工程力學(xué)電子教案

工程力學(xué)電子教案一、課程的教學(xué)目的和要求工程力學(xué)是一門理論性較強的技術(shù)基礎(chǔ)課，是高等院校工科專業(yè)的必修課，也是高職高專土建相關(guān)專業(yè)的必修課。目的及計算能力和實驗?zāi)芰Γ瑸楣こ淘O(shè)計打下必要的基礎(chǔ)。要求理論知識方面本概念和性質(zhì)，能熟練計算力的投影和力矩；知識；掌握分析桿件內(nèi)力并做相應(yīng)內(nèi)力圖的基本知識；掌握分析桿件的應(yīng)力、應(yīng)變，進(jìn)行強度和剛度計算的基本知識；對應(yīng)力狀態(tài)和強度理論有一定認(rèn)識，并能進(jìn)行組合變形下桿件強度計算；初步學(xué)會分析簡單壓桿的臨界載荷，并進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性的校核；能力、技能方面具有從簡單的實際問題中提出理論力學(xué)問題并進(jìn)行分析的初步能力；初步具備計算強度、剛度、穩(wěn)定性的計算及構(gòu)件設(shè)計的能力；二、教學(xué)方法：1、課堂教學(xué)手段主要采用黑板板書。2、采用啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵學(xué)生自學(xué)，以“少而精”為原則，精講多練；3、加強與學(xué)生的溝通，增加課堂討論，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。三、學(xué)習(xí)方法提示：1、提前預(yù)習(xí)，以提高聽課效率；2、認(rèn)真做好課堂筆記；3、課后認(rèn)真復(fù)習(xí)，以鞏固所學(xué)知識；4、獨立按時地完成課后作業(yè)，以便掌握課程學(xué)習(xí)的實際情況。四、成績評定方法：1、平時（包括考勤、作業(yè)、課堂練習(xí)、課堂提問）成績占30%；270%五、期末考核方式：閉卷。第一章緒論的。二、教學(xué)主要內(nèi)容：1.系。程中的地位和作用、學(xué)習(xí)工程力學(xué)的基本要求和方法。三、重點和難點力學(xué)在實際工程中力學(xué)的應(yīng)用，及本課程的相關(guān)名詞術(shù)語四、教學(xué)要求了解工程力學(xué)的研究對象；五、教學(xué)方法黑板板書、講解。六、思考題與習(xí)題工程力學(xué)研究的對象與基本任務(wù)研究對象小于光速而運動的宏觀物體，他們就是工程力學(xué)研究的對象。研究任務(wù)當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡狀態(tài)由作用于物體上的已知力求出未學(xué)的一項任務(wù)；的運動狀態(tài)的變化與作用于其上之間的關(guān)系是工程力學(xué)的又一項任務(wù)；研究構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題，提供有關(guān)的理論方法和試驗技的第三項任務(wù)。工程力學(xué)中的力學(xué)模型與研究方法研究模型工程力學(xué)的研究對象往往比較復(fù)雜，在對其進(jìn)行力學(xué)分析時，首先必須抓住問題的性質(zhì)，抓住其主要特征，忽略此藥特征，需要對其進(jìn)行簡化，抽象出力學(xué)模型。在受力是保持形狀大小不變的力學(xué)模型成為剛體。質(zhì)點是指具有質(zhì)量而形狀大小可忽略不計的力學(xué)模型。不取決于物體本身的形狀和尺寸。學(xué)模型。研究方法理論分析、試驗分析和計算機分析是工程力學(xué)中三種主要的研究方法。第二章剛體靜力分析基礎(chǔ)一、教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生了解力和力矩的概念和性質(zhì)；力偶的概念和性質(zhì)；約束與約束力的概念，工程中常見的約束與約束力，物體的受力分析與受力圖等。二、教學(xué)主要內(nèi)容：偶的三要素及力偶的等效定理，以及關(guān)于力和力偶的各種定理，規(guī)律。方式。掌握力和力偶的相關(guān)概念性質(zhì)及約束與約束力的存在形式，進(jìn)一步對構(gòu)件進(jìn)課堂及課后練習(xí)。三、重點和難點本章講授的重點是“力和力偶的概念、性質(zhì)”，“約束和約束反力”“物和對構(gòu)件進(jìn)行受力分析。四、教學(xué)要求1、使學(xué)生了解本課程的研究對象、研究內(nèi)容，明確學(xué)習(xí)本課程的目的；2、掌握力和剛體的概念及靜力學(xué)公理；3、掌握約束及約束反力的基本知識；4、初步掌握物體及簡單物系的受力分析，合理選擇分離體并畫出受力圖。五、教學(xué)方法黑板板書、講解。六、思考題與習(xí)題P15思考題 2-3 2-9 2-11習(xí)題2-12-22-32-3力與力偶1力的外效應(yīng)。三者為力的三要素。在國際單位制中，力的基本單位是牛頓（Ｎ），常用單位還有千牛頓kＮ）等。力是矢量，常用一帶有箭頭的線段表示，線段的長度表示力的大小（按一定的比例尺），線段的方位和箭頭的指向表示力的方向，線段的起點或終點表示力的作用點。通常用黑體字母表示力矢量（手寫時在字母上加箭頭或短橫線），而與之對應(yīng)的普通體字母僅表示力的大小。2、剛體一般將所研究的物體均視為剛體。3、力的性質(zhì)二力平衡公理；加減平衡力系公理及力的可傳性原理；剛化原理；力的平行四邊形法則及三角形法則；力的作用與反作用定律；三力平衡匯交定理。2-1-2力對點之矩力矩的概念M(F)=+Fd0OdF使物體繞O規(guī)定：力F使物體繞O點逆時針轉(zhuǎn)動為正，順時針轉(zhuǎn)動為負(fù)，如辦螺絲刀。合力矩定理M(F)=M(F)+M(F)+M(F)+?+M(F)=∑M(F)0 R 0 1

