工程力学专业课程设计论文

2022-04-15 版权声明 我要投稿

【摘要】船舶与海洋结构物的设计制造、结构设计、原理性能都离不开工程力学知识,工程力学素质是船舶专业人才必不可少的重要素质之一。本文建立了船舶专业的工程力学素质教育体系,构建了创新实践平台,并付诸教育改革实践,取得了良好的教学效果。今天小编为大家推荐《工程力学专业课程设计论文 (精选3篇)》仅供参考,希望能够帮助到大家。

工程力学专业课程设计论文 篇1:

基于ANSYS Workbench的工程力学教学探索

摘 要:在工程力学课程中引入计算机仿真技术,为工程力学教学带来更多的形式,同时可以提高学生的学习兴趣以及帮助学生理解工程力学中的关键问题,从而获得更好的教学效果。本文从高速发展的计算机仿真技术背景下的工程力学教学改革的意义出发,探讨了有限元商业软件ANSYS Workbench在工程力学教学中的角色、改革途径和方法。实践证明,通过在课程教学中插入ANSYS Workbench仿真教学可以帮助学生更好掌握相关的工程力学知识,并增强学生的创新思维和创新意识。

关键词:工程力学 ANSYS Workbench 计算机仿真技术 教学探索

揚州大学电气与能源动力工程学院主要是由新能源、能源动力工程、电气工程等专业的学生组成。工程力学作为一门理工科专业基础课程,是学生们后续学习相关专业知识,掌握专业技能以及考研升学的重要知识基础。因此,掌握和熟练运用工程力学课程的主要知识至关重要。

工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域,一般主要由静力学和材料力学两部分内容组成,是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科[1-2]。工程力学专业人才培养既要把握市场对该专业人才在知识、能力等方面的需求,更要考虑专业的长远可持续发展[3-5]。工程力学课程具有理论性强、课程艰深、课时相对较少的特点,但是工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中,是解决工程实际问题的重要基础。同学们在学习该课程过程中觉得工程力学课程中有很多概念理论性强,公式推导较多,较难理解,且学习过后容易忘记等问题。同时,相比传统的教学方法,工程力学教学中存在教学形式单一、教学内容缺乏工程实践性等缺点。

为了解决上述问题以及适应能源动力类专业本科教学的要求,将基于有限元商业软件 ANSYS Workbench的计算机仿真技术运用到该学科的教学过程中,为工程力学教学带来更多的形式[6-7]。有限元仿真在工业界和学术界都得到了广泛应用,培养有限元仿真技能已成为新工科人才培养中不可缺少的环节[8]。通过教学改革对传统的工程力学教学方法和内容进行适当优化,提高学生的学习兴趣以及帮助学生理解工程力学中的关键问题,从而获得更好的教学效果。对于提高能源动力类专业大学生工程综合素质和培养创新能力方面都具有重要的意义[9-10]。

1 有限元商业软件ANSYS Workbench特点与应用

ANSYS Workbench软件是ANSYS公司旗下的大型多物理场耦合分析平台,即协同仿真平台。ANSYS Workbench仿真平台能够对复杂机械系统的结构静力学、结构动力学、刚体动力学、流体动力学、结构热、电磁场以及耦合场等进行数值仿真模拟。

基于Workbench的仿真环境有三点与传统仿真环境有所不同:

客户化:根据用户的产品研发流程特点开发实施形成仿真环境;

集成性:Workbench把求解器看作一个个组件,不论由哪个CAE公司提供的求解器都是平等的,在Workbench中经过简单开发都可直接调用;

参数化:Workbench对CAD系统的关系不同寻常。它不仅直接使用异构CAD系统的模型,而且建立与CAD系统灵活的双向参数互动关系;

概括的讲,ANSYS Workbench平台下有很多求解器,可以求解大多数常见的力学问题。学生使用这款软件进行力学分析的好处是可以在该平台下直接完成几何建模、网格划分、边界条件设置以及求解后处理。该软件平台相比传统的软件操作方法简单、易学易懂。同时,该平台可以实现多个模块的连接,进行多物理场耦合仿真。例如,在结构静力学仿真上加上流体仿真,将流体的载荷加到结构上,可以实现流固耦合仿真。

此處,介绍了有限元商业软件ANSYS Workbench的强大功能的同时,也必须强调ANSYS Workbench软件作为一个分析工具的局限性。强大的软件给学习、科研、设计等工作提供便捷,但绝不能忽视基础知识的学习,过度依靠、依赖国外开发的商业软件。

