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工程力学

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Overview

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《工程力学》是材料成型与控制工程、焊接技术与工程、智能制造工程等工科专业的核心必修课,同时也是一门兼具基础性、系统性与应用性的专业基础课。作为连接高等数学、大学物理等公共基础课与材料成型工艺、焊接结构设计、智能装备设计等专业核心课的重要桥梁,本课程在工程教育体系中占据承上启下的关键地位,其知识体系是工科学生构建工程思维、掌握工程分析方法的重要基石,为后续专业课程的学习和工程实践能力的培养奠定不可或缺的力学理论基础。

本课程以自然界和各类工程领域中机械运动与物体内在力学表现为研究核心,旨在引导学生掌握机械运动和物体受力变形的最普遍、最基本规律,揭示工程实际中各类构件与结构的受力、变形、运动及失效的本质机理。课程内容兼具理论性与工程实用性,既涵盖经典力学的基础理论体系,又紧密结合材料成型、焊接、智能制造等专业的工程应用场景,让学生在掌握理论知识的同时,建立起理论与工程实际的关联思维。

在知识体系构建上,本课程围绕质点、质点系和刚体的机械运动规律与工程构件的受力、变形及稳定性分析两大核心展开,通过系统的理论讲解、公式推导、例题解析和习题练习,让学生实现从基础物理力学知识到工程力学专业知识的进阶。课程具体涵盖静力学、运动学、动力学及材料力学的核心内容,包括物体的受力分析与平衡条件、点和刚体的运动分析、动力学基本定理及应用、构件的轴向拉压、剪切、扭转、弯曲变形分析、应力状态与强度理论、组合变形强度计算、压杆稳定等关键知识点,层层递进地构建完整的工程力学知识框架。

本课程的总体教学要求与目标明确,聚焦于学生力学理论基础的夯实和工程分析能力的初步培养,具体分为三个层面:

知识理解层面:要求学生对质点、质点系和刚体的机械运动形式与规律形成系统、全面的理解,清晰掌握工程力学中的基本概念、基本定理和基本公式,明确各知识点之间的逻辑关联,建立起完整的力学知识体系,能准确区分不同运动形式、不同变形类型的特点与适用条件。

方法掌握层面:要求学生熟练掌握工程力学的基本分析方法,包括物体受力分析的方法、平衡方程的建立与求解方法、运动学分析的几何法与解析法、动力学问题的求解方法、构件变形与应力的计算方法、强度与稳定性的校核方法等,能灵活运用各类方法分析和解决简单的力学问题。

应用能力层面:要求学生具备将工程力学理论知识应用于工程实际的初步能力,能将材料成型、焊接、智能制造等专业中的简单工程问题抽象为力学模型,运用所学理论和方法进行受力、变形、强度及稳定性分析,为后续学习材料成型工艺中的模具受力分析、焊接结构的强度设计、智能装备的构件选型与校核等专业课程打下牢固的力学理论基础,同时培养学生的工程思维和科学分析问题的能力。

在教学实施中,本课程注重理论联系实际,结合材料成型与控制工程、焊接技术与工程、智能制造工程等专业的行业特点和工程需求,选取贴合专业的例题、案例和习题,让学生感受到工程力学在专业领域的实际应用价值。通过课程学习,学生不仅能获得扎实的力学理论知识,更能培养严谨的逻辑思维、科学的分析方法和初步的工程实践能力,这些能力将贯穿于学生后续的专业学习和未来的工程工作中,成为解决各类工程实际问题的重要工具。




