工程力学(1)

2019/8/81工程力学（1）直播课堂教师：姚志刚2019/8/82《工程力学》（1）（2）课程一体化设计方案介绍一、课程的性质和任务《工程力学》电视大学开放教育“水利水电工程专业”学生必修的技术基础课。2019/8/83它包含理论力学（静力学部分）、材料力学和结构力学三部分内容。通过本课程的学习，培养学生具有初步对工程问题的简化能力，一定的分析与计算能力，是学习有关后继课程和从事专业技术工作的基础。2019/8/84本课程按两学期开设。工程力学（1）学习内容为该教材的前十章，并辅以“应用力学仿真试验”课件完成试验。工程力学（2）学习内容为教材的后五章。2019/8/85通过本课程的学习，使学生掌握物体的受力分析、平衡条件及熟练掌握平衡方程的应用；掌握基本构件的强度、刚度和稳定性问题的分析和计算；掌握平面杆件结构内力和位移的计算方法。2019/8/86二、先修课要求它以高等数学、线性代数为基础三、课程的教学基本要求2019/8/87工程力学（1）1、掌握刚体平衡方程的应用。2、掌握基本构件的强度、刚度和稳定性问题的分析。3、了解杆件结构的基本组成规则。4、掌握静定结构的内力和位移的计算方法2019/8/88工程力学（2）1、掌握静定结构的位移的计算方法。2、掌握简单超静定结构内力的计算方法。3、掌握基本构件稳定性问题的分析。2019/8/891、该课程实践性较强，需要学员多作练习。2、辅导教师需要有比较熟练的教学经验，多讲例题、习题。3、充分利用多种媒体（参见教学网页），重点复习。四、教学方法和教学形式建议2019/8/810按中央电大要求，课程教学总学时数为144学时，8学分，其中工程力学（1）72学时工程力学（2）72学时。工程力学（1）含实验4学时；具体安排时，课程教学总学时数为72学时，4学分，其中课内学时68(面授辅导36学时，期中考试3学时，小组讨论12学时，习题课11学时网上答疑6学时)，实验学时4。五、学时分配2019/8/811工程力学（2）具体安排时，课程教学总学时数为72学时，4学分，其中课内学时72(面授辅导36学时，期中考试3学时，小组讨论12学时，习题课12学时，网上答疑9学时)。2019/8/812面授、网上答疑、期末复习（共87学时）由省校统一实施，小组讨论、习题课、实验由分校或教学班实施。《工程力学》（1）、（2）录像各6学时可在小组讨论、习题课中播放。期中考试（各3学时）由省校命题（网上发布），分校阅卷（试题答案与省校联系）。2019/8/8132002-2003年第一学期首先从《工程力学》（1）开始实施。全程直播。2019/8/8141、作业及实验：作业、期中考试及实验成绩作为形成性考核成绩，占课程总成绩的20%,形成性考核成绩不及格者不得参加考试。七、考核2019/8/8152、考试形式：卷面100分，占课程总成绩的80%。（1）．试题类型及结构：试题类型主要为计算题，选择题，填空题。（2）．试题内容不超出中央电大复习提要的范围。（3）．期末笔试：学生自带钢笔、铅笔、三角板、计算器等工具。2019/8/816八、责任教师1.中央电大课程主讲教师：涂令康2.中央电大课程主持教师：联系人：王圻、郭鸿电话：[phone]Email：[e-mail]3.安徽电大课程责任教师：姚志刚电话：[phone]Email：[e-mail]2019/8/817九、学习资源（文字教材、CAI课件、音频视频、网上资源）•文字教材：本课程的文字教材选用李前程、安学敏编著的《建筑力学》，由中国建筑工业出版社出版。•音像媒体：工程力学（1）、（2）各6讲录像课。2019/8/8182019/8/819十、主要教学环节•课堂教学分面授、习题课（作业辅导）及录像课三种形式。•作业要求（每章结束布置作业或参见作业要求）。•实验4学时。2019/8/8202019/8/821十一、学习方法•工程力学是水工类各专业必修的技术基础课。