2 探索教学改革的途径和方法

2.1 基于计算机仿真技术的工程力学课程改革

实践中对工程力学课程的传统教学方法做以下改革:

(1)在讲授工程力学课程的静力学部分,重点打好学生对构件进行受力分析的基础,不讲授商业软件ANSYS Workbench使用方法,只科普一些工程上解决力学问题的方法,其中包括有限元软件ANSYS Workbench、NASTRAN等。

(2)在讲授工程力学课程的材料力学部分时,任课教师在制作课件时就可以针对知识点引入由 ANSYS Workbench 软件的使用方法并介绍一些具体的工程算例以及仿真计算出的现象,可以帮助学生理解工程力学中的相关概率。PPT中增加这部分内容可以提高学生的学习兴趣,也使得学生扩宽了眼界。在授课过程中,要告诉学生工程力学课程中有哪些局限性,哪些算例是不能用工程力学书上的方法计算的,可以通过有限元软件来完成,但是有限元软件的理论最根本的来源就是来源于这些基础力学知识,鼓舞学生下功夫理解课本,学好力学的基本知识。

(3)在工程力学教学课程中增设ANSYS Workbench软件学习的上机课时。本科生在本科期间通过初步的学习ANSYS Workbench中的几何建模模块、静力学仿真计算模块的操作,加深了对书本知识的理解。同时,掌握软件的使用方法也为学生增加了一项专业技能,不管是本科毕业去企业工作,还是将来继续深造,ANSYS Workbench都可以是一个很好的辅助工具。

2.2 为新能源专业课程做铺垫

扬州大学的新能源专业主要是风力发电,风力机的设计中与工程力学相关的知识点非常多。典型的风力机就是由杆、轴、梁等构件组成,涉及到工程力学的材料力学部分,比如杆的拉压、轴的扭转、梁的弯曲、压杆稳定、材料强度等问题。可见工程力学与新能源专业密切相关。如何在工程力学课程中引导学生对新能源专业的兴趣,并为将来学生学习风力机专业知识打下基础,可通过以下几个方面进行教学改革:

(1)通过ANSYS Workbench软件可以计算杆的拉压、轴的扭转、梁的弯曲。学生通过工程力学课程中的方法计算出结果再与ANSYS Workbench的计算结果进行对比。同时,ANSYS Workbench可以显示后处理动画,加深学生对各种基础构件变形、应力、强度的理解。

(2)工程力学实验改革。工程力学课程中有实验课时,通过教学改革,增加上机课时,即相当于进行数值实验,因此学生需要对上机的课时进行掌握,并完成相应的课程设计作业。结合新能源专业的特色和工程力学课程的基本知识,安排学生完成的课程数值实验内容如图1所示的流程图,即计算风力机叶片在加载载荷作用下的变形。通过几何建模、网格划分、选用不同的材料,定义不同的边界条件,施加不同的力、扭矩、弯矩等,计算出不同的变形、应力结果,并进行自主分析,撰写数值实验报告。将 ANSYS Workbench分析计算纳入工程力学实验环节中的一部分对提高学生工程实践能力具有重要作用。

3 结语

工程力学课程专业性强,理论推导繁琐,学生学起来有一定的难度。因此需要结合高速发展的计算机技术,将计算机仿真技术应用到课程教学中,更新教学理念,加强教学改革。通过以先进的商业软件为载体的方法,将课程知识融入到实践教学中去,同时带领学生树立正确的软件使用观念,有助于提高本学生掌握力学的基础知识,提高学生的学习积极性与创新能力。学生通过学习商业软件的使用方法,还能帮助学生的提高实际解决工程问题的能力,更加能够适应社会的需求。

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Wang Yanchun. Exploration of teaching fusion of the finite element analysis and engineering mechanics. Journal of Qingdao University of Science and Technology(Natural Science Edition),2017,38(S1):211-212+215.

