《工程力学》实验教学大纲

课程代码：UOPM3011                            课程学分：4

课程名称（中/英）：工程力学/Engineering Mechanics    

课程学时：72                                  实验学时：9

适用专业：工程管理专业、交通运输专业

实验室名称：土木工程实验室

一、课程简介：

工程力学是工程管理专业的学位课程，交通运输专业的大类基础课程。通过该课程培养学生运用力学知识解决实际问题的能力，为后续课程的学习打下基础。课程分为静力学和材料力学两部分，具体内容包括质点、质点系以及刚体的平衡规律，平衡方程的应用，材料力学的基本思想和研究方法，常用材料的基本力学性质、试验方法，较复杂受力杆件的应力、变形、强度、刚度的计算方法以及压杆稳定问题。

工程力学实验是工程力学教学的一个重要实践性环节。工程力学中的一些理论和公式是建立在实验、观察、推理、假设的基础上的,其正确性需通过实验来验证。学生通过做实验，用理论来解释、分析实验结果，又以实验结果来证明理论，互相印证，达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的。

本实验教学应达到下列基本要求：

(1) 使学生初步掌握工程力学实验的基本技能；

(2) 通过拉伸、压缩和扭转等实验（演示性实验，占33.3%学时），使学生认识材料的力学行为、学会利用实验来测定材料的屈服极限、强度极限等力学参数；

(3) 通过纯弯曲梁正应力实验（验证性实验，占33.3%学时），使学生初步掌握工程力学理论（如本实验基于平面假设的梁的弯曲理论）的验证方法和基本结论，加深学生对该理论正确性和适用性的理解；

(4) 通过薄壁圆管弯扭组合变形测定实验（综合性实验，占33.3%学时），使学生初步掌握实验应力分析的基本概念和基本方法。

二、实验项目及学时分配

三、实验内容及教学要求

实验项目1：金属材料拉伸实验

1.教学内容

测定低碳钢拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ、断面收缩率ψ；测定铸铁拉伸时的强度极限σb等主要力学性能指标；绘制拉伸图。

2.教学目标

（1）了解万能材料试验机的构造、工作原理及使用方法；

（2）掌握低碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形及破坏现象；

（3）掌握材料拉伸时力学性质的测定方法；

（4）掌握对实验数据处理及实验结果分析比较的方法。

实验项目2：金属材料压缩实验

1.教学内容

测定低碳钢压缩时的屈服极限σs；测定铸铁压缩时的强度极限σb。

2.教学目标

（1）掌握低碳钢、铸铁在压缩过程中的变形及破坏现象；

（2）掌握材料压缩时力学性质的测定方法；

（3）掌握对实验数据处理及实验结果分析比较的方法。

实验项目3：金属材料扭转实验

1.教学内容

测定低碳钢扭转时的屈服极限τs、强度极限τb、扭转角ψ；测定铸铁扭转时的强度极限τb等各项主要力学性能指标；绘制扭转图。

2.教学目标

（1）了解材料扭转试验机的构造、工作原理及使用方法；

（2）掌握低碳钢、铸铁在扭转过程中的变形及破坏现象；

（3）掌握材料扭转时力学性质的测定方法；

（4）掌握对实验数据处理及实验结果分析比较的方法。

实验项目4：纯弯曲梁正应力实验

1.教学内容

用应变仪测定直梁承受纯弯曲时横截面上正应力分布规律，并验证直梁弯曲时的正应力公式。

2.教学目标

（1）了解电阻应变仪的工作原理、使用方法；

（2）掌握根据测试要求拟定实验方案、合理布贴应变片并组织实验测试的具体方法；

（3）掌握测定直梁承受纯弯曲时的正应力分布规律，并验证直梁弯曲时正应力公式的具体方法。

实验项目5：薄壁圆管弯扭组合变形测定

1.教学内容

用电阻应变仪测定截面上的弯矩、扭矩和剪力，并验证梁的弯扭组合变形理论。

2.教学目标

（1）掌握根据测试要求拟定实验方案、合理布贴应变片并组织实验测试的具体方法；

（2）掌握测定截面上的弯矩、扭矩和剪力，并验证梁的弯扭组合变形理论的具体方法。

四、考核方式及要求

1.考核方式

课程实验的考核方式：实验操作及实验报告等。

课程实验考核成绩的确定：本课程实验不作为单独课程进行考核，实验教学部分成绩占课程总成绩的10%。

2.实验要求

(1)遵守实验室纪律，自觉维护实验室秩序；

（2)实验操作应严格按照流程，安全正确使用仪器，确保实验操作有效；

(3)实验报告应书写整齐，绘图清楚准确；严格按照原始测量数据进行计算和分析；对出现的误差应扼要地说明原因；按时提交实验报告。

五、主要仪器设备及现有台套数

1、电子万能材料试验机(现有4台)

2、电子扭转试验机(现有1台)

3、纯弯曲梁实验台(现有8台)+电阻应变仪(现有16台)

4、弯扭组合实验台(现有16台)+电阻应变仪(现有16台)

六、教材及参考书

   1.教材：

①单辉祖、谢传锋合编.《工程力学（静力学与材料力学）》.高等教育出版社.2004

   2.参考书：

①王杏根、高大兴、徐育澄主编.《工程力学实验》.华中科技大学出版社.2002

②刘鸿文、吕荣坤编.《材料力学实验》（第二版）.高等教育出版社.2006