直播课堂只能讲解重点内容，并布置一些重点习题。同学们应在系统学习教材的基础上尽可能作较多习题，才能熟练掌握本课程的知识。2019/8/822•希望同学们应以学习教材为主，作简单笔记，在学习理论、概念的同时，一定要作相当数量的习题，通过手算的方法和技巧来掌握力学的概念以及分析和计算的方法。2019/8/823第一章绪论本章讨论了建筑力学的主要任务、内容和一些基本概念。一、本章知识点：1．杆系结构杆系结构——建筑物中的骨架主要由杆件组成，工程（建筑）力学主要研究平面杆件结构，在计算简同中用其轴线表示；2019/8/8242．计算模型：刚体、变形体计算模型－刚体、变形体——其中刚体是受力不变形的物体，当我们讨论的问题与变形无关或影响很小时可以使问题简化；2019/8/8253.变形基本形式•变形体是物体变形不可忽略时的讨论，但也要有连续、均匀及各向同性的假设。•包括拉压、剪切、扭转、弯曲，这四种基本的变形形式是日常生活中常见的，在本课程的学习中，应注意产生变形的力和力偶与相应的变形的对应关系。2019/8/8264．建筑力学的内容和任务（1）结构由杆件组成，如何组成才能成为一个结构是我们首先要研究的问题；（2）结构是要承受荷载的，这里讨论最简单的结构（静定结构）在荷载作用下的内力计算（杆件视为刚体）2019/8/827（3）结构稳定性要求（4）研究单个杆件在基本变形形式下的受力情况，及其相应的变形以及受力与变形之间关系（变形体）（5）静定结构在荷载作用下的变形与位移2019/8/828（6）超定结构的内力（位移）三个经典方法（7）直杆受压的稳定问题5．集中荷载、均布荷载主要讨论集中荷载、均布荷载问题，其它荷载在其他课程讨论。2019/8/8291．结构与构件（P1）（1）理解结构的概念；（2）了解结构按其几何特征的三种分类。二、基本内容及要求2019/8/8302．刚体、变形体及其基本假设(P1-2)（1）了解建筑力学中物体的概念；（2）掌握在建筑力学中将物体抽象化为两种计算模型，以及刚体、理想变形固体的概念及其主要区别。（3）掌握弹性变形与塑性变形的概念。2019/8/8313．杆件变形的基本形式(P2-3)掌握轴向变形或压缩、剪切、扭转、弯曲四种基本变形的变形特点。2019/8/8324．建筑力学的任务和内容(P3-4)（1）了解建筑力学的任务、目的，结构正常工作必须满足的要求；（2）掌握强度、刚度、稳定性的概念；（3）了解建筑力学的内容。2019/8/8335．荷载的分类(P4-5)（1）掌握荷载的概念；（2）了解按荷载作用范围的分类及分布荷载、集中荷载的概念；2019/8/834（3）了解按荷载作用时间的分类及恒荷载、活荷载的概念；（4）了解按荷载作用性质的分类及静荷载、动荷载的概念及动荷载作用的基本特点。2019/8/835第二章计算简图、受力分析本章知识点：1．约束与约束反力2．结构计算简图3．平面杆系结构分类4．物体受力分析2019/8/836本章的几个重点问题：1．约束与约束反力2．结构计算简图3．物体受力分析2019/8/837•一般所说的支座或支承；约束是相对的，a对b有一方向的约束，则b对a就有同一方向相反的约束与约束相对应的约束力也是相对的。•一物体（例为一刚性杆件）在平面内确定其位置需要两个垂直方向的坐标（一般取水平x，竖直y）和杆件的转角。因此对应的约束力是两个力与一个力偶。一．约束与约束反力2019/8/838•根据约束（限制）的位移与相应的约束力可以将7种约束形式归纳为以下4类：（1）．一个位移的约束及约束反力（2）．两个位移的约束及约束反力（3）．三个位移的约束及约束反力（4）．一个位移及一个转角的约束及约束反力2019/8/8392019/8/840•柔索约束：由软绳构成的约束。绳索悬挂重物，物体只能受绳子对其向上的拉力；P6•光滑面约束：由两个物体光滑接触构成的约束。物体在光滑地面上，只受地面对其向上的压力；1．