《工程力学A》课程教学大纲.docx

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1、工程力学A课程教学大纲课程英文名称：Engineering Mechanics A课程编号：HZI91130课程类别：专业教育课课程性质：必修课学分：2.5学时：40 （其中：讲课学时：40实脸学时：0 上机学时:0）适用专业：环境工程开课部门：环境与资源学院环境工程系先修课程：高等数学、大学物理后续课程：环境工程土建施工、环境工程毕业设计（论文）一、课程目标1.掌握对物体及物体系统进行受力分析的方法，能够正确绘制受力图并进行相 关计算；掌握物体平衡系统的分析计算方法；2 .掌握材料力学的基本概念，能够对受力构件在拉伸压缩、剪切挤压、扭转、 弯曲四大变形过程中的内力进行分析，能够绘制内力图，从

2、而进行一步进行强度 和刚度的分析计算；3 .能够对平面应力状态中任意方向面上的应力进行分析，掌握应力状态中的 主应力与最大切应力计算，掌握和应用一般应力状态下的强度理论：4 .能够灵活运用斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲的组合、弯曲与扭转的组合情 况下强度计算的相关知识；掌握构件的强度、刚度理论在工程设计、事故分析等 方面的应用，为经济合理地设计构件提供必要的理论基础和计算方法。二、课程目标与毕业要求的对应关系了解应力状态的基本概念；掌握平面应力状态中任意方向面上的应力分析及 应力状态中的主应力与最大切应力计算方法；掌握一般应力状态下的应力应变 关系和一般应力状态下的强度理论。课程目 标指标点毕业要

3、求毕业要求达成的教学环节1, 21.3掌握用于解决复杂 环境工程问题的工程 基础知识。毕业要求1工程知识：具 有从事环境工程所需的数 学、自然科学（化学、物理、 生物等）、工程基侬和专业 知识，并能够综合应用这些 知识解决环境工程领域复 杂工程问题。（1）结合实例进行专题讲解，强调各知 识要点在解决复杂工程问题中的应用。（2）通过随堂测试、课后作业强化各知 识要点，让学生掌握工程力学的相关理论 和计算方法。（3）通过案例分析、课后文献查阅，引 导学生将课本知识融入解决环境工程具 体复杂问题之中。3, 42.1能够将数学、物理、 化学、生物学、工程科 学基本原理运用于识 别和判断复杂工程问毕业要

4、求2问题分析：能 够运用相关科学原理，识 别、分析和表达复杂环境工 程问题，并通过文献研究分（1）结合案例分析，强调工程力学基本 原理在复杂环境工程问题中的识别。（2）通过结构分析小设计，引导学生进 行文献检索和标准查询，让学生掌握工程2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点应力状态的基本概念31.3平面应力状态中任意方向面上的应力分析31.3应力状态中的主应力与最大切应力31.3分析应力状态的应力圆方法31.3三向应力状态下的最大应力31.3一般应力状态下的应力-应变关系31.3应变能密度31.3一般应力状态下的强度理论31.3 讲述以下基本概念：应力状态；平面应力状态

5、；单向应力状态；纯切应力状态；主平面；主应力；主方向；应变能；应变能密度；体积改变能 密度；畸变能密度；应力强度。 通过例题讲解方向角与应力分量的正负号规那么；平面应力状态中任意方 向面上的应力分析；平面应力状态的三个主应力；面内最大切应力与一 点处最大切应力；应力圆方程：应力圆的画法。 通过例题对平面应力状态中任意方向面上的应力分析、平面应力状态的 三个主应力、面内最大切应力与一点处最大切应力进行讲解，并通过习 题进行强化。 通过例题对第一强度理论、第二强度理论、第三强度理论、第四强度理 论进行讲解，并通过习题进行强化。4、重点难点重点： 应力状态中的主应力与最大切应力； 一般应力状态下的强

