配如下表所示：

6.实施建议

6.1教材及参考资料选用

（1）教材选用

选用教材为北京交通大学出版社的《工程力学》教材，或者机械类高职高专规划教材。

（2）参考资料选用

参考教材可以选高等教育出版社的《工程力学》、《理论力学》和《材料力学》等。

陈在铁，机械工程力学，北京：高等教育出版社，2016。

沈养中，建筑力学，北京：高等教育出版社，2014。

单辉祖，材料力学（第4版），北京：高等教育出版社，2016。

6.3 教学方法手段

《工程力学》的教学采用讲授、练习、自学、集中答疑等多种方法；在教学中要注意理论联系实际，讲解力学概念、原理和定理时，应从生活中的感性认识和生产实践中常见的实际力学问题出发，通过理想的抽象分析的实验观察，进行科学的逻辑推理，得出结论。要指导学生将已学的知识应用到专业理论的学习和生产实习中去，培养学生分析问题和解决问题的能力。

6.4考核评价

（1）考核类型

本课程是考试课程。

（2）考核评价方式

本课程结合高等职业教育的特点，考核标准采取形成性评价与总结性评价相结合; 课堂提问、实践操作与课后作业相结合。注重考核学生工程构件为力学模型知识迁移能力与解决方法，检验学生思维创新能力与运用知识综合解决实际问题的职业能力及水平。

课程期末设置考试，对课程重要的知识和能力进行考核，最终成绩以百分制计入学生总评成绩。总评计算方法：笔试成绩70%，实践和平时成绩30%。

二、教学内容和要求

单元一    静力学的基本知识

1.   教学内容

静力学的基本概念，静力学公理，约束与约束反力，受力分析与受力图，合力投影定理，力矩与合力矩定理，力偶及其性质

2.教学要求

（1）理解力的概念、力系、平衡力系、等效力系、合力、平衡、刚体的概念以及静力学公理、约束、约束反力的概念。

（2）熟练掌握各种常见约束反力的画法；受力分析的方法、受力图绘制。

（3）掌握合力投影定理、力矩计算、合力矩定理、力偶及其性质。

单元二    平面力系

1.   教学内容

力线平移定理、平面任意力系的简化，平面力系的平衡，物体系统的平衡，静定与不静定问题的概念。

2.教学要求

（1）理解力线平移定理、平面任意力系的简化、平面任意力系的平衡条件及其他形式、静定与静不定问题的概念，固定端约束。

（2）掌握平面任意力系的合成结果分析，平面汇交力系、平面平行力系、平面力偶系的有关计算。

（3）熟练掌握单个物体受平面任意力系作用、物体系统受平面任意力系作用时的有关计算。

单元三    空间力系

1.   教学内容

力在空间直角坐标轴上的投影，力对轴之矩，空间力系的简化和平衡。

2.教学要求

（1）理解力在坐标轴上的直接投影法、二次投影法。

（2）理解力对轴之矩、空间约束的概念。

（3）掌握空间任意力系的简化和平衡问题。

（4）熟练掌握轴类零件空间平衡问题的有关计算。

单元四    摩擦

1.   教学内容

滑动摩擦，有滑动摩擦的平衡问题，滚动摩擦简介。

2.教学要求

（1）理解滑动摩擦中的静摩力、极限静摩力、动摩力的概念。

（2）了解滚动摩擦力的概念及成因。掌握摩擦角和自锁的概念。

（3）熟练掌握摩擦力大小计算、方向的判断，以及有滑动摩擦的平衡问题的有关计算。

单元五    拉伸和压缩

1.   教学内容

拉伸和压缩的概念，拉压杆的内力与截面法，拉压杆横截面上的正应力，拉压杆的变形，拉伸和压缩时材料的力学性能，拉压杆的强度计算。

2.教学要求

（1）理解变形固体的三个假设、四种基本变形，内力与应力，拉压时材料的力学性能，纵向变形与横向变形。

（2）掌握轴力图绘制，拉压杆横截面上的应力计算、变形计算、虎克定律，拉伸曲线的四个阶段、四个特征点、极限应力与许用应力。

（3）熟练掌握截面法，拉压杆的强度计算。

单元六    剪切

1.   教学内容

剪切和挤压的工程实例、实用计算、剪切虎克定律。

2.教学要求

（1）理解剪切与挤压变形、剪应力互等定理、剪切虎克定律

（2）掌握剪切、挤压的实用计算。

单元七    扭转

1.   教学内容

扭转的概念，圆轴扭转时的内力、应力，圆轴扭转时的强度计算，圆轴扭转时的变形与刚度计算

2.教学要求

（1）理解扭转变形，外力偶矩与扭矩，相对扭转角。

（2）掌握扭矩图绘制，圆轴扭转时的应力计算、变形计算、强度计算、刚度计算、以及极惯性矩与抗扭截面模量计算。

单元八    弯曲

1.   教学内容

基本概念、梁弯曲时的内力（剪力、弯矩）、弯矩方程和弯矩图、纯弯曲时横截面上的正应力、惯性矩和拉弯截面模量、梁的弯曲强度计算、弯曲变形、提高梁的弯曲强度和刚度的措施。

