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理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求(试行)(Ⅰ)
2014年07月25日 工程力学, 理论力学 暂无评论
理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求(试行)(Ⅰ)
2009-09-01 07:37

力学基础课程教学基本要求(试行)

 

(Ⅰ)

 

力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会

 

 

为了进一步推动高等教育教学改革,不断提高人才培养质量,教育部高等教育司组织理工科各教学指导委员会以研究课题立项的方式,开展各学科专业发展战略研究,制定学科专业教学规范和编制课程教学基本要求,引导高等学校学科专业的教学改革和建设,指导学科专业评估。

 

2003年12月根据教育部高等教育司《关于理工科各教学指导委员会研究课题立项的通知》(教高司函[2003]141号)文件精神,2000—2005年教育部高等学校非力学专业力学基础课程教学指导分委员会在高教司的指导下,立项研究制定非力学专业力学基础课程(理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学与水力学)教学基本要求,并完成了各门课程的教学基本要求的初稿。2006年教育部新一届教学指导委员会成立后,2006—2010年教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会按照教育部高教司《关于批准高等理工教育教学改革与实践项目立项的通知》(教高司函[2005]246号)文件精神,立项进一步修订力学基础课程教学基本要求。2007年7月19日教育部高等教育司又召开了高等学校理工科教学指导委员会专业规范研制工作会议,部署理工科专业规范及基础课程教学基本要求研制工作。力学基础课程教学指导分委员会根据会议精神,在上一届教指委研究成果的基础上,充分征求不同层次学校第一线教师的意见及有丰富教学经验的专家的意见,对非力学专业力学基础课程的教学基本要求做了进一步完善。这里印发的《理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求》(试行)(以下简称《基本要求》)就是由两届力学基础课程教学指导分委员会历时5年制定的12份教学指导性文件。

 

研制指导性专业规范与教学基本要求是推动教学内容和课程体系改革的切入点,是研究本科专业教学内容应该达到的基本要求。力学教学指导委员会充分考虑《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》的要求,并且把多年来的教学改革成果吸收到专业规范与教学基本要求中,以期推动教学内容和课程体系不断改革,形成专业建设和教学改革的新机制。

 

《基本要求》是教育部下文指示批准教学指导委员会立项编制的教学指导性文件,是对非力学专业力学基础课程教学的最低要求,在每门课程的教学基本要求中都给出了课程的建议学时,供各高等学校在制定课程教学计划时作为参考的依据,希望各高校力学基础课程的学时都不低于这一建议学时数。不同层次的学校在最低要求的基础上增加本校的要求,制定本校的教学的质量标准,体现本校的办学定位和办学特色。

 

 

 

“理论力学”课程教学基本要求

 

(A类)

 

 

一、课程的性质和任务

 

理论力学是各门力学课程的基础,同时是一门对工程对象进行静力学、运动学与动力学分析的技术基础课,在诸多工程技术领域有着广泛的应用。本课程的任务是使学生掌握质点、质点系、刚体和刚体系机械运动(包括平衡)的基本规律和研究方法,为学习相关的后继课程以及将来学习和掌握新的科学技术打好必要的基础;使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析、解决一些简单的工程实际问题;结合本课程的特点,培养学生科学的思维方式和正确的世界观,培养学生的相关能力。

 

二、课程的基本内容与要求

 

基本部分

 

(一)静力学

 

1.掌握工程对象中力、力矩、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,以及力偶矩及其投影。

 

2.掌握约束的概念和各种常见约束力的性质。能熟练地画出单个刚体及刚体系的受力图。

 

3.掌握各种类型力系的简化方法和简化结果,包括平行力系中心的概念及其位置计算的方法。掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性质。能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。

 

4.掌握各种类型力系的平衡条件。能熟练利用平衡方程求解单个刚体和刚体系的平衡问题。了解结构的静定与静不定概念。

 

5.掌握滑动摩擦、摩擦力和摩擦角的概念,了解滚动摩阻的概念。能熟练地求解考虑滑动摩擦时简单刚体系的平衡问题。

 

(二)运动学

 

1.掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法,会求点的运动轨迹,并能熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。

 

2.掌握刚体平移和定轴转动的概念及其运动特征,以及定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度的矢量表示法。能熟练求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度有关的问题。

 

3.掌握运动合成与分解的基本概念和方法。掌握点作复合运动时的速度合成定理与加速度合成定理及其应用。

 