Syllabus

  • 第1章理论力学绪论
    • 1.1理论力学绪论
  • 第2章静力学公理及物体的受力分析
    • 2.1静力学公理
    • 2.2约束和约束力
    • 2.3物体的受力分析
  • 第3章平面汇交力系与平面力偶系
    • 3.1平面汇交力系合成与平衡的几何法
    • 3.2平面汇交力系合成的解析法
    • 3.3平面力对点之矩的概念和计算
    • 3.4平面力偶理论
  • 第4章平面任意力系
    • 4.1平面任意力系向作用面内一点简化
    • 4.2平面任意力系的简化结果分析
    • 4.3平面任意力系的平衡条件及平衡方程
    • 4.4平面平行力系的平衡方程
    • 4.5物体系统的平衡、静定和超静定问题
  • 第5章空间力系
    • 5.1空间汇交力系
    • 5.2空间力对点之矩和力对轴之矩
    • 5.3空间力偶
    • 5.4空间任意力系向一点的简化-主矢和主矩
    • 5.5空间任意力系的简化结果分析
    • 5.6空间任意力系的平衡方程
    • 5.7空间约束和约束反力
    • 5.8空间任意力系平衡问题举例
  • 第6章材料力学绪论
    • 6.1《材料力学》研究对象及课程任务
    • 6.2变形固体的基本假设
    • 6.3外力、内力、应力及截面法
    • 6.4位移、变形及应变
    • 6.5杆件的分类及杆件变形的基本形式
  • 第7章拉伸、压缩与剪切
    • 7.1轴向拉伸与压缩的概念和实例
    • 7.2轴向拉伸或压缩时的内力和应力
    • 7.3材料拉伸时的力学性能
    • 7.4材料压缩时的力学性能
    • 7.5安全系数、许用应力、极限应力
    • 7.6轴向拉伸或压缩时的变形
    • 7.7轴向拉伸或压缩时的应变能
    • 7.8轴向拉伸或压缩的超静定问题
    • 7.9温度应力和装配应力
    • 7.10连接件的剪切和挤压强度计算
  • 第8章扭转
    • 8.1扭转的概念及实例
    • 8.2扭矩的计算和扭矩图
    • 8.3薄壁圆筒的扭转-纯剪切
    • 8.4圆轴扭转时的应力及强度条件
    • 8.5圆轴扭转时的变形及刚度条件
  • 第9章平面图形的几何性质
    • 9.1静矩和形心
    • 9.2惯性矩和惯性半径
    • 9.3平行移轴公式
  • 第10章弯曲内力
    • 10.1弯曲的概念和实例
    • 10.2弯曲梁的简化
    • 10.3剪力和弯矩
    • 10.4剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图
    • 10.5剪力、弯矩与分布荷载集度间的关系
    • 10.6平面刚架和曲杆的内力图
  • 第11章弯曲应力
    • 11.1纯弯曲
    • 11.2纯弯曲时的正应力
    • 11.3横力弯曲时的正应力
    • 11.4弯曲切应力
    • 11.5提高弯曲强度的措施
  • 第12章弯曲变形
    • 12.1弯曲变形的工程实例及基本概念
    • 12.2挠曲线的近似微分方程
    • 12.3积分法计算弯曲变形
    • 12.4叠加法计算弯曲变形
    • 12.5弯曲的超静定问题
    • 12.6减小弯曲变形的主要措施
  • 第13章应力和应变分析、强度理论
    • 13.1应力状态的概念和实例
    • 13.2平面应力状态分析的解析法
    • 13.3平面应力状态分析的图解法
    • 13.4三向应力状态分析
    • 13.5广义胡克定律
    • 13.6复杂应力状态的应变能密度
    • 13.7强度理论
  • 第14章组合变形
    • 14.1组合变形和叠加原理
    • 14.2拉伸(压缩)与弯曲的组合
    • 14.3扭转与弯曲的组合
  • 第15章压杆稳定
    • 15.1压杆稳定的概念
    • 15.2两端绞支细长压杆的临界压力
    • 15.3其它支座条件下压杆的临界压力
    • 15.4欧拉公式的应用范围•经验公式
    • 15.5压杆的稳定校核
    • 15.6提压杆稳定的主要措施
  • 考试

    Taught by

    Nanchang Hangkong University

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