当前位置：首页 > 天津 > 考试大纲
2012年天津自考“工程力学（四）”复习大纲
课程名称：工程力学（四）【1】 课程代码：3054
第一部分 课程性质与自考本科目标
一、课程性质与特点
工程力学（四）是高等教育自学考试机械制造及自动化专业的一门重要的专业技术基础课。该课程为机械设计基础、机械制造基础等后继课程提供必要的力学知识；同时，也担负着培养考生的逻辑思维能力和运用力学原理与分析方法，解决工程中的力学问题的任务。考生本课程的学习质量对有关后继课程的学习效果有着举足轻重的影响。
二、课程目标与基本要求
工程力学分为静力学和材料力学。静力学主要研究各种力系的简化和平衡规律。材料力学是从强度、刚度二个方面，运用材料力学特有的方法，通过计算构件的应力、变形，在满足强度、刚度要求的情况下研究作用在构件上的载荷与截面尺寸之间的关系，从而达到构件的设计和使用既安全可靠又节约材料的双重目的。
静力学和材料力学相互依存，紧密联系，组成一个有机的整体。
本课程的目标是考生通过本课程的学习，能深刻理解工程力学基本概念和基本定律，掌握基本方法，具有独立分析和解决本课程范围内简单的工程力学问题的能力。课程基本要求如下：
1、深刻理解工程力学基本概念和基本定律。掌握由此导出的定理和公式的物理意义、适用条件、应用范围和解决实际问题的方法与技巧。
2、对于静力学问题做出正确的力学分析，恰当地选择相关的定理，列出平衡方程，经过运算得出正确的结论。
3、对构件的变形形式做出正确判断，并能相应地进行强度和刚度计算。
三、本课程与相关课程的关系
本课程与机械类专业的其它课程有着密切的联系，以高等数学、工程图学与计算机绘图等课程为基础，是后续课程机械设计基础、机械制造基础的先修课。
第二部分 课程内容与考核目标
第一章 静力学基本公理和基本概念
一、学习目的和要求
通过本章学习，了解工程中力学知识的基本应用，理解和掌握基本公理的正确运用及公理之间的联系和区别。能正确地运用静力学基本公理和推论，约束和约束反力从而正确地画出分离体的受力图，考生应掌握以下内容：
1、力、刚体、平衡概念。
2、静力学四个基本公理和力的可传性推论。
3、约束和约束反力的一般概念；工程中几种常见约束及约束反力分析。
4、简单分离体与受力图。
二、考核知识点与考核目标
了解：1、静力学的任务(一般)
2、力、刚体、平衡、等效力系、合力、平衡力系、内力和外力的定义(一般)
理解：1、力的可传性推论和三力平衡汇交定理(次重点) 2、二力平衡条件与作用和反作用定律的区别(次重点)
3、二力杆的概念及其受力分析(一般)
4、工程中几种常见约束类型及其约束反力分析(重点)
应用：1、静力学四个公理和推理的内容及其在物体受力分析、力系简化和平衡问题的应用(次重点)
2、三力平衡汇交定理的应用(次重点)
3、对于给定的简单机构，运用本章知识正确地进行受力分析，画出整体和分离体的受力图(重点)
第二章 平面汇交力系
一、学习目的和要求
通过本章的学习，考生可以独立地解决工程中遇到的平面汇交力系的合成与平衡问题。考生应掌握以下内容：
1、力在正交坐标轴系的投影与力的解析表达式。
2、合力投影定理。
3、平面汇交力系合成与平衡的解析法。
二、考核知识点与考核目标
了解：平面汇交力系平衡的必要和充分条件(次重点)
理解：运用投影的概念与计算方法，求出力在坐标轴上的投影(一般)
应用：1、合力投影定理(次重点)
2、对于可以简化成平面汇交力系作用下的平衡问题，要善于判断和简化，并能列出平衡方程求解(重点)
第三章 力矩和平面力偶系
一、学习目的和要求
通过本章学习，考生可以独立地解决工程中遇到的力矩和平面力偶系的合成和平衡问题。 考生应掌握以下内容：
1、力对点之矩。
2、力偶矩及其性质。
3、平面力偶系的平衡条件。
二、考核知识点与考核要求
理解：1、合力矩定理的内容(次重点)
2、平面力偶系的平衡条件(次重点)
3、力偶的性质(一般)