一个位移的约束及约束反力2019/8/841•滚动铰支座：将杆件用铰链约束连接在支座上，支座用滚轴支持在光滑面上，这样的支座称为滚动铰支座。表示物体在竖直方向受到约束。2019/8/842•链杆约束：链杆是两端用光滑铰链与其它物体连接，不计自重且中间不受力作用的杆件。物体在竖直方向受到约束，约束力可向上，可向下。2019/8/843•这部分重点要求：•根据约束形式、熟练确定其约束性质，并正确画出约束力。约束力的方向可根据判断确定一个正方向；不易判断的可以任意确定一个正方向。2019/8/8442．两个位移的约束及约束反力（固定）•铰支座：分为固定铰支座和滚动铰支座。固定铰支座是将铰链约束与地面相连接的支座；固定铰支座是将杆件用铰链约束连接在支座上，支座用滚轴支持在光滑面上。2019/8/8453．三个位移的约束及约束反力•固定端：使杆件既不能发生移动也不能发生转动的约束；2019/8/8464．一个位移及一个转角的约束及约束反力•定向支座：将杆件用两根相邻的等长、平行链杆与地面相连接的支座。2019/8/847二、结构计算简图•计算简图是实际结构的简化模型。•选用原则是：反映实际结构的主要性能；同时便于分析和计算。•计算简图的选用需要较深厚的力学概念，并与工程实践相结合，以及实践的检验。•本课程只讨论（典型）计算简图。2019/8/8481．支座形式及反力：•支座的形式有：链杆支座、铰支座、固定支座及定向支座。2019/8/8492019/8/850•支座约束要注意：（1）链杆支座的约束反力必定沿着两铰链中心的连线作用在物体上。准确地说应为约束的位移方向。如：表示为滚轴支座和可动铰支座形式，则约束反力应为竖直方向，2019/8/851二力杆的杆件只通过两端铰链受力作用，链杆只在两端铰链外受力作用，因此又称二杆。2019/8/852（2）铰支座及反力，这里的铰支座是固定铰支座：约束杆端的轴向、切向位移；相应的约束反力是一个轴力和一个剪力。可以用两个垂直分力表示。2019/8/853（3）固定支座：约束杆端的轴向、切向位移及转动；相应的固定端约束反力是一个轴力、一个剪力和一个力偶。2019/8/854（4）定向支座：约束杆端的轴向位移及转动；相应的约束反力是沿链杆方向的力和定向支座：约束杆端的轴向位移及转动；相应的约束反力是沿链杆方向的力和一个力偶。2019/8/8552．结点形式及作用力结构中杆件的交点称为结点。结构计算简图中的结点有：铰结点、刚结点、组合结点等三种。2019/8/856（1）铰结点铰结点上的各杆用铰链相连接。相互约束杆端的水平及竖向位移；其约束反力用两对垂直的，互为作用与反作用的分力表示。杆件受荷载作用产生变形时，铰结点上各杆件端部的夹角发生改变，即可以有相对转动。2019/8/857（2）刚结点•刚结点上各杆件刚性连接。杆件受荷载作用产生变形时，结点上各杆件端部的夹角不发生改变。相互约束杆端的水平及竖向位移及转动；其相互的约束力用互为作用与反作用的两对垂直的分力及一对力偶表示。2019/8/858（3）组合结点•如果结点上的一些杆件用铰链连接，另一些杆件刚性连接，这种结点称为组合结点。2019/8/859三、物体受力分析物体受力分析包含两个步骤：取分离体，画受力图。P121．取分离体：是把所要研究的物体解除约束，即解除研究对象与其它部分的联系；2019/8/8602．画受力图：用相应的约束力代替解除的约束，画出其简图受力图。受力图是画出分离体上所受的全部力，即主动力与约束力的作用点、作用线及其作用方向。主动力是荷载产生的力，实际作用的力；约束力是解除联系的作用力。例题2-1、2-2、2-32019/8/861受力分析步骤：1．取研究对象；画分离体图2．在分离体上画所有主动力3．在分离体上解除约束处按约束性质画出全部约束力，假设一个正方向2019/8/862（1）分离体要彻底分离。（2）约束力、外力一个不能少。（3）约束力要符合约束力的性质。（4）