4.掌握刚体平面运动的概念及其特征,掌握速度瞬心的概念及其确定方法。能熟练求解与平面运动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度有关的问题。

 

5.会综合判定平面机构各构件的运动特征,并会对其进行与角速度、角加速度以及各点的速度和加速度有关问题的分析。

 

(三)动力学

 

1.掌握建立质点运动微分方程的方法,以及质点动力学基本问题的求解方法。

 

2.掌握刚体转动惯量的计算。了解刚体惯性积和惯性主轴的概念,会判定简单情况下刚体的惯性主轴。

 

3.能熟练计算质点系与刚体的动量、动量矩和动能;并能熟练计算冲量、冲量矩、力的功和势能。

 

4.掌握动力学普遍定理(包括动量定理、质心运动定理、对固定点和质心的动量矩定理、动能定理)及相应的守恒定律,并能熟练综合应用。

 

5.掌握建立刚体平面运动动力学方程的方法。会应用刚体平面运动微分方程求解有关简单问题。

 

6.掌握达朗贝尔惯性力的概念,掌握刚体平移、具有质量对称面的刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系的简化方法及简化结果计算。掌握质点系达朗贝尔原理(动静法),并会综合应用。了解定轴转动刚体动约束力的概念及其消除条件。

 

7.掌握虚位移、虚功、自由度、广义坐标和理想约束的概念。掌握质点系虚位移原理,并会综合应用。

 

专题部分

 

(一) 刚体定点运动

 

1.掌握刚体定点运动欧拉角、角速度矢量和角加速度矢量的概念。会计算与定点运动刚体角速度与角加速度及刚体上点的速度和加速度有关的问题。

 

2.掌握建立刚体定点运动欧拉动力学方程的方法。了解陀螺近似理论、陀螺力矩和陀螺效应的概念。

 

(二) 碰撞问题

 

1.掌握碰撞问题的特征及其简化条件。掌握恢复因数概念。

 

2.会求解两物体对心碰撞以及定轴转动刚体和平面运动刚体的碰撞问题。

 

(三) 离散系统的振动

 

1.能熟练计算单自由度线性系统振动的频率,了解系统的幅频特性。

 

2.掌握建立二自由度线性系统振动微分方程的方法。了解主振型、主振动和主坐标的概念。

 

3.了解临界转速、隔振和动力减振的概念。

 

(四) 运动学问题过程分析

 

1.掌握刚体运动的位形、速度与加速度的概念。掌握刚体上点的运动与刚体运动间的关系。

 

2.掌握建立刚体系位形、速度与加速度运动学约束方程的方法。

 

3.会应用刚体系运动学过程分析方法。

 

(五) 动力学问题过程分析

 

1.掌握用第一类拉格朗日方程建立刚体系封闭动力学方程的概念。

 

2.会应用动力学过程分析的方法。

 

3.了解拉格朗日乘子与理想约束力的关系。

 

(六) 非惯性系下的动力学

 

1.掌握非惯性系下惯性力的概念,会应用非惯性系下质点动力学基本方程。

 

2.了解非惯性系下质点系(刚体)动力学普遍定理(包括动量定理、动量矩定理)及其应用。

 

(七)第一类拉格朗日方程

 

1.掌握系统位形、速度与加速度约束方程的概念及建立的方法。

 

2.掌握建立质点系或刚体的第一类拉格朗日方程。

 

3.会应用第一类拉格朗日方程。

 

(八) 第二类拉格朗日方程

 

1.掌握广义力、拉格朗日函数的概念,并会计算广义力和拉格朗日函数。

 

2.会应用第二类拉格朗日方程。

 

3.会求第二类拉格朗日方程的首次积分。

 

(九) 哈密尔顿原理

 

1.掌握变分的概念。掌握哈密尔顿原理。

 

2.掌握正则变量的概念。会应用哈密尔顿方程。

 

三、能力培养的要求

 

结合本课程的特点,使学生在以下能力上得到培养:

 

1.建模能力:具有将简单实际问题抽象成为质点、质点系、刚体或刚体系力学模型的能力,并具有根据力学基本原理建立相应数学模型的能力。

 

2.分析能力:具有对力学模型的静力学、运动学与动力学性态进行定性与定量分析的能力。

 

3.自学能力:具有借助理论力学教材与相关参考资料自主学习本课程相关知识的能力。

 

