机械工程力学基础

课程编码：280230080201P2001 英文名称：Fundamentals of Mechanical Engineering 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：祝颖丹

教学目标：《机械工程的力学基础》是机械工程学科的一门基础理论课。课程是在本科工程力学教学的基础上，围绕机械工程中的力学设计与分析的实际运用，以飞行器、发动机和机器人的研制为背景，从刚体动力学与结构静动力学两个维度，提升学生运用力学解决机械工程设计中实际问题的能力。主要三个方面：围绕机械运动分析，对刚体动力学、多体动力学等典型作用力的特点、分析方法等进行系统学习；围绕机械结构设计，对结构静力分析、材料的力学行为与强刚度设计、有限元分析、力热耦合等受力分析情况及分析方法进行学习；为拓展学生的系统思维，对非线性动力学概念及基本方法进行介绍。通过以上系统学习，让学生系统掌握机械工程确认力学问题、以及具体的解决思路和解决方法。

理论力学（工程力学、材料力学）、机械设计（机械原理）、大学物理

第一章 机械工程设计及力学运用概述 4.0学时 祝颖丹
第1节 机械工程与力学
第2节 机械工程力学的主要内容与分析模型
第3节 机械工程力学的典型分析方法（理论分析方法、实验分析方法和计算机分析方法）
第4节 主要的力学分析工具和软件
第二章 力学的数学基础 6.0学时 祝颖丹
第1节 矩阵代数
第2节 线性系统变换
第3节 参考系运动学
第三章 刚体动力学 8.0学时 祝颖丹
第1节 质量特性（质量与质心、转动惯量、惯性张量）
第2节 运动学分析
第3节 动力学方程
第4节 运动学和动力学分析方法
第四章 多体动力学 5.0学时 祝颖丹
第1节 多体系统
第2节 广义坐标、自由度和运动学
第3节 虚功和广义力
第4节 拉格朗日动力学
第5节 典型应用
第五章 结构静力学 8.0学时 祝颖丹
第1节 物体的静力载荷分析
第2节 力系的等效替换或简化
第3节 各种力系的平衡条件
第4节 材料强刚度分析
第六章 结构动力学 5.0学时 祝颖丹
第1节 结构动力学概述
第2节 结构质量离散化表示方法（集聚质量法、广义坐标法、有限元法）
第3节 动载荷确定
第4节 运动方程（根据质量离开化表示情况运用三种等价形式建立相应的运动方程）
第5节 结构动力学方程求解（振型叠加法或逐步积分法求解）
第七章 非线性动力学基本概念（选修） 4.0学时 祝颖丹
第1节 非线性动力学系统
第2节 非线性动力学的典型情况

带领一支高层次科研团队，活跃于国内外的复合材料界，从前瞻性应用基础研究推动前沿技术开发、促进产业化，取得了若干重要的创新成果，尤其在汽车用碳纤维复合材料领域产生了重要影响，成功开发出系列产品，推动了碳纤维复合材料的应用和发展。主持了国家基金、中科院先导专项子课题、中科院STS、省院地合作、市国际合作、市石墨烯专项、市重大攻关以及多项企业合作项目，以核心成员参加了国家新能源汽车专项、国家863/973项目、中科院重点方向项目等。发表论文130余篇，出版《碳纤维复合材料轻量化技术》书籍一本，参与英文著作编写一部，申请发明专利120余项，其中已授权70项；组织并承办了复合材料国际学术会议十余次，担任多个国际期刊审稿人。研究成果入选伟大的变革-改革开放40周年庆，荣获第九届“镇海杯”国际创新设计大赛创新设计公共组金奖、中国好设计银奖、中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖、IALTA（中国）汽车轻量化绿色科技创新奖、中国设计智造佳作奖以及“中国复材展－JEC”创新产品奖等行业成果奖共计20项。