0 2 0 3

0 n 0 i合力對平面內(nèi)任一點之矩等于各分力對同一點之矩的代數(shù)和—合力矩定理。例題p7，例2-12-1-2力偶的概念和性質(zhì)力偶的概念移動效應(yīng)，把它稱為力偶（F,F’）表示，如辦方向盤，擰水龍頭等。力偶作用面—力偶所在的平面；力偶臂—力偶兩個力作用線間的距離稱為力偶臂；力偶矩—M=+Fd式中正號規(guī)定：力偶的專向是逆時針，反之為負(fù)；力偶三要素：力偶的大小、轉(zhuǎn)向和力偶作用面的方位。P8平面力偶系的合成若有n偶系合成可得一個力偶，合力偶矩等于力偶系中個力偶矩的代數(shù)和：M=M+M+?+M=∑Mi1 2 n約束與約束力約束與約束力的概念自由體—在空間可以做任意運動的物體；由體；約束—阻礙物體運動的限制條件稱為約束；約束力—約束對物體作用一定的力以阻礙物體運動，這種力稱為約束力；主動力或荷載—能主動使物體運動或有運動的趨勢的力，稱為主動力或荷載，如重力、壓力等。工程中常見的約束與約束力柔索約束柔索約束力的方向沿著他的中心線且背離物體，及為拉力。光滑接觸面光滑接觸面約束力的方向沿著接觸面在接觸點出的公法線，及為壓力。光滑鉸鏈心，方向由系統(tǒng)的構(gòu)造與受力狀況確定。固定鉸支座固定鉸支座約束力與鉸鏈的情形相同?；顒鱼q支座活動鉸支座的約束力垂直于支承面，通過鉸鏈中心，指向待定。固定端固定端約束力為一個方向待定的力和一個轉(zhuǎn)向待定的力偶。受力分析與受力圖受力分析與受力圖部分主要通過大量例題的受力分析和作受力圖過程來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對構(gòu)件進(jìn)行簡化，做受力分析，作受力圖。例題見p13、p14、p17、p18第三章平面力系二、教學(xué)主要內(nèi)容：析法及平衡方程的求解。三、重點和難點本章講授的重點是“平面力系的簡化”，“平衡條件確定”“平衡方程求解”。前三點既是本章的重點，也是本章的難點。同時，本章也是剛體靜力分析的重點。四、教學(xué)要求1、掌握平面匯交力系合成的幾何方法和解析方法；2、掌握平面匯交力系平衡方程求解及應(yīng)用。五、教學(xué)方法黑板板書、講解。六、思考題與習(xí)題P41思考題 3-3 3-63-8習(xí)題3-13-23-53-12 3-14平面力系向一點的簡化位于同一平面內(nèi)的諸力其作用線既不匯交于一點，也不互相平行的力系。工程計算中的很多實際問題都可以簡化為平面一般力系來處理。圖3-1某鋼桁橋梁簡化圖力的平移定理作用于剛體上的力可以平行移動到剛體內(nèi)任一指定點，但必須同時附加一礎(chǔ)是力的平移定理。3-2-1平面力系向一點的簡化設(shè)在某一剛體上作用著平面一般力系F1,F2,?,Fn樣，用力的平行四邊形法則來合成它很困難。應(yīng)用力線平移定理，將該力系中的各個力逐個向剛體上的某一點O（稱為簡化中心）平移（圖4-8b),再將所得的平面匯交力系和平面力偶系分別合成（圖4-8c)。過程為：合力F’等于原力系中各力的矢量和，稱為原力系的主矢，力偶矩MO等于原R力系中各力對簡化中心之矩的代數(shù)和，稱為原力系對簡化中心O的主矩。3-2-2平面一般力系的三種簡化結(jié)果：力系簡化為力偶力系合成為一力偶，所以主矩與簡化中心的位置無關(guān)。F 0,M 0R O力系簡化為合力