四、几点说明

 

1.理论力学课程教学基本要求(A类)适用于航空、航天、机械、土木、动力、水利、车辆、采矿、船舶、港口航道及海岸工程等类专业。其教学基本要求包括基本部分和专题部分。上述专业除必修基本部分全部内容外,还需至少选择必修两个专题内容。

 

2.应注意加强实践性教学环节。习题课、讨论课及其他实践性教学环节在学时上应有适当比例。要保证课外习题和作业的数量与难度。鼓励各校创造条件开设实验课。

 

3.教学基本要求中对各部分内容的要求程度由高到低分为三个层次:第一层次是“掌握”、“熟练”;第二层次是“会”;第三层次是“了解”。

 

4.在教学中应科学地采用多种教学媒体,充分利用试题库,有效运用现代化教学手段。

 

5.建议学时:教学基本要求中的基本部分建议64学时;专题部分建议16学时。

 

 

 

“理论力学”课程教学基本要求

 

(B类)

 

 

一、课程的性质和任务

 

理论力学是各门力学课程的基础,同时是一门对工程对象进行静力学、运动学与动力学分析的技术基础课,在诸多工程技术领域有着广泛的应用。本课程的任务是使学生掌握质点、质点系、刚体和刚体系机械运动(包括平衡)的基本规律和研究方法,为学习相关的后继课程以及将来学习和掌握新的科学技术打好必要的基础;使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析、解决一些简单的工程实际问题;结合本课程的特点,培养学生科学的思维方式和正确的世界观,培养学生的相关能力。

 

二、课程的基本内容与要求

 

基本部分

 

(一)静力学

 

1.掌握工程对象中力、力矩、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,以及力偶矩及其投影。

 

2.掌握约束的概念和各种常见约束力的性质。能熟练地画出单个刚体及刚体系的受力图。

 

3.掌握各种类型力系的简化方法和简化结果,包括平行力系中心的概念及其位置计算的方法。掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性质。能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。

 

4.掌握各种类型力系的平衡条件。能熟练利用平衡方程求解单个刚体和刚体系的平衡问题。了解结构的静定与静不定概念。

 

5.掌握滑动摩擦、摩擦力和摩擦角的概念。能熟练地求解考虑滑动摩擦时简单刚体系的平衡问题。

 

(二)运动学

 

1.掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法,会求点的运动轨迹,并能熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。

 

2.掌握刚体平移和定轴转动的概念及其运动特征,以及定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度的矢量表示法。能熟练求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度有关的问题。

 

3.掌握运动合成与分解的基本概念和方法。掌握点作复合运动时的速度合成定理与加速度合成定理及其应用。

 

4.掌握刚体平面运动的概念及其特征,掌握速度瞬心的概念及其确定方法。能熟练求解与平面运动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度有关的问题。

 

(三)动力学

 

1.掌握建立质点运动微分方程的方法,以及质点动力学基本问题的求解方法。

 

2.掌握刚体转动惯量的计算。了解刚体惯性积和惯性主轴的概念,会判定简单情况下刚体的惯性主轴。

 

3.能熟练计算质点系与刚体的动量、动量矩和动能;并能熟练计算冲量、冲量矩、力的功和势能。

 

4.掌握动力学普遍定理(包括动量定理、质心运动定理、对固定点和质心的动量矩定理、动能定理)及相应的守恒定律,并能熟练综合应用。

 

5.掌握建立刚体平面运动动力学方程的方法。会应用刚体平面运动微分方程求解有关简单问题。

 

6.掌握达朗贝尔惯性力的概念,掌握刚体平移、具有质量对称面的刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系的简化方法及简化结果计算。掌握质点系达朗贝尔原理(动静法),并会综合应用。了解定轴转动刚体动约束力的概念及其消除条件。

 

专题部分

 

(一) 虚位移原理

 

掌握虚位移、虚功、自由度、广义坐标和理想约束的概念。掌握质点系虚位移原理,并会综合应用。

 

(二) 碰撞问题

 

1.掌握碰撞问题的特征及其简化条件。掌握恢复因数概念。

 

2.会求解两物体对心碰撞以及定轴转动刚体和平面运动刚体的碰撞问题。

 

(三) 离散系统的振动

 

1.能熟练计算单自由度线性系统振动的频率,了解系统的幅频特性。

 

2.掌握建立二自由度线性系统振动微分方程的方法。了解主振型、主振动和主坐标的概念。

 

