工程力学

你将学到什么

课程概况

力学是工科学生的重要基础，本课程的目标应使学生对工程力学的基本概念、基本理论、基本方法有较扎实的理解；在培养严密的演绎思维的同时，尤其注重通过力学知识的学习，启发、培养学生的综合与扩散、求同与辩异等归纳和研究型思维；在学习理论知识的同时，注重通过工程实际案例培养学生分析解决工程问题的研究性思维。为较好地实现这一目标，课程组几十年来始终坚持以人为本，教书育人的教学理念，在传授知识的同时，尤其注重学生实践能力、创新能力的培养。在教学实践中，不断进行教学改革研究，优化整合课程内容，改革结构体系，加强青年师资队伍建设，编写精品教材，构建先进的教学实验中心和教学网站，采用先进教学方法和评价方案，加强师生互动与交流。经过课程组全体教师的不懈探索与创新、实践与总结，课程建设上取得了显著成绩，2006年度成为国家精品课程，2008年工程力学教学团队被批准建设国家教学团队。

1.课程定位与课程目标
本课程属非机类工科学生公共基础课。以培养创新研究型人才为目的，本课程通过课堂教学与实验教学，使学生掌握工程力学的基本概念、基本理论和基本分析方法；培养工程力学问题的分析和计算能力；尤其注重培养学生从工程实际中提出、研究、解决力学问题的能力，培养科学思维方法。本课程针对不同的专业需要，分别设置48学时、64学时、72学时的教学内容。

2.知识模块顺序及对应学时
课程主要内容包括刚体静力学、流体静力学和变形体静力学的基本概念、基本理论、基本方法及其应用。以力的平衡、变形的几何协调、力与变形间的物理关系为研究主线，使学生建立了对工程力学的清晰的整体认识。

课程共分10章。内容精炼，主干清晰，贴近时代，启发思维。第1-3章为绪论、刚体静力学基本概念与理论、静力平衡问题，属刚体静力学；讲授10学时。第4-6章为变形体静力学基础、材料的力学性能、强度与连接件设计，结合杆的拉压阐述变形体静力学的基本概念、基本理论与研究方法；讲授10学时。第7章为流体力与容器，用刚体静力学方法研究静止流体作用在壁面上的力及容器的强度；讲授2学时。第8-10章为圆轴的扭转、梁的平面弯曲、强度理论与组合变形，进一步利用变形体静力学基本方法研究各种变形体力学问题；讲授18学时。

课程大纲

第一章 绪论
学习引导
第一讲 什么是工程力学
第二讲 力学与工程
第三讲 学科分类
第四讲 基本概念
第五讲 基本方法
本章小结
名师课堂授课实录视频
课堂介绍PPT
什么是工程力学

第二章 刚体静力学基本概念与理论
刚体静力学基本概念与理论
学习引导
第一讲 力
第二讲 力偶
第三讲 约束与约束力
第四讲 受力图
第五讲 平面力系的平衡条件
本章小结
课堂讨论
名师课堂授课实录视频
刚体静力学基本概念与理论

第三章 静力平衡问题
学习引导
第一讲 平面力系的平衡问题
第二讲 含摩擦的平衡问题
第三讲 平面桁架
第四讲 空间力系的平衡问题
本章小结
课堂讨论
名师课堂授课实录视频
静力平衡问题作业

第四章 变形体静力学基础
学习引导
第一讲 变形体静力学的一般分析方法
第二讲 基本假设
第三讲 内力/截面法
第四讲 杆件的基本变形
第五讲 杆件的轴向拉伸和压缩
第六讲 一点的应力和应变
第七讲 变形体静力学分析
第八讲 应力集中的概念
本章小结
课堂讨论
名师课堂授课实录视频
变形体静力学基础作业

第五章 材料的力学性能
学习引导
第一讲 概述
第二讲 低碳钢拉伸应力-应变曲线
第三讲 不同材料拉伸压缩时的机械性能
第四章 真应力/真应变
本章小结
课堂讨论
名师课堂授课实录视频
低碳钢与铸铁拉伸压缩实验
材料的力学性能

第六章 强度与连接件设计
学习引导
第一讲 强度条件和安全因数
第二讲 拉压杆件的强度设计
第三讲 剪切及其实用计算
第四讲 挤压及其实用计算
第五讲 连接件的强度设计
本章小结
课堂讨论
名师课堂授课实录视频
强度与连接件设计
强度与连接件设计

