Engineering Mechanics

一、课程的任务和目的

任务：通过教学使学生了解和掌握物体机械运动的一般规律及其研究方法，并能初步运用这些规律对简单的实际问题进行分析，并予以解决；同时培养学生在工程构件的强度、刚度和稳定性方面具有明确的基本概念、必要的基础知识、比较熟练的计算能力。

目的：本课程是机械电子专业的学科基础课程，通过本门课程的学习，应掌握的知识点主要包括：静力学基础；平面汇交力系、力矩与平面力偶系、平面一般力系的平衡方程；拉伸（压缩）、扭转、弯曲的内力计算、强度刚度条件；应力状态分析和强度理论；压杆的稳定性校核；点的简单运动和复合运动；刚体的基本运动和平面运动；质点的运动微分方程；动力学普遍定理。本课程在后续机械设计和毕业设计中应用较为广泛，是后续课程的理论计算基础。

二、课程教学内容与学时分配

（一）绪论（2学时）

了解本课程的研究对象、主要内容及其在后续课程与工程技术上的应用情况，学习本课程目的、本课程的研究方法。

（二）静力学（10学时，其中自修2学时）

1．静力学基础

掌握：静力学公理。平衡、刚体、约束和约束力的概念。取分离体和画受力图。

重点：受力分析画受力图。

2．平面汇交力系

掌握：平面汇交力系合成的几何法。力在坐标轴上的投影。力沿坐标轴的分解。合力投影定理。汇交力系合成的解析法。汇交力系平衡的几何条件和解析条件。平衡方程。

重点：平面汇交力系的平衡方程。

3．力矩与平面力偶系

熟悉：力对点的矩；力偶和力偶矩；力偶的等效条件。力偶系的合成与平衡方程。

4．平面一般力系

掌握：力线平移定理。平面一般力系向作用面内任一点的简化。平面一般力系和平行力系的平衡条件。平衡方程的各种形式。物体系统的平衡问题。

重点与难点：平衡方程的各种形式；系统的平衡问题。

（三）杆件的基本变形（18学时，其中自修2学时）

1．拉伸和压缩

掌握：拉（压）杆横截面上内力、应力的求法。拉（压杆）强度计算。拉（压）杆的变形。

熟悉：材料在拉压时的力学性能。斜截面上的应力分布及计算。

2．扭转

掌握：外力偶矩的计算。用截面法求扭矩，作扭矩图。扭转变形的强度、刚度计算。

了解：直圆杆扭转时横截面上应力、变形的求法。剪应力互等定理和剪切虎克定律。

3．弯曲

掌握：弯曲梁的内力计算，正确列出剪力方程和弯矩方程，并绘制剪力图和弯矩图。纯弯曲和横力弯曲时横截面上正应力的分布及其计算。梁的正应力强度计算。梁的挠曲线近似微分方程。梁的刚度校核。

熟悉：弯矩、剪力和分布荷载集度间的关系及其应用。梁的合理截面。横力弯曲时横截面上剪应力的分布及其计算。弯曲剪应力强度条件。用积分法、叠加法计算梁的位移。

了解：提高梁强度的措施。提高梁刚度的措施。

重点：绘制剪力图和弯矩图。梁的正应力强度计算。

难点：弯矩、剪力和分布荷载集度间的关系及其应用。梁的位移计算；梁的刚度校核。

（四）应力状态分析和强度理论（6学时）

掌握：应力状态、主应力、主平面、强度理论的概念。平面应力状态的分析——解析法和图解法。

熟悉：广义虎克定律。四个基本强度理论的应用。

了解：三向应力状态简介。

重点：平面应力状态的分析——解析法和图解法。

难点：应力状态分析；强度理论。

（五）压杆的稳定性（4学时）

掌握：细长中心受压杆的临界载荷及其计算。不同杆端约束对临界力的影响。柔度的概念，临界应力总图。压杆的稳定条件和稳定性校核。

了解：提高压杆稳定性的措施。

重点：临界应力总图。压杆的稳定条件和校核。

（六）运动学（10学时，其中自修2学时）

1．点的运动

掌握：矢径法，直角坐标法，自然法。运动方程和轨迹方程。点的速度和加速度的矢量形式。点的速度和加速度在固定直角坐标轴上的投影。切向加速度和法向加速度。

2．刚体的基本运动

掌握：刚体的平移及其特征。刚体定轴转动的转动方程，角速度和角加速度，各点速度和加速度的求法。角速度和角加速度用矢量表示。

3．点的复合运动

掌握：动参考系和静参考系。相对运动、绝对运动和牵连运动。相对轨迹和绝对轨迹。相对速度（加速度）、绝对速度（加速度）、牵连速度（加速度）。点的速度合成定理。牵连运动是平移时点的加速度合成定理。