2.教学要求

（1）理解平面弯曲、静定梁的基本形式、剪力和弯矩符号，纯弯曲与横力弯曲，提高梁的弯曲强度和刚度的措施。

（2）掌握截面法，弯矩方程和弯矩图，纯弯曲时横截面上的正应力计算，惯性矩和抗弯截面模量计算，弯曲变形。

（3）熟练掌握梁的弯曲强度计算，叠加法求梁的变形。

单元九    组合变形

1.   教学内容

强度理论简介，组合变形的概念，拉（压）弯组合时的强度计算，弯扭组合时的强度计算。

2.教学要求

（1）理解微元概念、单向应力状态、纯剪应力状态以及三向应力状态。

（2）理解主平面、主应力、最大正应力、最大剪应力概念，理解四种强度理论。

（3）掌握斜弯曲、拉（压）弯组合，熟练掌握弯扭组合。

单元十    压杆稳定

1.   教学内容

压杆稳定的概念，细长压杆的临界力（欧拉公式），压杆的临界应力，压杆的稳定计算，提高压杆稳定措施。

2.教学要求

（1）理解压杆的稳定、欧拉公式、长度系数、有效长度、柔度概念。

（2）掌握临界的应力总图，提高压杆稳定性的措施。

（3）熟练掌握压杆稳定性计算。

三、课内实践教学

1.实践教学内容

2.实践教学目的和基本要求

培养学生的动手实践和创新能力，使学生理解与掌握拉伸和压缩的基本概念，以及低碳钢与灰铸铁在拉伸、压缩的力学性能，观察变形和破坏现象，使学生学会电阻应变测量技术的基本原理和电阻应变仪的使用方法。学会静态电阻应变仪的使用方法、电阻应变测量技术和实验应力分析的基本原理，正确测量矩形截面梁纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，并与理论计算结果比较。

实践一  拉伸与压缩实验

【1】能力培养要求：

培养学生的动手实践和创新能力，使学生理解与掌握拉伸和压缩的基本概念，以及低碳钢与灰铸铁在拉伸、压缩的力学性能，观察变形和破坏现象。学会静态电阻应变仪的使用方法、电阻应变测量技术和实验应力分析的基本原理。

【2】实验内容、目的、要求：

实验内容：

1. 测定低碳钢的弹性模量、拉伸时的屈服应力、抗拉强度、伸长率和断面收缩率；

2. 测定灰铸铁的抗拉强度；

3. 测定低碳钢压缩时的屈服应力；

4. 测定灰铸铁的抗压强度；

5. 观察低碳钢与灰铸铁在拉伸和压缩时的变形和破坏现象，并绘制拉伸图和压缩图；

6. 比较低碳钢与灰铸铁在拉伸和压缩时的力学性能。

目的要求：

学会万能试验机、引伸仪的操作方法和测定材料力学性能的基本方法，测定并比较低碳钢与灰铸铁在拉伸、压缩的力学性能，观察变形和破坏现象。

【3】实验主要配套设备及台（套）数：

万能试验机、引伸仪、游标卡尺、冲击试验机、静态电阻应变仪、载荷传感器、载荷显示仪、材料力学多用电测试验台等共计八台套。

【4】实验报告要求：

实验报告应书写工整，及时完成，内容应包括实验名称、实验目的、实验原理、实验步骤、实验仪器、原始数据记录、数据处理过程、处理结果、结果分析、回答思考题及实验心得体会等。

实践二  矩形截面梁的纯弯曲实验

【1】能力培养要求：

培养学生的动手实践和创新能力，使学生学会电阻应变测量技术的基本原理和电阻应变仪的使用方法。正确测量矩形截面梁纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，并与理论计算结果比较。

【2】实验内容、目的、要求：

实验内容：

1. 学会电阻应变测量技术的基本原理和电阻应变仪的使用方法；

2. 测量矩形截面梁纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，并与理论计算结果比较。

目的要求：

学会静态电阻应变仪的使用方法、电阻应变测量技术和实验应力分析的基本原理，会测量矩形截面梁纯弯曲时横截面上正应力的分布规律并与理论计算结果比较。

【3】实验主要配套仪器设备及台（套）数：

万能试验机、静态电阻应变仪、载荷传感器、载荷显示仪、材料力学多用电测试验台共计五台套等。

【4】实验报告要求：

实验报告应书写工整，及时完成，内容应包括实验名称、实验目的、实验原理、实验步骤、实验仪器、原始数据记录、数据处理过程、处理结果、结果分析、回答思考题及实验心得体会等。

3.实践教材（指导书）、参考书

《工程力学实验》，范钦珊等，高等教育出版社，2006年

4.实践成绩评定与考核方式

4.1考核方法

实验课的考核主要由实验课的实验情况和实验报告完成情况综合评定。

4.2成绩评定

实验课考核成绩确定按优、良、中、及格、不及格五个等级计分。实验课成绩占课程总成绩的10％。

教材选用

选用教材为北京交通大学出版社的《工程力学》教材，或者机械类高职高专规划教材。

工程力学. [M]. 陈国同. 北京：北京交通大学出版社，2018.

工程力学. [M]. 胡如夫. 浙江：浙江大学出版社，2012.

工程力学. [M]. 张凤翔. 北京：机械工业出版社，2009.

本门课程围绕培养技术应用型人才为目标，侧重理论应用教学。以讲清概念、强化应用为教学重点，注重理论基础，强调针对性和实用性。

参考资料选用

参考教材可以选高等教育出版社、机械工业出版社等出版的《工程力学》、《理论力学》和《材料力学》等教材。参考教材如下：

陈在铁，机械工程力学，北京：高等教育出版社，2016。

胡如夫，工程力学，浙江：浙江大学出版社，2012。

严圣平，工程力学，北京：高等教育出版社，2013。

沈养中，建筑力学，北京：高等教育出版社，2014。

单辉祖，材料力学（第4版），北京：高等教育出版社，2016。