《工程力学》课程教学大纲

《工程力学》课程教学大纲课程代码：070407课程性质：专业必修总学时：32学时总学分：2开课学期：5适用专业：化学工程与工艺先修课程：机械制图、化工原理后续课程：化学反应工程大纲执笔人：FGFG参加人：FGFHHH审核人：FGFD编写时间：2012年8月编写依据：化学工程与工艺专业人才培养方案（2010）年版一、课程介绍工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。综合了《理论力学》、《材料力学》、《金属学》、《机械设计》、《化工容器与设备》多门课程的部分内容，是一门多学科、理论与实用并重的机械类教学课程。这门课程有利于非机械类专业学生综合能力的培养，而又无须设置多门课程，比较符合培养复合型人才的需要，所以继化工工艺专业之后，像轻工、食品、制药、环保、能源等非机械类专业，也在开设类似或相同的课程。通过本课程的教学，使学生掌握杆件、平板、回转形壳体的基础力学理论和金属材料的基础知识，具备设计、使用和管理中、低压压力容器与化工设备的能力。二、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用工程力学主要研究物体机械运动和杆件弹性变形的一般规律。它不仅是工科专业重要的技术基础课，而且是能够直接用于工程实际的技术学科。通过本课程的学习，可以开发学生的智力，培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力，并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法。化工、生物、轻工、食品及制药等工艺过程需要由设备来完成物料的粉碎、混合、储存、分离、传热、反应等操作。化工设备是化工、生物等工艺流程中的重要组成部分。所以，本课程是化工、生物等专业的专业课的基础。三、本课程教学所要达到的基本目标通过本课程的学习，使学生能够了解工程力学的基础知识，初步掌握它们在石油，化工中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面，使学生进一步了解本课程。四、学生学习本课程应掌握的方法与技能通过本门课的学习，要求学生了解内、外压容器的设计原则，掌握中、低压设计的一般方法，能准确为容器选配法兰、支座、人孔等零部件及标准件，了解塔设备、换热设备的工作原理与结构之间的关系，具备对塔设备和换热设备进行机械设计及校核的能力。五、本课程与其他课程的联系与分工化工机械基础是化学工程与工艺专业及应用化学等专业的一门重要专业技术基础课，是学习后续课程如化学反应工程、化工分离过程、化工工艺学的重要基础。六、本课程的教学内容与目的要求【第一章】物理的受力分析及其平衡条件(4学时)1、教学目的和要求：了解如何从构件所受的已知外力求取未知外力。解决这个问题的步骤：第一步是通过受力分析，确定未知的约束反力力线方位；第二步是研究物体的受力平衡规律，利用这一规律求取未知外力。2、教学内容：（1）力的概念及其性质（2）刚体的受力分析（3）平面汇交力系的简化与平衡（4）力矩、力偶、力的平移定理（5）平面一般力系的简化与平衡（6）静力学问题求解方法小结3、教学重点和难点：平面汇交力系的简化与平衡、平面一般力系的简化与平衡4、本章思考题：刚体的受力分析【第二章】直杆的拉伸和压缩(3学时)1、教学目的和要求：研究构件在外力的作用下发生变形或破坏的规律；2、教学内容：（1）直杆的拉伸和压缩（2）拉伸和压缩时材料的力学性能（3）拉伸和压缩时的强度条件3、教学重点和难点：材料的力学性能4、本章思考题：弹性体的变形与内力【第三章】直梁的弯曲(5学时)1、教学目的和要求：学会运用剪力和弯矩计算法则计算任意指定横截面内的剪力和弯矩，能够列出梁的剪力方程和弯矩方程。能熟练运用弯曲正应力强度条件解决三类强度计算问题。2、教学内容：（1）梁的弯曲实例与概念（2）梁横截面上的内力——剪力与弯矩（3）弯矩方程与弯矩图（4）弯曲时横截面上的正应力及其分布规律（5）梁弯曲时的强度条件（6）梁横截面合理形状的选择（7）梁的弯曲变形3、教学重点和难点：纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件4、本章思考题：梁的内力分析【第四章】剪切(2学时)1、教学目的和要求：掌握剪切变形与挤压过程的各种特性分析。