作者:陈东阳 顾超杰 芮筱亭

工程力学专业课程设计论文 篇2:

面向船舶专业的工程力学素质教育体系研究

【摘 要】 船舶与海洋结构物的设计制造、结构设计、原理性能都离不开工程力学知识,工程力学素质是船舶专业人才必不可少的重要素质之一。本文建立了船舶专业的工程力学素质教育体系,构建了创新实践平台,并付诸教育改革实践,取得了良好的教学效果。

【关键词】 船舶专业;工程力学素质;素质教育;教学体系

船舶行业是我国支柱产业之一,我国已成为世界造船大国,船舶制造和海洋工程建设是我国国民经济发展和海洋开发战略的重要基础。船舶与海洋工程专业培养船舶与海洋工程设计、制造、研究等方面的技术和管理人才。船舶与海洋结构物的设计制造、结构设计、原理性能等都离不开工程力学知识,工程力学素质是培养“宽基础、重应用、强能力”的船舶专业人才必不可少重要素质之一。

我校船舶与海洋工程专业是国家级特色专业建设点,江苏省品牌专业,也是卓越工程师计划试点本科专业。本文研究建立了面向船舶专业的工程力学素质教育体系,应用于我校船舶与海洋工程专业的教学实践,在创新实践平台和教师队伍建设方面取得了一定的实践经验。

一、突出实践和研究能力的工程力学素质教育体系

工程力学素质不仅包含基础力学和专业力学理论知识的掌握,还应包含数学与力学建模、有限元方法等力学手段的应用,包含工程中力学问题的实践与研究能力等。力学理论应用能力、力学方法实践能力和力学问题研究能力是工程力学素质教育的重要内容[1-3]。

面向船舶与海洋工程国家特色专业的建设和卓越工程师计划,我校修订了专业培养方案,加强了力学基础教育和专业力学课程的衔接,加深了力学知识的应用能力培养,建立了“基础力学课程与专业力学课程,理论教学与实践应用,课内教学与课外教育”三个结合的工程力学素质教育体系(见图1),构建了具有专业特色和行业背景的工程力学创新教育平台,着力学生培养“基础扎实、突出实践、善于研究”的工程力学素质,取得了一定的改革成果。

1、基础力学课程与专业力学课程有机结合、相互衔接的工程力学课程教学体系

基础力学课程、专业力学课程及专业课程关系紧密,在制定专业培养方案过程中,搭建知识平台,面向工程应用,注重实践研究,启发创新思维,形成了基础扎实,特色鲜明,实用性强的工程力学课程教学体系。工程力学素质是一个综合素质,是一个长期培养的过程。从新生入学教育开始,到专业认识教育,到理论力学、材料力学等基础力学课程,再到结构力学、流体力学、有限元等专业力学课程,是一个循序渐进的过程,各课程见相互衔接,有序展开,使学生接受一个系统的力学知识。随后的专业课程中强调力学知识的应用能力,最后上升到实践与创新的高度。

2、理论教学与实践应用紧密结合、并重发展的工程力学素质培养方案

工程力学应用实践体系包括“课堂教学中的应用能力训练、工程实践与实训体系、创新实践教育体系”三个层次。第一层次侧重课堂理论知识的应用,包括课内试验、独立设课试验、开放选修试验等。第二层次侧重锻炼和培养实践能力、动手能力,包括课程大作业、课程设计、认识实习、毕业设计等。第三层次侧重培养创新意识,包括学生参加教师的科研项目、学生自己申请的大学生创新计划、参加各类科技创新竞赛等。由此形成了理论教学与实践应用紧密结合、并重发展的工程力学素质培养方案。

3、课内教学与课外教育有效结合、相互补充的工程力学创新能力培养体系

课外教育是课内教学的有益补充,通过“大力开展第二课堂、鼓励学生参加大学生科技竞赛、形式多样的开放性实践环节”等,形成了丰富多彩的课外教育机制,使课内教学与课外教育有效结合、相互补充,培养学生工程力学创新能力。二、以推进素质教育、培养创新和研究能力为目标,构建具有专业特色和行业背景的工程

二、力学创新教育平台

1、依托学校,健全制度,形成“教学、管理、研究”多元化的工程力学素质教育创新能力培养平台。学校将第二课堂要求列入本科培养方案,搭建了科研项目参与平台、创新大赛探索平台、创新研究课题支持平台等,自2008年起开展本科生创新计划,每年投入50万元,让学生积极开展创新型、研究型学习。学校自2011年起,投入50萬元用于工程力学学科建设,鼓励师生在工程力学素质教育上多出成果。

2、依托企业,深入合作,形成“产、学、研”一体化的工程力学素质教育创新实践平台。学校与上海沪东中华造船集团、外高桥船厂等多家骨干国企、省内著名企业和校内企业签订产学研一体化协议,依托企业开展认识实习、生产实习,社会实践、课程设计、毕业设计等,使学生接受不同类型的实践锻炼,在实践中认识力学素质与工程的关系,认识力学素质与专业的关系,在实践中掌握工程力学知识。