3.了解临界转速、隔振和动力减振的概念。

 

(四) 第二类拉格朗日方程

 

1.掌握广义力、拉格朗日函数的概念,并会计算广义力和拉格朗日函数。

 

2.会应用第二类拉格朗日方程。

 

3.会求第二类拉格朗日方程的首次积分。

 

三、能力培养的要求

 

结合本课程的特点,使学生在以下能力上得到培养:

 

1.建模能力:具有将简单实际问题抽象成为质点、质点系、刚体或刚体系力学模型的能力,并具有根据力学基本原理建立相应数学模型的能力。

 

2.分析能力:具有对力学模型的静力学、运动学与动力学性态进行定性与定量分析的能力。

 

3.自学能力:具有借助理论力学教材与相关参考资料自主学习本课程相关知识的能力。

 

四、几点说明

 

1.理论力学课程教学基本要求(B类)适用于材料、能源、化工、环境等非机类专业。其教学基本要求包括基本部分和专题部分。上述专业除必修基本部分全部内容外,还需至少选择必修一个专题内容。

 

2.应注意加强实践性教学环节。习题课、讨论课及其他实践性教学环节在学时上应有适当比例。要保证课外习题和作业的数量与难度。鼓励各校创造条件开设实验课。

 

3.教学基本要求中对各部分内容的要求程度由高到低分为三个层次:第一层次是“掌握”、“熟练”;第二层次是“会”;第三层次是“了解”。

 

4.在教学中应科学地采用多种教学媒体,充分利用试题库,有效运用现代化教学手段。

 

5.建议学时:教学基本要求中的基本部分建议56学时;专题部分建议8学时

 

 

 

 

 

“材料力学”课程教学基本要求

 

(A类)

 

 

一、课程的性质和任务

 

材料力学是变形体力学的重要基础分支之一,是一门为设计工程实际构件提供必要理论基础的重要技术基础课,也是一门理论与实验相结合的课程。材料力学的任务是研究杆件在承受各种荷载时的变形等力学性能。通过学习本课程,使学生掌握将工程实际构件抽象为力学模型的方法;掌握研究杆件内力、应力、变形分布规律的基本原理和方法;掌握分析杆件强度、刚度和稳定性问题的理论与计算;具有熟练的计算能力和一定的实验能力;为后续相关课程的学习,以及进行构件设计和科学研究打好力学基础,培养构件分析、计算和实验等方面的能力。

 

二、课程的基本内容与要求

 

基本部分

 

1. 理解材料力学的任务、变形固体的基本假设和基本变形的特征;掌握正应力和切应力、正应变和切应变的概念。

 

2. 掌握截面法,熟练运用截面法求解杆件(一维构件)各种变形的内力(轴力、扭矩、剪力和弯矩)及内力方程;掌握弯曲时的载荷集度、剪力和弯矩的微分关系及其应用;熟练绘制内力图。

 

3. 掌握本课程中所运用的变形协调关系、物理关系和静力学关系解决问题的基本分析方法。

 

4. 轴向拉伸与压缩:

 

(1) 掌握直杆在轴向拉伸与压缩时横截面、斜截面上的应力计算;了解安全因数及许用应力的确定,熟练进行强度校核、截面设计和许用载荷的计算。

 

(2) 掌握胡克定律,了解泊松比,掌握直杆在轴向拉伸与压缩时的变形和应变计算;了解拉压变形能的计算。

 

(3) 掌握求解拉压杆件一次超静定问题的方法,了解温度应力和装配应力的计算。

 

(4) 掌握应力集中的概念,了解圣维南原理。

 

5. 剪切与挤压:

 

掌握剪切和挤压(工程)实用计算。

 

6. 扭转:

 

(1) 掌握扭转时外力偶矩的换算;掌握薄壁圆筒扭转时的切应力计算,掌握切应力互等定理和剪切胡克定律。

 

(2) 掌握圆轴扭转时的应力与变形计算,熟练进行扭转的强度和刚度计算。

 

(3) 理解扭转超静定问题、非圆截面杆扭转时的切应力概念和扭转变形能的计算。

 

7. 截面几何性质:

 

掌握平面图形的形心、静矩、惯性矩、极惯性矩和平行移轴公式的应用;了解转轴公式;掌握平面图形的形心主惯性轴、形心主惯性平面和形心主惯性矩的概念。

 