第七章 流体力/容器
学习引导
第一讲 流体的特征
第二讲 静止流体中的压强
第三讲 作用在壁面上的流体力
第四讲 薄壁容器
本章小结
名师课堂授课实录视频
薄壁容器

第八章 圆轴的扭转
学习引导
第一讲 扭转的概念和实例
第二讲 扭矩和扭矩图
第三讲 圆轴扭转时的应力和变形
第四讲 圆轴扭转的强度条件和刚度条件
本章小结
课堂讨论
名师课堂授课实录视频
圆轴扭转实验
圆轴的扭转
圆轴的扭转

第九章 梁的平面弯曲
学习引导
第一讲 用截面法作梁的内力图
第二讲 利用平衡微分方程作梁的内力图
第三讲 梁的应力与强度条件
第四讲 梁的变形
本章小结
名师课堂授课实录视频
课堂讨论
弯曲实验
梁的平面弯曲
梁的平面弯曲

第十章 组合变形
学习引导
第一讲 应力状态
第二讲 强度理论简介
第三讲 组合变形
本章小结
名师课堂授课实录视频
薄壁圆筒组合变形实验
课堂讨论
组合变形
组合变形

第十一章 压杆的稳定
学习引导
第一讲 稳定的概念
第二讲 两端铰支细长压杆的临界载荷
第三讲 不同支承条件下压杆的临界载荷
第四讲 中小柔度杆的临界应力
第五讲 压杆的稳定计算
本章小结
课堂讨论

第十二章 疲劳与断裂
学习引导
第一讲 疲劳破坏及其断口特征
第二讲 S-N曲线及疲劳裂纹萌生寿命
第三讲　断裂失效与断裂控制设计
第四讲　疲劳裂纹扩展寿命
本章小结
课堂讨论
课程总结
课程总结

预备知识

预备课程：高等数学、机械制图、大学物理等。

证书或学分

本课程平时作业成绩占20%，平时小测验成绩占30%，期末考试占50%。
合格证书：课程总成绩60分至84分；
优秀证书：课程总成绩85分至100分。

参考资料

教学参考书：
1、推荐教材：陈传尧主编《工程力学》（第三版），高等教育出版社， 2012年
2、教学参考书：单辉祖 谢传峰合编《工程力学》，高等教育出版社，2004年
课外文献阅读：
3、《工程力学学习指导与解题指南》，范钦珊主编，清华大学出版社 ，2007年
4、《工程力学学习指导》，银建中等编，大连理工大学出版社，2008年
5、工程力学课程学习参考资源网站：http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2562.html

常见问题

如果您觉得视频讲解较快：请同学们重复观看或者暂停思考。

不少同学总认为工程力学难学，从这多年接触的学生来看，主要还是对其中的基本概念没有真正理解，下面的思路希望对同学们认识工程力学、学习工程力学有所启发。

1. 工程力学的目的是研究工程中机构或器件的破坏规律（如课程中主要是强度破坏），找到设计准则，控制不发生破坏。

2. 因此，我们从构件或器件的受力分析研究开始（对物体的受力分析是第一步，因此，必须先弄懂受力分析，建立物体的受力模型）；分析物体的受力后，还要计算出未知的受力（工具：平衡方程，弄懂平衡方程怎么建立的，为什么可以这样建立平衡方程），这是静力学解决的问题。静力学主要解决物体的受力问题，为了分析方便，将研究对象简化为刚体模型。第2章介绍受力分析、建立平衡方程。第3章就是第2章的工程应用，利用平衡方程计算未知受力。

3. 工程中的研究对象是复杂的，都是一般力系作用下的组合变形问题。显然，对组合变形的研究比较复杂，于是，我们就从简单的拉压（第4章）、扭转（第8章）、弯曲（第9章）基本受力问题研究入手。研究破坏问题必须考虑物体受力后的变形，研究对象是可变性固体。第4章介绍基本概念，讨论强度破坏问题的控制参量——应力，建立基本的分析模型。

4. 物体的破坏与材料的性能相关，于是第5章讨论建立材料抵抗破坏能力的统一指标。

5. 讨论了控制参量和性能指标，建立强度控制准则，后面几章内容实际上就是探讨不同载荷作用下强度问题的应用。不同载荷作用下，我们都要找到载荷作用下物体内部的最大应力，建立强度理论，请同学们体会。

6. 所以，整个课程1-10章实际上就是探讨强度理论这一个问题。

7. 理论弄清楚后，同学们需要多实践哦。教材中每章的例题、习题实际上就是一些简单的工程问题。必须多练习才能有更深地理解。