了解：牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理。科氏加速度。

重点：点的速度合成定理。牵连运动是平移时点的加速度合成定理。

难点：牵连运动是平移时点的加速度合成定理。

4．刚体的平面运动

掌握：平面运动分解。用基点法求图形内各点的速度。速度投影定理。速度瞬心。用瞬心法求解平面图形内各点的速度。用基点法求平面图形内各点的加速度。

重点：平面运动分解；用基点法、瞬心法求图形内各点的速度。

难点：用基点法求平面图形内各点的加速度。

5．质点的运动微分方程

掌握：动力学基本定律。质点运动微分方程：矢量形式，直角坐标形式，自然轴投影形式。质点动力学的两类问题。

（七）动力学普遍定理（8学时）

掌握：质点与质点系的动量。力的冲量。动量定理。质心运动定理。质点和质点系的动量矩、动量矩定理。动量矩守恒条件。定轴转动刚体对转轴的动量矩。刚体定轴转动微分方程。质点系的动能。平动、定轴转动和平面运动刚体的动能。质点系动能定理。

熟悉：质心运动守恒条件。转动惯量的概念及计算。平行移轴定理。重力、弹性力、摩擦力的功、转矩的功。

重点：质点系的动量定理。动量矩定理。刚体定轴转动微分方程。质点系动能定理。

难点：平动、定轴转动和平面运动刚体的动能计算。质点系动能定理。

三、课程教学环节的基本要求

课堂讲授：

本门课程以课堂讲授为主，坚持“教师为主导，学生为主体”的思想，教师的精讲与学生的自学相结合，教师主要起启发和引导的作用，贯彻少而精的原则，以点带面去激发学生获得更多知识的欲望，调动学生的学习自觉性；采用现代化、多媒体教学手段，课堂教学与和实验教学相结合，理论联系实际，以增加课堂教学信息量和感性认识，培养学生的动手能力。

实践教学部分(6学时)：

序号	实验项目名称	项目学时	每组人数	内容提要	实验项 目类型	实验项目要求
1	低碳钢拉伸	2	2	观察低碳钢在拉伸时的各种现象，并测定低碳钢在拉伸时的特性参数。	综合型	必修
2	材料弹性模量和泊松比的测定实验	2	2	通过材料弹性模量和泊松比的测定实验,使学生掌握测定材料变形的基本方法,学会拟定实验加载方案,验证虎克定律。	综合型	必修
3	扭转实验	2	2	验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量。测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限。比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。	综合型	必修

考试环节：

课程成绩采用百分制，由三部分组成：平时成绩（教学活动过程）占30%，实验成绩（技能成绩）占10%；期末考试成绩占60%。期末考试采取笔试、闭卷形式。

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课程为，《大学物理》、《高等数学》基础上开设，并为后续课程，如《机械设计》、《机械制造技术基础》、《毕业设计》等理论课程及实践环节提供必要的基础知识。

五、教材及主要参考书

[1]西南交通大学应用力学与工程系（编）．工程力学教程．北京：高等教育出版社．2004年7月

[2]刘鸿文主编．材料力学（I）第四版．北京：高等教育出版社．2004年1月

[3]陈乃立，陈倩编著．材料力学学习指导书．北京：高等教育出版社．2004年1月

[4]哈尔滨工业大学理论力学教研室编．理论力学（I）第六版．北京：高等教育出版社．2002年8月

[5]程靳，程燕平主编．理论力学学习辅导．北京：高等教育出版社．2003年8月

[6]程靳主编．理论力学思考题集．北京：高等教育出版社．2004年11月