8. 弯曲:

 

(1) 掌握纯弯曲、平面弯曲、对称弯曲和横力弯曲的概念;掌握弯曲正应力和切应力的计算,熟练进行弯曲强度计算;了解提高梁弯曲强度的措施。

 

(2) 掌握梁的挠曲线近似微分方程和积分法,掌握叠加法求梁的挠度和转角;熟练进行刚度计算;了解提高梁弯曲刚度的措施;掌握一次超静定梁的求解;了解弯曲变形能的计算。

 

9. 应力状态与强度理论:

 

(1) 理解应力状态的概念,掌握平面应力状态下应力分析的解析法及图解法;了解三向应力状态的概念;掌握主应力、主平面和最大切应力的计算。

 

(2) 掌握广义胡克定律;了解体积应变、三向应力状态下的变形能密度、体积改变能密度和畸变能密度的概念。

 

(3) 理解强度理论的概念;掌握四种常用强度理论及其应用;了解莫尔强度理论。

 

10. 组合变形:

 

理解组合变形的概念,掌握杆件的斜弯曲、拉伸(压缩)和弯曲、扭转与弯曲组合变形的应力与强度计算。

 

11. 能量法:

 

理解各种变形的应变能计算,掌握莫尔定理或卡氏第二定理的应用。

 

12. 压杆稳定:

 

掌握压杆稳定性的概念、细长压杆的欧拉公式及其适用范围;掌握不同柔度压杆的临界应力和安全因数法的稳定性计算;了解提高压杆稳定性的措施。

 

13. 材料力学实验:

 

(1) 理解低碳钢和铸铁材料的拉伸、压缩和扭转实验方法,掌握材料拉伸、压缩、扭转的力学性能。

 

(2) 理解电阻应变测试技术的基本原理,掌握弯曲正应力和组合变形时的主应力的测定方法。

 

专题部分

 

1. 薄壁截面直杆的自由扭转

 

掌握开口和闭口薄壁截面直杆自由扭转的概念;了解开口和闭口薄壁截面直杆自由扭转时的应力和变形计算。

 

2. 弯曲问题的进一步研究

 

(1) 理解梁非对称纯弯曲的概念,掌握非对称纯弯曲梁的正应力计算方法。

 

(2) 掌握开口薄壁截面梁的切应力计算方法。了解开口薄壁截面弯曲中心的概念和一些工程中常用截面弯曲中心位置。

 

(3) 掌握异质材料组合梁在对称弯曲时横截面上的正应力分析。

 

(4) 掌握截面核心的概念和确定方法。

 

3. 能量法的进一步研究

 

(1) 理解虚功原理、互等定理;掌握单位载荷法和图乘法。

 

(2) 理解对称和反对称性概念;掌握力法及其正则方程求解超静定问题。

 

4. 压杆稳定问题的进一步研究

 

理解弹性支承和阶梯状细长压杆临界力的欧拉公式及工程应用。掌握折减系数法。了解纵横弯曲的概念和基本解法。

 

5. 动载荷和疲劳

 

(1) 掌握构件作等加速直线运动或匀速转动时的动应力计算。

 

(2) 掌握受冲击载荷作用时的动应力计算。

 

(3) 了解交变应力下材料疲劳破坏的概念和疲劳极限的确定方法。

 

(4) 了解影响构件疲劳极限的主要因素、疲劳强度的计算和提高构件疲劳强度的措施。

 

6. 杆件材料塑性的极限分析

 

(1) 掌握弹性变形与塑性变形的主要特征,了解材料塑性极限分析中的假设。

 

(2) 掌握拉压杆系的极限载荷、等直圆杆扭转时的极限扭矩和梁弯曲时的极限弯矩的分析求解方法和塑性铰的概念。

 

7. 材料力学性能的进一步研究

 

(1) 了解温度、时间对材料力学性能的影响和蠕变与松弛的概念。

 

(2) 了解冲击荷载下材料的力学性能和冲击韧性的概念。

 

(3) 初步了解特殊材料的力学性能,例如,复合材料、高分子材料、粘弹性材料、智能材料等。

 

8. 应变分析与实验应力分析基础

 

(1) 掌握平面应变状态下的应变分析理论和应用。

 

(2) 掌握应变的测量与应力的计算方法和相关的工程测试技术。

 

(3) 了解光弹性法的基本原理与应用。

 