6、度理论。难点： 平面应力状态中任意方向面上的应力分析； 应力状态中的主应力与最大切应力； 三向应力状态下的最大应力； 畸变能密度。5、教学活动课堂讲授：应力状态的基本概念；平面应力状态中任意方向面上的应力 分析；应力状态中的主应力与最大切应力；分析应力状态的应力圆方法;三向应力状态下的最大应力；一般应力状态下的应力-应变关系；应变能 密度；一般应力状态下的强度理论。 随堂测试：应力状态的基本概念，一般应力状态下的强度理论。 习题作业：平面应力状态中任意方向面上的应力分析；一般应力状态下 的强度理论。第九单元组合受力与变形杆件的强度计算1、教学目标掌握斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲组合、弯曲与扭转组

7、合、薄壁容器的强度 计算。2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点斜弯曲42.1拉伸（压缩）与弯曲的组合42.1弯曲与扭转的组合42.1薄壁容器强度设计42.1 讲述以下基本概念：斜弯曲，环向应力，纵向应力。 通过例题讲解产生斜弯曲的加载条件，斜弯曲最大正应力与强度条件,拉伸（压缩）与弯曲组合的强度条件，弯曲与扭转组合的危险点及其应 力状态，弯曲与扭转组合强度条件与设计公式。并通过习题进行强化。 通过例题讲解斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲组合、弯曲与扭转组合、海 壁容器的强度计算。 通过课下结构设计作业，强化组合变形的强度计算。4、重点难点重点： 斜弯曲； 拉伸（压缩）与弯曲

8、的组合。难点： 组合受力杆件的受力分析与强度条件。5、教学活动 课前预习：现实中组合变形的实际案例。 课堂讲授：斜弯曲；拉伸（压缩）与弯曲的组合；弯曲与扭转的组合； 簿壁容器强度设计。 结构设计作业：通过给定的具体案例对其结构进行计算和设计优化。【学时分配】知识单元理论学时第1单元课程概论与游力学基础2第2单元力系的简化4第3单元静力学平衡问题8第4单元材料力学的基本概念2第5单元轴向拉伸与压缩4第6单元圆轴扭转4第7单元弯曲强度与刚度8第8单元应力状态与强度理论4第9单元组合受力与变形杆件的强度计算4合计40四、教学方法与手段在工程力学课程的教学过程中，要认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教

9、 育理念；应遵循学生的认知规律，注重理论联系实际，激发学习兴趣，引导自主 学习，鼓励个性开展。1、坚持理论联系实际的教学方法，理论讲解过程中尽可能和工程实践相结 合，努力降低学生接受知识的难度，在讲解基础理论的同时培养学生运用所学知 识分析解决问题的能力。2、坚持传统教学手段与现代教学手段相结合，教学内容安排要突出重点和 难点，积极应用多媒体教学技术，尽可能把抽象的理论转化为具体的图像，使复 杂的理论变得简单、直观，力求化难为易，努力提高学生的学习兴趣。3、注重应用启发式教学等教学方法，引导学生积极思考问题、分析问题， 拓展学生的思维。4、注重随堂测试和课后练习，大力培养学生动脑、动手、独立解

10、决问题的 能力。5、增加工程应用设计环节，培养学生运用基本知识解决工程实际问题的能 力。五、考核要求、方式与成绩评定本课程成绩评定为平时成绩占50% （主要由平时作业、随堂测试、案例分析 作业和结构设计作业等方面组成），期末考试成绩占5（）%。课程目标考核、评价 方式及成绩比例具体如下：评价环节分值评估课程目标对应毕业要求平时成绩（50分） （占总成绩的50%）10课程目标11.310课程目标21.310课程目标32.120课程目标42.1期末考试（50分）15课程目标11.3平时成绩评分细那么:(占总成绩的50%)20课程目标21.310课程目标32.15课程目标42.1(一)课后作业评价等

11、级评分标准A按要求全部按时完成当期作业，作业思路清晰，书写工整，公式 选择正确，计算过程完整，计算结果正确，结论科学可行。B仅完成了当期作业的80%-90%。或作业思路较清晰，书写基本工 整，公式选择正确，计算过程较完整，计算结果基本正确。C完成了当期作业的6()%-8()%。或作业思路不够清晰，书写潦草， 公式选择基本正确，纨少计算过程，计算结果基本正确。D完成当期作业数量少于60%。或抄袭他人作业。(二)随堂考核完全采用客观题模式。(三)案例分析序号观测点90-100 分75-89 分60-74分(及格线)60分以下1原因分析正确性(30%)原因分析全面、 科学、合理。原因分析较全 面、较

