弹性力学
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spContent=本MOOC课程内容根据教育部《高等学校理工科非力学专业力学基础课程-弹性力学课程教学基本要求》设置,内含“弹性力学知识图谱+AI智慧课程”自主深度学习资料(详见附件9)。教学基于学生工程能力提升,从工程实际出发,直接考虑空间问题,给学生树立起空间问题的受力和变形概念,建立三维问题弹性力学的基本概念、基本理论和基本方法,通过平面问题力学分析进行基本功训练,为分析实际工程问题奠定科学的思维方法和理论体系, 本课程为32学时,共八周上课时间,由北京工业大学教学团队彭一江老师主讲,钟紫蓝老师辅助,欢迎大家参加弹性力学课程的学习!(注:第一次课在开课当天的上午10点开始) —— 课程团队
—— 课程团队
课程概述

本课程的性质:

弹性力学是一门技术基础学科,是近代工程技术的必要基础之一。在现代工程,特别是土木工程、水利工程、机械工程、航天航空工程等大型结构的计算、分析、设计中,都广泛应用弹性力学的基本知识、基本理论和基本方法。同时,弹性力学也是一门力学基础学科,它的研究方法被广泛应用于其他学科和领域。它不仅是塑性力学、有限单元法、复合材料力学、断裂力学、损伤力学、结构动力分析和一些专业课程的基础,也是许多大型结构分析软件(例如ABAQUS、ANSYS和SAP2000等)的核心内容。

本课程的基本要求:

本MOOC课程内容根据教育部《高等学校理工科非力学专业力学基础课程-弹性力学课程教学基本要求》设置(详见本课程教学单元内容的附录1)。

本课程的教学改革:

本课程内含“弹性力学知识图谱+AI智慧课程”自主深度学习资料(详见附件9)。

教学基于学生工程能力提升,从工程实际出发,直接考虑空间问题,给学生树立起空间问题的受力和变形概念,建立三维问题弹性力学的基本概念、基本理论和基本方法,通过平面问题力学分析进行基本功训练,为分析实际工程问题奠定科学的思维方法和理论体系。

本课程的主要内容:

二维和三维应力应变状态、平面和空间直角坐标系下的基本方程及基本解法、极坐标系下的基本方程及基本解法和弹性力学问题的数值分析方法简介。

弹性力学与材料力学的主要区别:

(1)从研究对象方面考虑:

材料力学主要研究单根构件(杆件),要求是细长杆,如梁和柱,研究杆件在拉压、剪切、弯曲、扭转和组合变形情况下的应力、应变和位移,进而研究强度理论、压杆稳定和能量原理。

弹性力学可以研究各种形状的弹性体,除杆件外,还可研究平面体、空间体,板和壳等,如剪力墙、挡土墙、拱坝、结构的节点,以及对桥梁进行精细化研究(不简化为一根杆件,而是视为三维的块体,如箱梁结构)等等。因此,弹性力学的研究对象要广泛得多。 

(2)从研究方法方面考虑:

弹性力学和材料力学既有相似之外,又有一定区别。弹性力学研究问题,在弹性体区域内必须严格考虑静力学、几何学和物理学三方面条件,在边界上严格考虑受力条件或约束条件,由此建立微分方程和边界条件进行求解,得出较精确的解答。 当然也可以利用弹性力学的概念进行精细的数值研究和试验研究。 

而材料力学虽然也考虑这几方面的条件,但不是十分严格的,由于是细长杆,因此采用了平截面假设,可直接判断应力分布,故此材料力学只研究和适用于杆件问题。

本课程的学习要求:

学生通过该课程的学习,掌握空间问题的基本理论、基本原理、基本方法及其应用,建立空间的力学概念,打下坚实的三维力学理论基础,培养利用理论分析方法和数值分析方法研究复杂弹性力学问题和解决实际问题的能力,培养学生的分析能力和科学作风,为学习有关专业课程、为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好理论基础。

本课程的教学特色:

采取从建立空间力学概念和理论入手,再转到平面问题的基本功训练。

本课程内含“弹性力学知识图谱+AI智慧课程”自主深度学习资料(详见附件9)。

本课程的教学目标:

(1)知识结构和理论水平:夯实学生的基础理论,从工程实际出发,直接从空间问题入手,给学生建立空间问题应力和应变的基本概念,建立弹性力学基本理论,使学生掌握弹性力学的知识框架。

(2)分析问题能力:培养学生分析问题解决问题的能力,通过介绍弹性力学的分析方法和经典算例,培养学生科学思维方法,以及利用弹性力学的知识、理论和方法来分析弹性力学问题和解决问题的能力。

(3)解决问题能力:培养学生综合分析的能力,不仅使学生学会理论分析方法,也要学生掌握数值分析工具,增加了理论分析方法结果与数值分析方法结果的对比分析,使学生能解决复杂弹性力学分析。

(4)自学能力:培养学生的自学能力和创新实践能力,增加了Matlab语言介绍和大型通用结构分析软件介绍和课外上机实践,使学生能熟练利用现代数学工具,加强学生的动手能力和结果分析能力培养,进行工程案例分析。

本课程的考核:

以考核学生对课程目标达成为主要目的,检查学生对教学内容的掌握程度为重要内容。课程成绩包括平时成绩和考试成绩两部分。

平时成绩50%(平时测验作业成绩占35%,参与课程讨论成绩占5%,撰写自学读书报告和自主上机实践报告成绩占10%),期末考试50%,成绩合格及优秀者可向中国大学MOOC网站申请付费的认证证书。

授课目标
1. 知识结构和理论水平:夯实学生的基础理论,从工程实际出发,直接从空间问题入手,给学生建立空间问题应力和应变的基本概念,建立弹性力学基本理论,使学生掌握弹性力学的知识框架。
2. 分析问题能力:培养学生分析问题解决问题的能力,通过介绍弹性力学的分析方法和经典算例,培养学生科学思维方法,以及利用弹性力学的知识、理论和方法来分析弹性力学问题和解决问题的能力。
3. 解决问题能力:培养学生综合分析的能力,不仅使学生学会理论分析方法,也要学生掌握数值分析工具,增加了理论分析方法结果与数值分析方法结果的对比分析,使学生能解决复杂弹性力学分析。
4. 自学能力:培养学生的自学能力和创新实践能力,在附录中增加了实际工程介绍、力学现象介绍、专家讲座、Matlab语言编程介绍、专业英文词汇介绍、“弹性力学知识图谱+AI智慧课程”自主深度学习资料和课外上机实践的应力、位移云图等等,使学生能熟练利用现代数学工具,加强学生的动手能力和结果分析能力培养,进行工程案例分析。
课程大纲
预备知识

高等数学,线性代数,工程力学(含理论力学的静力学部分、材料力学)。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

教材:

彭一江、陈适才、彭凌云.《弹性力学》,科学出版社,2015.8.

参考书:

[1] 徐芝纶.《弹性力学简明教程》(第五版),高等教育出版社,2018.7.

[2] 徐芝纶.《弹性力学》(上下册,第五版),高等教育出版社,2016.3.

[3] 吴家龙.《弹性力学》(第3版),高等教育出版社,2016.1.