应用：1、平面力对点之矩的概念及计算(重点)
2、力偶和力偶矩的定义(一般)
第四章 平面任意力系
一、学习目的与要求
通过本章的学习，考生应将静力学的概念、理论与方法融汇贯通，解决工程中一般平 面力系的合成与平衡问题，同时为材料力学打下基础。考生应掌握以下内容：
1、力的平移定理。
2、平面任意力系向一点简化的结果。
3、平面任意力系平衡的必要和充分条件。
4、掌握求解静定物体系统平衡问题的方法和步骤。
二、考核知识点与考核目标
理解：1、力的平移定理的内容以及应用该定理分析力的作用效果(例如作用在轮缘上的力对轴产生力和力偶作用)，该定理在材料力学中的作用(利用力的平移定理分析直杆的弯扭组合和拉(压)弯组合变形)(一般)
2、平面任意力系向一点简化的依据，过程和结果(一般)
3、合力矩定理及其应用(重点)
4、平面任意力系平衡的必要和充分条件(重点)
应用：1、应用合力矩定理计算力对点之矩(次重点)
2、应用平面任意力系平衡方程和平面平行力系平衡方程求解简单物体系的平衡问题(重点)
3、在平面任意力系或平面平行力系作用下静定简单物体系统平衡问题的分析方法，选择较简单方案，计算出待求反力(重点)
第五章 材料力学基本概念
一、学习目的和要求
本章从总体上介绍材料力学的基本概念和研究方法，勾画出材料力学的轮廊，为今后的学习打下必要的基础。考生应掌握如下内容：
1、材料力学的任务和研究对象。
2、内力的概念以及用截面法求内力。
3、应力与应变概念。
4、杆件变形的基本形式。
二、考核知识点和考核目标
了解：1、强度、刚度的概念(重点)
2、材料力学的任务和研究对象(一般)
3、弹性变形、塑性变形的概念(次重点)
4、杆件的五种基本变形形式(重点)
应用：1、内力和外力的概念(一般)
2、截面内任一点内力作用的定量描述——正应力和剪应力的概念(次重点)
第六章 轴向拉伸与压缩
一、学习目的和要求
直杆轴向拉伸和压缩是材料力学基本问题之一。工程实践中经常遇到这类问题。通过本章学习，可以深入理解材料力学的基本研究方法——截面法和平面假设；掌握直杆轴向拉伸与压缩的强度计算。考生应掌握以下几个问题：
1、直杆轴向拉伸与压缩概念。
2、拉伸与压缩时直杆横截面上的轴力和截面法。 3、拉伸与压缩时直杆横截面上的应力。
4、材料拉伸与压缩的力学性质。
低碳钢拉伸时的应力—应变图；几个变形阶段的名称、特点和应力指标。
其他塑性材料拉伸时的应力—应变图；名义屈服极限；铸铁拉伸时的应力—应变图。
5、塑性材料与脆性材料的极限应力和许用应力。
6、直杆轴向拉伸和压缩时的强度条件和三方面强度计算问题。
二、考核知识点与考核目标
了解：1、轴向拉伸与压缩时直杆的受力特点和变形特点(一般)
2、低碳钢拉伸时的应力—应变图；各阶段的名称、划分及其受力特点；比例极限、弹性极限、屈服极限和强度极限的通用文字表示及其定义(一般)
3、名义屈服极限σ０.２的含义(重点)
理解：塑性材料与脆性材料的极限应力；安全系数的引入与选取，许用应力(一般)
应用：1、应用截面法计算直杆横截面上的轴力，并绘出轴力图(重点)
2、应用直杆拉伸与压缩的强度条件求解强度校核，选择截面和确定许用载荷三类强度问题(重点)
第七章 剪切与挤压
一、学习目的和要求
工程中经常遇到构件特别是联接件的剪切和挤压强度问题，本章主要介绍有关的基本概念和简单的实用计算方法，为工程应用提供必要的基础知识。
二、考核知识点和考核目标
了解：应用剪切应力和挤压应力的实用计算方法和强度条件进行强度计算(重点)
第八章 扭转
一、学习目的和要求
工程实际工作中的许多构件，如汽车转向轴等承受扭转变形。圆轴扭转的强度计算和刚度计算是材料力学基本问题之一。此外，还为今后研究弯曲和扭转 组合变形强度计算奠定基础。考生应掌握以下内容：
1、扭转的概念。
2、外力偶矩的计算。
3、应用截面法计算扭矩和绘制扭矩图。
4、园轴扭转时的剪应力。
5、圆轴扭转时的强度条件和强度计算。