12、科学、 合理。有原因分析，但不够 全面、科学，较为合 理。无原因分析，或原因 分析与案例无关，或 原因分析不够科学、 合理。2参数选择合理性(20%)计算参数选择 合理、相关数据 来源有依据。计算参数选择 较为合理、相 关数据来源总 体可信。计算参数选择基本 合理、相关数据来源 基本可信。计算参数选择不合 理、相关数据来源没 有依据。3计算准确性 (50%)计算公式和计 算数据准确，计 算结果正确，结 论科学合理。计算公式和计 算数据较准 确，计算结果 总体正确，结 论科学合理。计算公式和计算数 据基本准确,计算结 果基本正确，结论基 本合理。计算公式和计算数 据不够准确，计算结 果错误较多或

13、没有 计算过程和结果。(四)结构设计序号观测点90-100 分75-89 分60-74 分60分以下1对原有设计 的校核计算 (30%)计算正确，考虑 因素全面，荷载 分配合理，参数 科学，结论可信。计算总体正确，考 虑因素较全面，荷 载分配较合理，结 论总体可信。计算基本正确，基 本对荷载因素进 行考虑，有校核结 论。计算存在较多错误， 对荷载因素考虑不 全面，无校核结论， 或结论与计算没有 关联。2对连接件的 设计（20%）计算正确，考虑 因素全面，材料 选择合理，连接 方法具有较强可 行性。计算总体正确，考 虑因素较全面，材 料选择较合理，连 接方法具有一定 可行性。计算基本正确，基 本

14、对荷载因素进 行考虑，材料选择 基本合理，连接方 法基本可行，但可 操作性差。计算存在较多错误， 对荷载因素考虑不 全面，材料选择不合 理，连接方法不可 行。3构件的优化 设计（50%）优化设计思路明 确，考虑因素全 面，计算正确， 材料选择合理。优化设计思路较 明确，考虑因素全 面，计算总体正 确，材料选择合 理。优化设计思路基 本明确，基本对荷 载因素进行考虑， 计算基本正确，材 料选择基本合理。优化设计思路不明 确，对荷载因素没有 进行完全考虑，计算 错误较多，材料选择 不合理。六、选用教材、讲义和主要参考书1 .选用教材：工程力学（静力学与材料力学）（第3版），唐静静、范钦珊编著，高

15、等教育出版社，2017年6月。2 .推荐参考书：工程力学教程（第3版），奚绍中，高等教育出版社，2016年3月。市政工程力学与结构，李辉，中国建筑工业出版社，2007年8月。材料力学I（第5版），孙训方，高等教育出版社，2009年7月 七、大纲说明1 .本大纲由工程力学A课程组制订，适合40学时教学需要。2 .该课程是环境工程专业的一门专业基础课，在教学中提倡理论联系实际， 应精选内容，打好基础，加强实践，培养学生的问题分析能力。教学中鼓励教师 采用多媒体课件授课，注意结合教学内容适量安排习题，要求学生及时、独立完 成，以到达巩固所学内容之目的。题的关键因素或环节。析复杂环境工程问题，以获 得

16、有效结论。力学的相关理论在复杂环境工程问题中 应用。三、课程的主要内容及基本要求第一单元课程概论与静力学基础1、教学目标了解工程力学与工程的关系、工程力学的主要内容、工程力学的两种分析模 型、静力学和材料力学两种不同的理论分析方法：掌握静力学基本定理；能够分 析和识别不同的约束类型，并绘制各构件的受力图。2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点工程力学的基本内容、学习方法11.3静力学的基本概念、定理11.3约束及约束类型、受力图11.3 讲述以下基本概念：强度失效、刚度失效、稳定失效的定义；强度、刚 度和稳定性的定义：变形体和刚体的定义；力；荷载集度；力矩；力偶； 约束

