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绪章绪论
依据课程承担的毕业要求指标点,制定工程力学的课程目标。结合课程思政,介绍工程力学应用实例。
实例1 赵州桥1500年屹立不倒,是我国古代劳动人民智慧的结晶,以增强民族自豪感。实例2 武汉长江大桥,万里长江第一桥,一桥飞架南北,天堑变通途。以增强对国家认同感。实例3 加拿大魁北克大桥剪彩时坍塌,75人全部命丧大河。外国的月亮不一定就圆一些。
课外拓展:长江上96座大桥,作为中国人,我们无比自豪。 -
●0.1力学与现代化建设(课程思政)
力学与大桥,培养民族自豪感与爱国情怀
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第一章静力学基础
借助实例,引入静力学的基本概念,约束的种类与相关受力分析。按入门级、中级与挑战级等三个层次,由浅入深对物系进行受力分析,提高课程的挑战度。
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●1.1受力分析
刚体、自由体、约束、约束力等的涵义 柔索、光滑接触、铰接、固定铰支座、活动铰支座、二力杆
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●1.2受力分析与示力图
示例1柔索与光滑接触受力图;示例2固定/活动铰支座受力图;示例3二力杆受力图;示例4物系受力图;示例5物系受力图
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第二章简单力系
借助实例,引入平面汇交力系与平面力偶系的基本概念。由浅入深分析与求解平面汇交力系与平面力偶系问题,培养学生解决简单力系相关工程问题的能力。
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●2.1平面汇交力系
平面汇交力系的合成与平衡
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●2.2平面力偶系
平面力偶系的合成与平衡
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●2.3受力分析(讨论课)
示例6带滑轮物系受力图
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第三章平面力系
借助实例,引入平面力系的基本概念。导出了力的平移定理,对平面任意力系进行简化。按入门级、中级与挑战级等三个层次,由浅入深分析与求解平面力系相关工程问题,提高课程的挑战度。
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●3.1平面任意力系的简化
力的平移定理 平面力系简化与结果分析;固定端约束
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●3.2平面力系的平衡
示例1简单梁支座约束力;示例2梁受均布载荷支座约束力;示例3求固定端约束力;示例4物系平衡问题求解
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第四章考虑摩擦的平衡
借助实例,引入力对轴的矩的基本概念。由浅入深分析与求解空间力系问题,培养学生分析与求解空间力系相关工程问题的能力。
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●4.1摩擦角
摩擦角
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●4.2考虑摩擦的平衡
示例1摩擦角(中级);示例2考虑摩擦的平衡(提高级)
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第五章空间力系
借助实例,引入摩擦、摩擦角等的基本概念。由浅入深分析与求解考虑摩擦平衡问题,培养学生分析与求解摩擦相关工程问题的能力。
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●5.1力对轴的矩
力对轴的矩(入门级)
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●5.2传动轴的平衡
示例2传动轴的平衡
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第六章轴向拉伸与压缩
借助实例,引入材料力学基本假设、杆的拉伸与压缩等的基本概念。由浅入深分析与求解考虑杆的拉伸与压缩问题,培养学生分析与求解杆件拉伸与压缩的强度相关工程问题的能力。
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●6.1材料力学绪论
材料力学基本假设;杆件的基本变形,轴力;示例1轴力图
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●6.2拉伸与压缩
示例1拉压杆的强度计算
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●6.3材料拉伸与压缩时的力学性质
拉伸与压缩时的力学性质
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●6.4拉压杆的强度计算
示例2拉压杆的强度计算
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第七章剪切与扭转
借助实例,引入圆轴扭转的基本概念。由浅入深分析与求解考虑扭转强度与刚度问题,培养学生分析与求解圆轴扭转相关工程问题的能力。
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●7.1剪切
剪切应力计算
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●7.2扭转
圆杆扭转时横截面上的切应力
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第八章弯曲内力
借助实例,引入平面假设、剪力与弯矩的基本概念。按入门级、中级与挑战级等三个层次,由浅入深分析与求解梁的剪力图与弯矩图相关工程问题,提高课程的挑战度。
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●8.1弯曲内力——剪力和弯矩
弯曲内力——剪力和弯矩,示例1梁受固定端约束与均布载荷
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●8.2剪力图与弯矩图
示例2简支梁受均布载荷,示例3简支梁受集中载荷;示例4 简支梁受不同载荷,示例5简支梁受不同载荷
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第九章弯曲应力
借助实例,引入弯曲强度的基本概念。按入门级、中级与挑战级等三个层次,由浅入深分析与求解梁的弯曲强度相关工程问题,提高课程的挑战度。
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●9.1梁弯曲时横截面上的应力
梁弯曲时横截面上的正应力与切应力
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●9.2梁的强度计算
示例1梁的强度计算;示例2梁的强度计算
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●9.3建立抽象模型解决工程问题
解决复杂工程问题,是大学工程类本科教育的背景。工程力学作为工程科学的基础,多数专业要求其承担“指标点1.2 利用抽象模型,解决具体工程领域的复杂工程问题”。
本研讨课,通过武汉长江大桥、南京长江大桥与九江长江大桥的实例,建立最大的跨度与钢结构强度的抽象模型。由武汉长江大桥128米,通过数学模型计算出南京长江大桥跨度155米,误差仅3.13%。 进一步创新模型,计算出九江长江大桥跨度216米,无误差。
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第十章弯曲变形
借助实例,引入挠度和转角的基本概念。按入门级、中级与挑战级等三个层次,由浅入深分析与求解梁的刚度相关工程问题,提高课程的挑战度。
本章的研讨课,目的是培养学生利用抽象模型解决复杂工程问题的能力。 -
●10.1挠曲线近似微分方程
挠度与转角,挠曲线近似微分方程
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●10.2叠加法计算梁的变形
示例1积分法计算梁的变形;示例2梁的刚度校核
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●10.3超静定梁
叠加法;示例3简单超静定梁
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第十一章应力状态分析和强度理论
借助实例,引入应力状态、广义虎克定律与强度理论的基本概念。由浅入深分析与求解复杂应力状态下相关工程问题,提高课程的挑战度。
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●11.1平面应力状态分析
平面应力状态分析
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●11.2三向应力状态的最大应力
示例1三向应力状态的最大应力
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●11.3广义胡克定律
广义胡克定律;示例1广义胡克定律(提高级)
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●11.4强度理论的应用
强度理论;示例1强度理论的应用
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第十二章组合变形
借助实例,引入拉伸(压缩)与弯曲组合变形以及弯曲与扭转的组合的基本概念。由浅入深分析与求解组合变形相关工程问题,提高课程的挑战度。
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●12.1斜弯曲、拉伸(压缩)与弯曲的组合
斜弯曲;示例1斜弯曲(中级);示例1拉伸(压缩)与弯曲的组合(中级)
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第十三章压杆稳定
借助实例,引入压杆稳定性的基本概念。由浅入深分析与求解压杆稳定性相关工程问题,提高课程的挑战度
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●13.1细长压杆的临界力
欧拉公式;细长压杆的临界力(提高级)
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●13.2压杆的稳定计算
示例1压杆的稳定计算(中级)