二、考核知识点与考核目标
了解：结合工程实例叙述圆轴扭转的受力和变形特点(一般)
应用：1、已知转速和功率计算外力偶矩(重点)
2、使用截面法计算圆轴截面上的扭矩，绘制扭矩图(重点)
3、圆轴扭转时主动轮与从动轮位置的合理分布(重点)
4、圆轴扭转时剪应力计算公式，剪应力在横截面上的分布规律和最大剪应力
(一般)
5、圆轴扭转时的强度条件和强度计算(重点)
第九章 梁的内力
一、学习目的和要求
用截面法计算平面弯曲梁横截面上的内力——弯矩和剪力，并能正确地绘制出剪力图和弯矩图，并为进行梁的强度计算打下基础。考生应掌握以下内容：
1、梁平面弯曲概念；产生平面弯曲的条件；常见的几种支座、静定梁的基本形式。
2、弯曲时的剪力图和弯矩图。
二、考核知识点与考核目标
了解：常见的几种支座、静定梁的几种基本形式(一般)
理解：三种典型情况的弯矩图：(1)梁承受一个集中力的作用；(2)梁承受均布载荷作用；(3)梁承受一个集中力偶作用(次重点)
应用：应用剪力图和和弯矩图的一般规律绘制较简单载荷作用下，梁的剪力图和弯矩图，并求出｜Mmax｜及其作用截面(重点)
第十章 梁的应力
一、学习目的和要求
梁的弯曲应力主要指横截面上的正应力。梁的弯曲正应力计算是用材料力学方法解决变形固体力学问题最完整最圆满的一例。以平面假设为基础，足够精确地作出梁截面刚化假设，使得梁上各点应力简单地转化为截面内力的计算，很好地解决了变形固体的无穷次超静定问题，得到了既简单又足够精确适合工程需要的计算公式。通过本章学习可以充分体验材料力学的方法和精神实质。本章内容可直接为工程应用服务，同时为研究弯—扭组合变形问题做好准备。考生应掌握以下内容：
1、纯弯曲、中性层与中性轴的概念。
2、纯弯曲正应力公式。
3、梁的弯曲正应力强度计算。
二、考核知识点与考核要求
了解：中性轴、中性层的概念(一般)
应用：1、应用梁的正应力公式计算任意横截面上任意一点的弯曲正应力；截面上弯曲正应力分布(次重点)
2、矩形、实心和空心圆截面的抗弯截面模量WZ的计算(重点)
3、弯曲正应力的强度条件和梁的弯曲强度校核；选择截面和确定许用载荷三方面的强度计算问题(重点)
第十一章 组合变形
一、学习目的和要求
拉伸、压缩、扭转和弯曲为直杆的基本变形，工程中构件上往往同时出现两种或两种以上的基本变形，即组合变形。本章将用叠加原理讨论组合变形的强度计算。通过本章学习，考生应掌握以下内容：
1、工程中常见的组合变形的实例。
2、正确分析组合变形的类型。
3、选用相应的强度理论进行强度计算。
二、考核知识点和考核目标
了解：对于给定的杆件与载荷，定性分析组合变形的类型(一般)
应用：园轴单向弯曲与扭转的组合变形的强度条件和强度计算问题(重点)
实践内容
一、名称：材料力学实验
二、目的：
1、用试验的方法验证材料力学理论结果。
2、初步了解和掌握材料力学主要试验设备的结构、原理和操作方法。 3、学习处理实验数据和完成实验报告。
三、内容：
1、低碳钢的拉伸实验。(第六章试验)
2、纯弯曲梁的弯曲正应力实验。(第十章试验)
四、说明(知识与技能考核目标)
1、上述两个实验，在教师的指导下，由学员自己动手完成。
2、实验前考生必须自己仔细阅读实验报告。实验后认真整理实验结果，按照要求完成 实验报告中的书写工作。
3、实验必须在考试前完成。
第三部分 有关说明与实施要求
一、考核目标的能力层次的表述
在大纲考核要求中，提出了了解、理解、应用等三个能力层次，它们之间的关系为递增关系，它们的含义是：
了解：知道有关的名词、概念、知识的意义，并能正确认识和表达，是低层次的要求。
理解：能全面把握基本概念和原理的区别与联系，是较高层次的要求。
应用：能用学过的一、二个知识点，分析和解决简单的问题，是最高层次的要求。
二、指定教材
《工程力学（静力学、材料力学）》 北京科技大学、东北大学主编 高等教育出版社
1997年修订版
三、自学方法指导