′就是原力系的合力，合力的作用線通過簡化中心。RO（1） F 0,M 0O（2）

F R

0,M 0O力系仍可簡化為一個合力，但合力的作用線不通過簡化中心。平衡力系矩等于力系中各分力對該點之矩的代數(shù)和。例題p29靜定與超靜定問題所研究的平衡問題的未知量的數(shù)目等于對應(yīng)獨立平衡方程的數(shù)目,則未知量就可全部由平衡方程求得,這類問題稱為靜定問題.超靜定問題將在第二分冊中研究，所以本學(xué)期不作該問題的教學(xué)。物體系的平衡問題求靜定物體系的平衡問題通常有以下兩種方法:先取整個系統(tǒng)為研究對象,列出平衡方程,求出全部未知量.再取系統(tǒng)中某些物體為研究對象,列出平衡方程,求出全部未知量;逐個取系統(tǒng)中每個物體為研究對象,列出平衡方程,求出全部未知量.本節(jié)主要以講解例題為主,同時加入部分課堂練習(xí)及課后練習(xí)題.例題講解以教材上例題為主,p32例3-7,例3-8,例3-9.課后部分習(xí)題在課堂上練習(xí),并作一定的講解,p42,3-6,p433-12,3-13.考慮摩擦是的平衡問題滑動摩擦定律靜摩擦力：將重物放在水平面上，并施加一水平力F，當(dāng)F較小是，物塊雖有華東的力FF增大到某一數(shù)值時，物塊處于將動f而未動的臨界平衡狀態(tài)，這是的靜摩擦力達(dá)到最大值，稱為最大靜摩擦力Ffmax大量實驗證明，最大靜摩擦力的大小與接觸面間的正壓力FN成正比。Ffmax N式中：fs為比例常數(shù)，稱為摩擦因素，它的大小與接觸物體的材料，接觸面的粗糙度、濕度、溫度等情況有關(guān)。動摩擦力：當(dāng)作用于物塊上的主動力大于最大靜摩擦力是，物塊將滑動，F(xiàn)’f大小與量物體間的正壓力成正比。F’f N式中f稱為動摩擦因素考慮摩擦?xí)r的平衡問題例題。其中例題以教材上的為主，p37例3-10，3-11.摩擦角和自鎖現(xiàn)象本節(jié)要求學(xué)生理解摩擦角的概念及自鎖現(xiàn)象。全約束力：假設(shè)放在水平面上的物塊在主動力作用下，有向右滑動的趨勢，水平面作用與物塊的力有法想約束力FN和摩擦力FFf R摩擦角：設(shè)全約束力與法向約束力之間的夾角為υ，當(dāng)摩擦力F達(dá)到最大值fF時，角 也達(dá)到它的最大值 稱為摩擦角。fmax一教學(xué)目標(biāo)