17、；约束力；平衡；自由体；非自由体。 对静力学的基本定理进行讲解和分析。 通过例题对约束类型进行识别分析，并对构件受力图的绘制进行重点讲 解，同时通过习题进行强化。4、重点难点重点： 失效的类型及强度失效、刚度失效、稳定失效的定义； 强度、刚度和稳定性的定义； 变形体和刚体的定义； 约束的类型和约束力； 加减平衡力系原理； 受力图。难点： 约束力分析； 受力图绘制； 二力构件判断。5、教学活动 课前预习：工程力学在环境工程中的应用。 课堂讲授：工程力学的基本内容、学习方法，静力学的基本概念、定理, 约束及约束类型、受力图。 习题作业：构件受力图绘制。第二单元力系的简化1、教学目标掌握力系简化的基

18、本方法，能够对平面汇交力系和平面力偶系进行简化。2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点力系等效与简化的概念、力向一点平档定理11.3平面力系、平面力偶系的简化11.3固定端约束的约束力11.3 讲述以下基本概念：主矢、主矩、平面力系、空间力系、等效力系、力系的简化、简化中心。 重点讲解力向一点平移定理；固定端约束的约束力分析。 通过例题对平面汇交力系和平面力偶系的简化进行讲解，并通过习题进 行强化。4、重点难点重点： 力向一点平移定理； 平面汇交力系的简化； 平面力偶系的简化； 固定端约束的约束力。难点： 平面汇交力系的简化； 平面力偶系的简化； 固定端约束的约束力。5

19、、教学活动 课前预习：力系等效与简化的概念、力向一点平移定理。 课堂讲授：力系等效与简化的概念、力系简化基础、平面力系和平面力 偶系的简化、固定端约束的约束力分析。 随堂测试：力系等效与简化的概念、力向一点平移定理。 习题作业：平面力系和平面力偶系的简化计算。第三单元静力学平衡问题1、教学目标掌握平面力系的平衡分析方法，能够对刚体或刚体系统进行平衡计算，能够 对平面单桁架进行内力分析。2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点平面力系的平衡条件与平衡方程11.3刚体系统的平衡11.3平面简单桁架的内力分析11.3 讲述以下基本概念：平衡条件；静定问题；静定结构；静不定问题；

20、超静定结构；桁架；外力；内力。 讲述平面力系的平衡条件，桁架的特点，并通过习题进行强化。 通过例题对刚体系统的平衡问题、平面简单桁架的内力分析进行讲解, 并通过习题进行强化。4、重点难点重点： 平衡方程； 刚体系统的平衡； 平面简单桁架的内力分析。难点： 刚体系统的平衡。5、教学活动课前预习：平面力系的平衡条件、刚体系统静定与静不定的概念、刚体 系统平衡问题的特点。 课堂讲授：平面一般力系的平衡条件和平衡方程、平面一般力系平衡方 程的其它形式、刚体系统的平衡问题分析、平面简单桁架的内力分析。 随堂测试：平面力系的平衡条件、刚体系统静定与静不定的榻念、刚体 系统平衡问题的特点。 习题作业：刚体系

21、统的平衡问题分析、平面简单桁架的内力分析。 案例分析：刚体系统的平衡问题。第四单元材料力学的基本概念1、教学目标掌握材料力学的基本概念和基本假设；掌握正应力、切应力、正应变、切应 变的定义及其计算公式；理解线弹性材料的应力-应变关系；掌握杆件受力与变 形的基本形式。2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点材料力学的基本假设21.3弹性杆件的外力与内力、弹性体受力与变形特点21.3杆件横截面上的应力与应变21.3线弹性材料的应力-应变关系21.3杆件受力与变形的基本形式21.3 讲述以下基本概念：材料力学、弹性变形、应力分析、轴力、剪力、扭 矩、弯矩、集度、正应力、切应力、