9. 材料力学的拓展性实验

 

(1) 开设与光弹性技术相关的实验。

 

(2) 开设综合性、设计性、创新性实验。

 

三、能力培养的要求

 

1.建模能力:具有建立工程构件力学模型的能力,能够根据具体问题选择合理的计算模型。

 

2.计算能力:具有对杆件的强度、刚度和稳定性问题的计算能力,并对计算结果的合理性进行定性判断的能力。

 

3.实验能力:具有利用材料力学实验方法和技术进行相关测试的初步能力。

 

4.自学能力:具有借助教材与资料自主学习相关知识和分析解决问题的初步能力。

 

四、几点说明

 

1.本教学基本要求适用于工程力学、机械、土建、航空航天、水利、交通运输、船舶、农业工程类等专业。

 

2.教学基本要求包括基本部分和专题部分。上述专业除必修基本部分全部内容外,还需至少选择两个专题中的内容作为必修内容。专题部分的其他内容在保证基本要求的前提下,根据后续课程或专业需要酌情列为必修或选修,或者与其他课程内容融合。

 

3.在教学环节中,应适当安排习题课和讨论课;保证习题和作业的数量和难度。

 

4.本课程应该注意加强实践性教学环节,各高等学校应创造条件开设拓展性实验。

 

5.在教学中,应科学地采用各种教学手段,充分利用各种教学资源。

 

6.根据近年来全国几百所高校的调研统计数据,建议:基本部分学时为60~80学时之间,其中实验不少于6~8学时。

 

 

 

“材料力学”课程教学基本要求

 

(B类)

 

 

一、课程的性质和任务

 

材料力学是变形体力学的重要基础分支之一,是一门为设计工程实际构件提供必要理论基础的重要技术基础课,也是一门理论与实验相结合的课程。材料力学的任务是研究杆件在承受各种荷载时的变形等力学性能。通过学习本课程,使学生掌握将工程实际构件抽象为力学模型的方法;掌握研究杆件内力、应力、变形分布规律的基本原理和方法;掌握分析杆件强度、刚度和稳定性问题的理论与计算;具有熟练的计算能力和一定的实验能力;为后续相关课程的学习,以及进行构件设计和科学研究打好力学基础,培养构件分析、计算和实验等方面的能力。

 

二、课程的基本内容与要求

 

基本部分

 

1. 理解材料力学的任务、变形固体的基本假设和基本变形的特征;掌握正应力和切应力、正应变和切应变的概念。

 

2. 掌握截面法,熟练运用截面法求解杆件(一维构件)各种变形的内力(轴力、扭矩、剪力和弯矩)及内力方程;掌握弯曲时的载荷集度、剪力和弯矩的微分关系及其应用;熟练绘制内力图。

 

3. 轴向拉伸与压缩:

 

(1) 掌握直杆在轴向拉伸与压缩时横截面、斜截面上的应力计算;了解安全因数及许用应力的确定,熟练进行强度校核、截面设计和许用载荷的计算。

 

(2) 掌握胡克定律,了解泊松比,掌握直杆在轴向拉伸与压缩时的变形和应变计算。

 

(3) 掌握求解拉压杆件一次超静定问题的方法。

 

(4) 了解应力集中概念和圣维南原理。

 

4. 剪切与挤压:

 

掌握剪切和挤压(工程)实用计算。

 

5. 扭转:

 

(1) 掌握扭转时外力偶矩的换算;掌握薄壁圆筒扭转时的切应力计算,掌握切应力互等定理和剪切胡克定律。

 

(2) 掌握圆轴扭转时的应力与变形计算,熟练进行扭转的强度和刚度计算。

 

6. 截面几何性质:

 

掌握平面图形的形心、静矩、惯性矩、极惯性矩和平行移轴公式的应用;了解转轴公式;掌握平面图形的形心主惯性轴、形心主惯性平面和形心主惯性矩的概念。

 

7. 弯曲:

 

(1) 掌握纯弯曲、平面弯曲、对称弯曲和横力弯曲的概念;掌握弯曲正应力和切应力的计算,了解弯曲切应力的概念,掌握强度计算;了解提高梁弯曲强度的措施。

 

(2) 掌握梁的挠度和转角的计算方法及刚度分析;了解提高梁弯曲刚度的措施。

 

8. 应力状态和强度理论:

 