1、在开始阅读某一章教材之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点，自学要点、重点、难点以及对知识层次要求和考核要求，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。
2、在自学过程中，既要思考问题和必要的记忆，也要进行演算推导。切勿停留在浅层次的一知半解，在了解了教材中的公式推导和例题演算后，必需自己独立地进行重新推导和演算，只有这样坚持下去，才能真正地加深和巩固对所学知识的理解和提高自学能力。
3、做作业是深化理解，加强巩固所学知识，培养分析问题和解决问题能力以及加强基本训练的重要环节和手段。为此，建议考生应做到以下几点：
(1)不要急于求成，必须在认真阅读教材，深刻理解掌握了本章内容之后才能进行习题演算工作，否则将会事倍功半，适得其反。
(2)必须按照由易到难，先简后繁的原则选作习题，前者是后者的基础，后者是前者的综合与延续，切勿倒置。
4、在认真学好教材内容的基础上，及时完成每一章的总结工作，总结内容大至可分为两个部分：
(1)基本内容方面
主要包括基本概念，基本力学量，定理以及它们之间的内在联系和理论发展过程的来龙去脉。
(2)解题方法方面
应将教材中各章的例题和习题进行归纳分类，总结出求解每类习题应选用的定理和分析方法等。
四、对社会助学的要求
1、助学教师应熟悉自考大纲和指定教材，以便在辅导时做到心中有数，有的放矢。
2、辅导时应以自考大纲为依据，以指定教材为基础，不要随意增删内容，防止与大纲脱节。
3、辅导课通常有两种形式：
(1)答疑课：按照考生提出的各种问题，依据考纲要求，教师应给予启发式的解答。
(2)习题课：以章为单位，考虑答疑课的实际情况，选择典型例题进行讲解。不能局限在就事论事，应尽可能帮助考生提高自学和分析解决问题的能力。
4、对重点难点内容应适当加大辅导力度，不能将精力和时间平均使用。
5、本课程共3学分，54学时，其中理论助学学时50学时，实践助学学时4学时。学时分配如下：
章次 课程内容 理论课时 实践课时
1 静力学基本概念和公理 4
2 平面汇交力系 2
3 力矩和平面力偶系 4
4 平面任意力系 8
5 材料力学和基本概念 2
6 轴向拉伸和压缩 6 2
7 剪切与挤压 2
8 扭转 5
9 梁的内力 6
10 梁的应力 5 2
11 组合变形 6
合计 50 4
五、关于命题和考试的若干规定
1、本大纲各章节所提到的考核目标中各知识点都是考试内容，应适当突出重点，加大重点内容的覆盖密度。 2、试卷中不同能力层次要求的分配比例大至为重点占60%，次重点占25%，一般占15%。
3、试题难易程度分为四档：易、较易、较难、难，在试卷中的分配比例为2：3：3：2。
4、试题的类型有判断题、单项选择题、填空题、简答题、应用题等形式。
5、考试方式为闭卷、笔试，考试时间为150分钟，采用百分制，卷面成绩60分及格。试题份量应以中等水平考生在规定的时间内完成答卷为准。
六、题型示例
（一）单项选择题：
平面平行力系最多可以求解( )未知数。
①一个 ②两个 ③三个 ④四个 （二）填空题：
没有明显塑性变形的材料，按照国家标准规定，取对应于试件产生_________塑性应变的点作为屈服点，以_________表示。
（三）简答题：
试绘制低碳钢拉伸时的应力—应变曲线，并标出各阶段的名称。
（四）简单应用题：
画出图(7)中AB杆及球O的受力图及整体受力图 （图略）
（五）综合应用题：
长1.6m的轴AB用联轴器和电动机联接，如图(11)所示，在AB轴的中点装有一重G＝５kN，直径D＝１．２ｍ的皮带轮，两边的拉力各为P＝３kN和2Ｐ＝６kN，若轴的许用应力［σ］＝５０ＭＰɑ，试按第三强度理论设计轴的直径。
（图略）
【1】:根据津考办高发（2009）12号文件通知，自2010年起本课程名称由工程力学调整为工程力学（四）。本大纲已做了相应的调整。