22、正应变、切应变、杆、柱、轴、梁。 讲述均匀连续性假定、各向同性假定、小变形假定、弹性体受力与变形 特点、胡克定律、拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲、纯弯曲、横向弯曲、 组合受力与变形。 通过例题对截面法进行重点分析。4、重点难点重点： 材料力学的任务； 材料力学的基本假设； 弹性杆件的内力分析方法； 正应力、切应力、正应变与切应变的定义； 线弹性材料的应力-应变关系； 杆件受力与变形的基本形式。难点： 弹性杆件的内力分析方法； 弹性体受力与变形特点； 正应力与切应力的定义； 正应变与切应变； 组合受力与变形。5、教学活动课前预习：材料力学的基本假设。 课堂讲授：材料力学的基本假设；弹性杆件的外力与

23、内力；弹性体受力 与变形特点；杆件横截面上的应力；正应变与切应变；线弹性材料的应 力-应变关系；杆件受力与变形的基本形式。 随堂测试：材料力学的基本假设。 课后作业：静力学模型与材料力学模型的联系与区别、静力学原理在材 料力学中的可用性与局限性。第五单元轴向拉伸与压缩1、教学目标掌握轴向拉伸与压缩的基本概念，掌握轴力、应力计算公式和轴力图绘制， 能够对拉压杆件进行强度计算和变形分析；能够对拉压杆件的静不定问题进行分 析。2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点轴力和轴力图21.3拉压杆件的应力与变形21.3拉压杆件的强度计算21.3拉伸与压缩时材料的力学性能21.3压杆件

24、的静不定问题21.3 讲述以下基本概念：绝对变形、弹性模量、相对变形、横向变形、泊松比、许用荷载、许用应力、比例极限、弹性极限、屈服、屈服强度、强 度极限、颈缩。 通过例题讲解应力和变形的计算，并通过习题进行强化。 通过例题对拉压杆的强度计算进行讲解，并通过习题进行强化。 通过模拟实验讲解材料拉伸时的应力-应变曲线，并对强度失效进行分 析。 通过例题和案例对拉压杆的静不定问题进行讲解，并通过习题进行强化。4、重点难点重点： 轴力与轴力图； 拉压杆件的应力计算； 拉压杆件的强度计算； 拉压杆件的变形分析； 韧性材料的应力.应变曲线； 脆性材料拉压时的力学性能； 静不定问题分析。难点： 拉压杆件的

25、应力计算： 拉压杆件的强度计算； 拉压杆件的变形分析； 静不定问题分析。5、教学活动课堂讲授：轴向拉伸与压缩的基本概念，轴力、应力计算公式和轴力图 绘制，拉压杆件强度计算和变形分析，拉伸与压缩时材料的力学性能， 拉压杆件的房争不定问题分析。 随堂测试：轴向拉伸与压缩的基本概念，拉伸与压缩时材料的力学性能。 习题作业：轴力计算及轴力图绘制、拉压杆变形量计算、拉压杆件强度 计算、拉压杆件的静不定问题计算。第六单元圆轴扭转1、教学目标掌握外加扭转力偶矩与功率、转速之间的关系；掌握圆轴扭转时强度和刚 度计算。2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点工程上传递功率的圜轴及其扭转变形

26、21.3扭矩与扭矩图21.3切应力互等定理21.3圆轴扭转时的切应力分析21.3圆轴扭转时的强度和刚度计算21.3 讲述以下基本概念：扭矩图，相对扭转角，扭转刚度，扭转截面系数。 通过例题讲解扭转的受力与变形特点，扭矩的正负号规那么，切应力互等定理，剪切胡克定律，圆轴扭转应力-应变曲线。并通过习题进行强化。 通过例题对圆轴扭转的强度计算进行讲解，并通过习题进行强化。 通过例题对圆轴扭转的刚度计算进行讲解，并通过习题进行强化。4、重点难点重点： 扭矩与扭矩图； 圆轴扭转时的切应力分析； 圆轴扭转时的强度计算； 圆轴扭转时的刚度计算。难点： 圆轴扭转时的切应力分析； 圆轴扭转时的强度计算； 圆轴扭