(1) 理解应力状态的概念,掌握平面应力状态下应力分析方法;了解三向应力状态的概念;掌握主应力、主平面和最大切应力的计算。

 

(2) 掌握广义胡克定律;了解体积应变、三向应力状态下的变形能密度、体积改变能密度和畸变能密度的概念。

 

(3) 理解强度理论的概念;掌握四种常用强度理论及其应用。

 

9. 组合变形:

 

理解组合变形的概念,掌握杆件的拉伸(压缩)和弯曲、扭转与弯曲组合变形的应力与强度计算。

 

10. 压杆稳定:

 

掌握压杆稳定性的概念、细长压杆的欧拉公式及其适用范围;掌握不同柔度压杆的临界应力和安全因数法的稳定性计算;了解提高压杆稳定性的措施。

 

11. 材料力学实验:

 

(1) 理解低碳钢和铸铁材料的拉伸、压缩和扭转实验方法,掌握材料拉伸、压缩、扭转的力学性能。

 

(2) 掌握弯曲正应力的测定方法。

 

专题部分:

 

1.拉压超静定:

 

掌握求解拉压杆件一次超静定问题的方法;了解温度应力和装配应力的计算。

 

2.扭转问题的进一步研究:

 

了解扭转超静定问题。了解非圆截面杆扭转时的切应力概念。

 

3. 弯曲问题的进一步研究:

 

掌握简单超静定梁的求解。理解梁非对称纯弯曲的概念。掌握斜弯曲的应力计算。了解开口薄壁截面梁的切应力和弯曲中心概念。

 

4. 能量法:

 

了解各种变形的变形能计算。了解利用能量法求解位移的方法。

 

5. 压杆稳定问题的进一步研究:

 

理解弹性支承和阶梯状细长压杆临界力的欧拉公式及工程应用。掌握折减系数法。

 

6. 动载荷和疲劳:

 

(1) 掌握构件作等加速直线运动或匀速转动时的动应力计算。

 

(2) 掌握受冲击载荷作用时的动应力计算。

 

(3) 了解交变应力下材料的疲劳破坏的概念和疲劳极限的确定方法。了解影响构件疲劳极限的主要因素。

 

7. 应变分析与实验应力分析基础:

 

理解平面应力状态下的应变分析理论。掌握应变的测量与应力的计算方法。

 

8. 材料力学的拓展性实验

 

(1) 开设与电测实验技术相关的实验。

 

(2) 开设综合性、设计性、创新性实验。

 

三、能力培养的要求

 

1.建模能力:具有建立工程构件力学模型的能力,能够根据具体问题选择合理的计算模型。

 

2.计算能力:具有对杆件的强度、刚度和稳定性问题的计算能力。

 

3.实验能力:具有利用材料力学实验方法进行测试的初步能力。

 

4.自学能力:具有借助教材与资料自主学习相关知识的初步能力。

 

四、几点说明

 

1.本基本要求适用交通、材料、热能、环境、电气、测控、精密仪器、工业设计、建筑学、经济管理、电子科学等对材料力学要求适中或较低的专业。

 

2.教学基本要求包括基本部分和专题部分。上述专业除必修基本部分全部内容外,还需至少选择两个专题中的内容。专题部分内容在保证基本要求的前提下,根据后续课程或专业需要酌情列为必修或选修,或者与其他课程内容融合。

 

3.在教学环节中,应适当安排习题课和讨论课;保证习题和作业的数量和难度。

 

4.本课程应该注意加强实践性教学环节,各高等学校应创造条件开设拓展性实验。

 

5.在教学中,应科学地采用各种教学手段,充分利用各种教学资源。

 

6.根据近年来全国几百所高校的调研统计数据,建议:基本部分学时为40~54学时之间,其中实验不少于5学时。

 

 

 

 

 

“结构力学”课程教学基本要求

 

(A类)

 

 

一、课程的性质与任务

 

本课程是土木工程、水利水电工程等专业的一门主要专业基础课。本课程的任务是在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握平面杆件结构分析计算的基本概念、基本原理和基本方法,了解各类结构的受力性能,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础,培养结构分析与计算等方面的能力。

 

二、课程的基本内容和要求

 

基础部分

 

1.几何组成分析:掌握平面几何不变体系的基本组成规则及其运用。

 

2.静定结构受力分析:灵活运用隔离体平衡的方法,熟练掌握静定梁和刚架内力图的作法以及桁架内力的解法,掌握静定组合结构和拱内力的计算方法,了解静定结构的受力特性。

 