2、教学内容：（1）剪切变形的概念（2）剪力、切应力与剪切强度条件（3）挤压的概念和强度条件（4）剪切变形和剪切虎克定律3、教学重点和难点：剪力、切应力与剪切强度条件4、本章思考题：纯剪切、角应变、剪切虎克定律【第五章】圆轴的扭转(2学时)1、教学目的和要求：角应变是本章引出的一个新概念。掌握受扭圆轴的内力计算和强度条件的建立，并与梁的弯曲对应记忆。2、教学内容：（1）圆轴扭转的实例与概念（2）扭转时的外力和内力（3）扭转时横截面上的应力（4）扭转的强度条件（5）圆轴的扭转变形与刚度条件3、教学重点和难点：圆轴扭转时的强度条件及刚度条件4、本章思考题：圆轴扭转的刚度条件的理解【第六章】组合变形和强度(4学时)1、教学目的和要求：了解组合变形的概念，介绍复杂应力状态以及组合变形。2、教学内容：（1）基本变形小结（2）复杂应力状态（3）强度理论（4）弯曲和拉压的组合作用（5）圆轴弯曲和扭转的组合作用3、教学重点和难点：复杂应力状态4、本章思考题：复杂应力状态下的组合变形分析【第七章】压杆稳定(2学时)1、教学目的和要求：研究压杆的稳定条件；2、教学内容：（1）压杆稳定的基本概念（2）临界力和欧拉公式（3）压杆的稳定计算3、教学重点和难点：压杆的稳定计算4、本章思考题：临界力和欧拉公式【第十章】容器设计基础(4学时)1、教学目的和要求：介绍了简单的内压薄壁容器和外压圆筒容器以及封头的设计，掌握外压圆筒及球壳的计算方法和步骤时，应同时理解采用这种方法步骤的依据，要知其然，还要知其所以然。2、教学内容：（1）概述（2）内压薄壁容器设计（3）外压圆筒设计（4）封头的设计3、教学重点和难点：内压容器筒体与封头厚度的计算4、本章思考题：设计参数的确定【第十一章】容器零部件设计(1学时)1、教学目的和要求：了解法兰的类型，掌握压力容器法兰标准和管法兰标准的查取。2、教学内容：（1）法兰联接（2）容器支座（3）容器的开孔与附3、教学重点和难点：压力容器法兰连接、管法兰连接；4、本章思考题：容器特殊零部件的设计；【第十二章】塔设备强度设计计算(2学时)1、教学目的和要求：掌握塔设备强度的计算方法。2、教学内容：（1）塔体的强度计算（2）裙座的强度计算3、教学重点和难点：塔设备的强度计算；4、本章思考题：特殊塔设备的强度计算简介；【第十三章】容器设计举例(1学时)1、教学目的和要求：掌握工业容器设计的简要步骤和方法。2、教学内容：（1）罐体壁厚设计（2）封头壁厚设计（3）鞍座设计（4）人孔设计（5）人孔补强确定（6）接口管设计（7）设备总装配图3、教学重点和难点：完整容器的各部分设计规范法兰联接4、本章思考题：设备总装配图的绘制；七、本课程教学时数分配表章节标题学时分配讲授实践第一章物体的受力分析与平衡条件4第二章直杆的拉伸与压缩3第三章直梁的弯曲5第四章剪切2第五章圆轴的扭转2第六章组合变形和强度4第七章压杆稳定2第十章容器设计基础4第十一章容器零部件设计1第十二章塔设备强度设计计算2第十三章容器设计举例1总复习、习题课2总计32八、教材和主要参考资料1、指定教材：《化工机械基础》（第二版），陈国桓主编，化学工业出版社，2010年；2、主要参考资料：[1]董大勤编著．化工设备机械基础．北京．化学工业出版社．2003[2]陈经梅主编．化工、轻工机械设计基础．浙江大学出版社．1989[3]昂雪野主编．化工设备机械基础．黑龙江教育出版社．1996九、课程考核与成绩评定方法1、命题要求（1）命题内容要求命题主要以工程力学为主，与实际工业装置的特征相结合。（2）命题的覆盖面、难易度、题型结构等要求命题覆盖书中两篇内容共11个章节，以前7章工程力学部分内容为主要出题知识点，包含图形分析题，计算题等，后4章属提高能力训练，难度较高，主要以概念题和简答题为主。2、考核方法及用时闭卷考试，120分钟3、课程考核成绩构成本课程考核按考试课程的要求进行，成绩采用百分制；学期总成绩=平时成绩×30%+期末测试成绩×70%；其中平时成绩=作业成绩×50%+考勤成绩×50%；作业成绩为不少于（课时数÷6）次作业的平均成绩；