f第4章彈性變形體靜力分析基礎(chǔ)律有所了解；要求學(xué)生對變形形式具體掌握，以便于下章學(xué)習(xí)。二、教學(xué)主要內(nèi)容：法、應(yīng)力、變形與應(yīng)變以及胡克定律。對變形形式也作了介紹。三、重點和難點本章講授的重點是“內(nèi)力與應(yīng)力”，“變形與應(yīng)變”“桿件的變形形式”。難點是對內(nèi)力、應(yīng)力及變形的分析。四、教學(xué)要求1、掌握內(nèi)力中應(yīng)力的種類和基本概念；2、掌握桿件變形的幾種形式。五、教學(xué)方法黑板板書、講解。六、思考題與習(xí)題P564-1p564-1幾個基本概念：彈性變形—在外力撤去后能消失的變形成為彈性變形；塑性變形—在外力撤去后不能消失而遺留下的變形成為塑性變形；后，其變形可完全消失，具有這種變形性質(zhì)的變形固體稱為完全彈性體；形，這種變形體稱為部分彈性體?；炯僭O(shè)：（1）連續(xù)性假設(shè)：即認(rèn)為組成固體的物質(zhì)毫無間隙地充滿物體的幾何容積；（2）均勻性假設(shè)：即認(rèn)為固體各部分的力學(xué)性能是完全相同的；（3）各向同性假設(shè)：即認(rèn)為固體沿各個方向的力學(xué)性能都是相同的。內(nèi)力與應(yīng)力內(nèi)力的概念力。截面法截面法是求構(gòu)件內(nèi)力的基本方法：（1）（2）（3）（5）4-1課后習(xí)題4-1.應(yīng)力應(yīng)力為在微面積ΔA范圍內(nèi)單位面積上內(nèi)力的平均集度：Pm=ΔF/ΔA通常把應(yīng)力p分解成垂直與截面的法向分量σ和與截面相切的切向分量τ，σMτMτ=psinа；σ=pcosа4-3桿件的變形形式1、基本變形發(fā)生沿軸向的伸長與縮短。橫截面發(fā)生相對錯動。桿件的任意兩個橫截面發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。下，桿件的軸線變?yōu)榍€。2、組合變形兩種或兩種以上的基本變形的組合，成為組合變形。第5章桿件的內(nèi)力一、教學(xué)目標(biāo)：壓、扭轉(zhuǎn)以及彎曲時的內(nèi)力計算和內(nèi)力圖的繪制。二、教學(xué)主要內(nèi)容：力計算和內(nèi)力圖繪制時本章的重點。三教學(xué)要求1、掌握桿件在拉壓、扭轉(zhuǎn)時內(nèi)力的計算；2、掌握軸力圖、扭矩圖、剪力圖及彎矩圖的繪制。四、教學(xué)方法黑板板書、講解。六、思考題與習(xí)題P725-35-9p745-15-25-35-45-55-6桿件拉（壓）時的內(nèi)力1、基本概念：拉（壓）桿—承受軸向拉伸或壓縮的桿件；軸力—內(nèi)力FN的作用線與桿件的軸線重合，稱為軸力；置關(guān)系的圖線。稱為軸力圖。2、內(nèi)力計算及軸力圖繪制內(nèi)力計算及軸力圖繪制部分通過講解例題與習(xí)題練習(xí)來指導(dǎo)學(xué)生掌握該部分內(nèi)容。線一致時，桿件受拉伸長，軸力為正，反之桿件受壓，軸力為負(fù)。內(nèi)力計算過程及軸力繪制過程見例5-1及習(xí)題5-1.桿件扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力1、外力偶矩的計算外力偶矩計算公式：Me=9549P/n式中：P為傳遞功率；n為軸的轉(zhuǎn)速。2、扭矩與扭矩圖T（T）與截面的外法線方向一致時，T用圖線來表示各橫截面上扭矩沿軸線變化情況。5-2，5-31、平面彎曲概念梁—以彎曲為主要變形的桿件稱為梁。線也將在此對稱平面內(nèi)彎曲成一條平面曲線，這種彎曲稱為平面彎曲。為了便于分析計算簡圖，通常對梁本身、荷載和支座進(jìn)行簡化。根據(jù)支座情況，靜定梁可分為三種基本形式：懸臂梁、簡支梁、外伸梁（見教材p64圖5-13）2、剪力和彎矩FsM，F(xiàn)sM5-3（p65確定梁上橫截面的剪力和彎矩符號：梁任一橫截面上的剪力，其數(shù)值等于該截面的任一邊（左邊或右邊）正，反之為負(fù)。梁任一橫截面上的彎矩，其數(shù)值等于該截面的任一邊（左邊或右邊）之為負(fù)。剪力圖和彎矩圖用內(nèi)力方法繪制剪力圖和彎矩圖梁橫截面上的剪力和彎矩可表示為：Fs=Fs（x）M=M(x)x圖線分別稱為剪力圖和彎矩圖。具體繪制過程詳見例5-5，例5-6，例5-7.利用微分關(guān)系法繪制剪力圖和彎矩圖為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容，課堂上不作詳細(xì)講解。第6章桿件的內(nèi)力一、教學(xué)目標(biāo)：（壓桿件在組合變形時的應(yīng)力與強度計算。二、教學(xué)主要內(nèi)容：力計算和內(nèi)力圖繪制時本章的重點。三教學(xué)要求1、掌握桿件在拉壓、扭轉(zhuǎn)時內(nèi)力的計算；2、掌握軸力圖、扭矩