3.虚功原理和结构位移计算:理解变形体虚功原理的内容及其应用,熟练掌握在荷载作用下静定结构位移的计算方法,掌握静定结构在温度变化、支座移动影响下位移的计算方法,了解互等定理。

 

4.影响线:理解影响线的概念,掌握静力法作静定梁、桁架的内力影响线,了解机动法作影响线,会利用影响线求移动荷载下结构的最大内力。

 

5.力法:掌握力法的基本原理,会用力法计算超静定结构在荷载、支座移动、温度变化作用下的内力,了解超静定结构位移计算的特点,了解超静定结构的力学特性。

 

6.位移法:掌握位移法的基本原理和刚架在荷载作用下的计算。

 

7.力矩分配法:理解力矩分配法的概念,会用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。

 

专题部分

 

1.结构矩阵分析:掌握矩阵位移法的原理和杆件结构在荷载作用下的计算。

 

2.结构的动力计算:掌握动力分析的基本方法,掌握单自由度和两个自由度体系的自由振动以及在简谐荷载作用下受迫振动的计算方法,了解阻尼的作用。

 

3.结构的极限荷载:理解极限弯矩、极限荷载的概念和比例加载时判定极限荷载的一般定理,会计算超静定梁的极限荷载。

 

4.结构的稳定计算:理解结构失稳的两种基本形式,掌握静力法和能量法计算临界荷载的基本原理,会计算简单杆件结构的临界荷载。

 

三、能力培养的要求

 

1.分析能力:对常用的杆件结构具有选择计算简图的初步能力,并能根据具体问题选择恰当的计算方法。

 

2.计算能力:具有对各种静定、超静定结构进行计算的能力,初步具有使用结构计算程序的能力。

 

3.判断能力:具有对计算结果进行校核、对内力分布的合理性作出定性判断的能力。

 

4.自学能力:具有自学和阅读结构力学教学参考书的能力。

 

四、几点说明

 

1.本课程应注意加强实践性教学环节,要有一定的课堂练习和讨论的时间。要保证习题、作业的数量和质量。

 

2.计算机应用是本课程中的重要内容,应保证学生有一定的上机时间。

 

3.各校可酌情考虑能量原理列为必修或选修内容。

 

4.基础部分为必修内容;专题部分中的“结构矩阵分析”和“结构的动力计算”为必修内容,“结构的稳定计算”和“结构的极限荷载”可根据专业需要酌情列为必修或选修内容。

 

5.基础部分的内容应单独设课,专题部分的内容可以在保证本基本要求的前提下根据学校和专业的情况酌情与其他课程融合。

 

6.根据近年全国几十所院校的统计资料,基础部分的课内学时宜在60至80之间。

 

 

 

 

“结构力学”课程教学基本要求

 

(B类)

 

一、课程的性质与任务

 

本课程是除土木工程、水利工程等专业之外其他有关专业的的一门专业基础课。在理论力学和材料力学等课程的基础上,通过本课程的学习,掌握较简单的平面杆件结构内力和位移的计算原理和方法,了解常用结构的受力性能,为学习工程结构方面专业课提供一定的力学基本知识,培养一定的分析和计算能力。

 

二、课程的基本内容和要求

 

1.几何组成分析:了解平面几何不变体系的基本组成规则,能分析简单体系的几何组成。

 

2.静定结构受力分析:掌握梁和平面刚架的内力图作法,掌握平面桁架内力的解法,了解三铰拱的反力和内力的解法,了解上述结构的受力特性。

 

3.静定结构位移计算:了解变形体虚功原理的意义,能用单位荷载法计算梁、简单平面刚架和平面桁架的位移。

 

4.力法:掌握力法的基本原理,能计算简单超静定结构的内力,了解超静定结构的力学特性。

 

5.位移法和力矩分配法:理解位移法的基本概念,能用位移法计算简单超静定刚架,能用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。

 

三、能力培养的要求

 

1.分析能力:对本专业有关结构具有分析其受力特性和选择恰当计算方法的能力。

 

2.计算能力:具有计算本专业常用的静定和简单的超静定结构的能力。

 

3.自学能力:具有通过自学进一步获取本专业需要的结构力学知识和查阅有关资料的能力。

 

四、几点说明

各校可根据专业需要增加矩阵位移法和其他有关内容和相应的学时。



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