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教案

【工程力学的内涵】

力学是研究力对物体作用的科学。首先,它是所有自然科学的主要部分。近代科学的发展发端于牛顿(Newton)对力学的阐述,牛顿在建立经典力学过程中创造的现代自然科学方法论不仅奠定了科学大厦的基础,而且始终贯穿着整个自然科学的研究,指导着各门自然科学的发展。其次,力学又是众多应用科学特别是工程科学的基础,它是人类改造自然的工具。当代许多重要工程技术,如:宇航工程、土木工程、机械工程、海洋工程等都是以力学为基础的,在这些工程中遇到的许多重大技术难题都是力学问题。因此,力学已从一门基础科学发展成以工程技术为背景的应用基础学科,当今几乎所有的工程技术领域都离不开力学,它以渗透到工程技术的各个领域。

如果单纯谈到“工程力学”(Engineering mechanic)这个概念的话,许多人都会觉得很难向人解释清楚。事实上,这个概念可以涵盖众多的力学学科分支与广泛的工科技术学科,人们对它的理解存在着很大的差异。工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域,是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科,工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中,是解决工程实际问题的重要基础。

【船舶工程的力学】

各种机械都是由若干个基本的零部件按照一定规律组成的,当机械工作时,组成机械的各个构件都要受到外力的作用。船舶工程也不例外,经常会遇到各种各样的力学问题,例如甲板吊货设备的力学计算、船舶的配载、船舶旋回性能分析、船舶冲程的计算、船舶摇摆分析等等。

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在载荷的作用下,构件可能平衡、也可能运动状态发生变化,同时构件将产生一定的变形。构件是由一定的材料制成的,若受到的载荷超过材料的承受能力,就会使构件产生过大的变形或断裂而破坏。例如船用锚链,若载荷过大而发生断裂,整个锚链将无法使用如图0-1所示;船舶轴系若变形过大,将使传动不平稳产生很大的振动,,从而影响船舶的正常航行,如图0-2所示。又如柴油机的挺杆、船用吊杆的液压杆,当轴向载荷超过一定的限度时就会突然弯曲甚至折断,如图0-3及图0-4所示。这就是构件的强度、刚度及稳定性问题。因此,为保证机械的安全正常的工作,要求任何一个构件具有足够的承受载荷的能力,简称为承载能力

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【主要研究内容】

工程力学主要研究的是物体机械运动规律以及构件承载能力的分析。所研究的“工程力学”主要包括以下三个部分:

(1) 静力分析

平衡是机械运动的特殊形式,所以研究物体的受力与平衡规律以及这些规律在工作中的应用,正是静力分析部分要完成的主要任务。

(2) 构件承载能力分析

构件承载能力分析部分的主要任务是:研究物体在外力作用下的变形、受力和破坏规律,从而为合理设计构件提供计算方法。

(3) 运动与动力分析

运动与动力分析部分的主要任务是:研究物体的运动规律,分析物体产生运动的原因,建立物体运动与作用在物体上力的相互关系。

总之,工程力学就是要为设计工程构件提供一套行之有效的基础理论分析和计算方法。



下一节:教学视频:引论

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工程力学(面向船舶工程类专业)课程列表:

模块1 引论

-1-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-1-2 工程力学的概述

--教案

--教学视频:引论

-学习讨论00:引论部分

模块2 静力学基础

-2-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-2-1 静力学基础知识

--教案

--教学视频:静力学基础知识

-2-2 力的投影与分解

--教案

--教学视频:力的投影与分解

-2-3 力矩

--教案

--教学视频:力矩

-2-4 力偶

--教案

--教学视频:力偶

-2-5 力的滑移与平移分析

--教案

--教学视频:力的滑移与平移

-学习讨论01:静力学基础

-作业01:静力学基础知识

-2-6 工程常见约束分析

--教案

--教学视频:工程常见约束

-2-7 构件受力分析

--教案

--教学视频:构件受力分析

-2-8【实例分析】- 柴油机活塞连杆系统的受力分析

--柴油机活塞连杆系统的受力分析

-学习讨论02:构件受力分析

-作业02:构件的受力分析

模块3 平面力系分析

-3-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-3-1 平面汇交力系与平面力偶系

--教案

--教学视频:平面汇交力系与力偶系

-3-2 平面任意力系

--教案

--教学视频:平面任意力系的合成与平衡

--【能力拓展】柴油机活塞连杆平衡计算

-学习讨论03:平面力系

-作业03:平面力系知识

模块4 空间力系分析

-4-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-4-1 空间力系分析

--教案

--教学视频:空间力系

-4-2 重心与形心分析

--教案

--教学视频:重心与形心

--【能力拓展】船舶稳定性简析

-学习讨论04:空间力系

-作业04:空间力系

模块5 构件承载能力分析基础

-5-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-5-1 材料变形与构件基本变形

--教案

--教学视频:构件承载能力分析基础

-学习讨论05:构件承载能力分析

-作业05:构件承载能力分析基础

模块6 杆件的拉伸与压缩

-6-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块概要

-6-1 杆件拉伸与压缩变形特点

--教案

--教学视频:杆件拉压变形特点

-6-2 拉压杆件横截面上内力分析

--教案

--教学视频:拉压杆内力分析

-6-3 拉压杆件的强度分析

--教案

--教学视频:拉压杆件强度分析

-6-4 拉压杆件的刚度分析

--教案

--拉压杆件刚度分析

-学习讨论06:杆件的拉伸与压缩

-作业06:杆件拉伸与压缩变形

模块7 金属材料的力学性能分析

-7-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-7-1 轴向载荷作用下材料的力学性能

--教案

--教学视频:轴向载荷作用下材料的力学性能

-学习讨论07:金属材料的力学性能分析

-作业07:金属材料的力学性能分析

模块8 弯曲变形分析

-8-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-8-1 弯曲变形特点

--教案

--学习视频:弯曲变形概述

-8-2 弯曲变形横截面内力分析

--教案

--教学视频:剪图与弯矩图快捷画法

-8-3 弯曲变形横截面上应力分析

--教案

--教学视频:弯曲变形横截面上应力分析

-8-4 弯曲变形强度准则与应用

--教案

--教学视频:梁的正应力强度计算

-学习讨论08:弯曲变形分析

-作业08:弯曲变形分析

模块9 轴向压缩杆件的稳定性分析

-9-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-9-1 压杆稳定性基本概念

--教案

--教学视频:临界力与临界应力

-9-2 压杆稳定性设计

--教案

--教学视频:压杆稳定性设计

-学习讨论09:轴向压缩杆件的稳定性分析

-作业09:轴向压缩杆件的稳定性

模块10 圆轴扭转变形分析

-10-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-10-1 圆轴扭转横截面上内力分析

--教案

--教学视频:圆轴扭转内力分析

-10-2 圆轴扭转强度准则与应用

--教案

--教学视频:圆轴扭转强度分析

-10-3 圆轴扭转刚度准则

--教案

--教学视频:圆轴扭转刚度分析

-学习讨论10:圆轴扭转变形分析

-作业10:圆轴扭转变形

模块11 连接件强度分析

-11-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-11-1 剪切与挤压实用计算

--教案

--教学视频:连接件强度分析

-学习讨论11:连接件强度分析

-作业11:连接件强度

结业考试

-结业考试

教案笔记与讨论

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