27、转时的刚度计算。5、教学活动课堂讲授：扭转的受力与变形特点，扭矩的正负号规那么，切应力互等定 理，剪切胡克定律，圆轴扭转应力-应变曲线，外加扭转力偶矩与功率、 转速之间的关系，扭矩计算，扭矩图，圆轴扭转时的切应力分析，圆轴 扭转时的强度计算，圆轴扭转时的刚度计算。 随堂测试：工程上传递功率的圆轴及其扭转变形，圆轴扭转时的切应力 分析。 习题作业：圆轴扭转时的强度计算，圆轴扭转时的刚度计算。第七单元弯曲强度与刚度1、教学目标掌握剪力方程与弯矩方程，剪力图与弯矩图；能够进行与应力分析相关的 截面图形几何量计算、平面弯曲时梁横截面上的正应力计算、梁的正应力强度计 算、梁横截面上的切应力和梁的切应力强

28、度计算;掌握弯曲变形与位移的基本 念；理解并掌握小挠度微分方程及其积分；能够对弯曲刚度进行计算。2、教学内容3、教学要求教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点剪力方程与弯矩方程、剪力图与弯矩图21.3剪力、弯龙和分布载荷间的微分关系及其应用21.3与应力分析相关的截面图形几何量21.3平面弯曲时梁横截面上的正应力21.3梁的强度计算21.3弯曲变形与位移的基本概念21.3小提度微分方程及其积分21.3工程中的叠加法21.3简单的静不定梁21.3弯曲刚度计算21.3 讲述以下基本概念：剪力图，弯矩图，静矩，惯性矩，极惯性矩，惯性 积，惯性半径，主轴，主惯性矩，形心主轴，形心主惯性矩，平面弯曲，

29、主轴平面，纯弯曲，横向弯曲，中性层，中性轴，弯曲截面系数，弯曲 刚度，挠度，转角，轴向位移，挠度方程，转角方程。 通过例题讲解剪力与弯矩的正负号规那么，剪力、弯矩和分布载荷间的微 分关系，惯性矩与惯性积的移轴定理，惯性矩与惯性积的转轴定理，平 面假定，梁的失效判据，梁的弯曲强度条件。 通过例题对梁在弯曲变形中某一截面上内力的计算及内力图绘制进行讲 解，并通过习题进行强化。 通过例题对梁的强度计算进行讲解，并通过习题进行强化。 通过例题讲解小挠度曲线微分方程，挠曲线微分方程的约束条件和连续 条件。 通过例题对叠加法求梁的位移进行讲解，并通过习题进行强化。 通过例题对简单静不定梁的求解进行讲解，并

30、通过习题进行强化。4、重点难点重点： 剪力方程与弯矩方程； 剪力图与弯矩图； 平面弯曲时梁横截而上的正应力： 梁的正应力强度计算； 小挠度微分方程及其积分； 工程中的叠加法； 弯曲刚度计算。难点： 剪力图与弯矩图； 剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系及其应用； 与应力分析相关的横面图形几何量； 梁的正应力强度计算； 梁横截面上的切应力； 梁的切应力强度计算； 小挠度微分方程及其积分； 挠度与转角的叠加法计算； 简单的力争不定梁分析； 弯曲刚度计算。5、教学活动课前预习：剪力方程与弯矩方程，剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系 及其应用；弯曲变形与位移的基本概念，工程中的叠加法。 课堂讲授：剪力方程与弯矩方程；剪力图与弯矩图：剪力、弯矩和分布 载荷间的微分关系及其应用；按叠加原理作弯矩图；与应力分析相关的 裁面图形几何量；平面弯曲时梁横裁面上的正应力；梁的正应力强度计 算；梁横截面上的切应力；梁的切应力强度计算；弯曲变形与位移的基 本概念；小挠度微分方程及其积分；工程中的叠加法；简单的首争不定梁； 弯曲刚度计算。 习题作业：在弯曲变形中某一截面上内力的计算及内力图绘制，梁的正 应力和切应力强度计算，叠加法求梁的位移，简单静不定梁的求解。 随堂测试：环境工程中的弯曲构件的力学分析及提高梁强度和刚度的措 施。第八单元应力状态与强度理论1、教学目标