3、依托教师,人性化管理,建立“教、学、研”一体化的工程力学素质教育创新教育平台。教师结合专业教学,把握学科发展,通过科研项目、开放实验、毕业设计、指导学生竞赛等多种手段培养学生创新能力,将工程力学素质教育融入到教学改革、教学实践、教学研究中不断深入。

4、依托学生,个性化教育,建立机制灵活、形式多样的工程力学素质教育创新学习平台。对学有余力的学生,提供参与科研活动的机会,引导学生参加“挑战杯”全国大学生课外科技作品大赛、全国周培源大学生力学竞赛等各类科技竞赛,引导学生参加本科生创新计划。教师通过指导学生完成科研项目、完成科技作品等,培养学生创新能力、实践能力、科研能力。

三、工程力学素质教育体系的教学改革实践

1、把握力学学科动向,紧跟专业技术发展,积极推进教育教学改革的教学团队建设。教学队伍涵盖基础力学和专业力学教师,专业学科交叉融合,相互交流合作。近一半的老师具有国外学习经历,能及时把握力学学科动向,并紧跟专业技术发展方向。教师队伍老中青合理搭配,教学、科研、实践各有所长。

2、通过加强团队建设,促进教师教学水平和科研水平的提高。学院2005年起实施青年教师导师制,给新工作的青年教师配备1名老教师,指导其教学、科研工作。通过团队建设推进教材建设、多媒体教学等提高教学水平,我院力学老师参加全国青年教师讲课比赛获二等奖1人,三等奖1人,获省级讲课比赛二等奖5人,三等奖2人。正式出版教材和电子出版物20部,自编各类辅助教材近30部。获省精品教材3部。获全国多媒体课件大赛三等奖2项,优胜奖1项,省多媒体课件二等奖1项。

3、倡导专家型授课,专家教授带动教学团队及科研团队,开展课程建设、教改项目、管理育人等,促进教育教学改革,提高素质教育质量。要求每一位教授都到给本科生上课,都要指导大学生创新计划和大学生竞赛等。近几年,本科生获得全国“挑战杯”竞赛二等级1项、三等奖2项;全国大学生水利创新设计大赛特等奖1项,一等奖2项,二等奖1项;其他全国性大赛奖励10多项。学生获得授权专利11项。

四、应用前景

工程力学素质是工科大部分专业人才必须的重要素质之一。工程力学素质教育体系是我校船舶与海洋工程专业教学实践的总结,重点培养学生实践和研究能力,在我校教育改革实践中取得了较好的教学效果。工程力学素质教育体系的研究与实践在我校土木工程、机械工程、焊接与材料成型等多个专业推广,学生整体综合素质普遍提高,考研率提高。

参考文献

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[2]周新伟,陆夏美,李冬华,工程力学教学与大学生素质教育[J].思想政治教育研究,2005(1):40-41

[3]郇霞,王成芬,王彦.工程力学中的素质教育[J].潍坊教育学院学报,2006.19(2):36

作者:宋向荣 万超

工程力学专业课程设计论文 篇3:

以工程力学为主线的土木工程专业学生创新能力培养与实践

摘 要:土木工程专业是涉及从业领域较多和工程实践性很强的工科专业,工程力学是土木工程专业最重要的专业基础课。通过推行课堂教学-实验教学-数值实验一体化教学体系,搭建力学教研室、专业教研室、土木工程实验室和土木仿真实训中心协同运行的工程力学教学平台,将工程力学融入土木工程专业学生的主题活动、创新思维、能力训练和学科竞赛的全过程,在培养大学生创新能力和增强创新意识方面取得了良好效果。

关键词:创新能力;工程力学;土木工程;教学平台;能力培养

高等院校作为国家创新型人才培养和储备的主要场所,肩负着国家未来兴衰荣辱的重要使命,深化高等教育创新创意改革,已经被提升到人才培养的战略层面[1]。近年来,教育部相继实施了“双一流”和“双万计划”建设方案,旨在推动我国由高等教育大国向高等教育强国转变,全面提升高等教育综合实力和人才培养质量。就人才培养质量而言,构建科学合理的课程体系与专业结构、适应新时代的教学理念与教学方法、注重实效的创新实践与实践能力等已成为高等院校人才培养的核心任务。针对我国高校大学生创新能力培养普遍存在的“大学生创新能力培养的意识与动力不足、社会与家庭的支持力度不够、国家高等教育的应试化特征明显”等问题[2],全面培养大学生创新能力和增强学生的创新意识,是我国高等教育面临的重大任务,也是新时代高等教育综合改革的必然要求。

一、大学生創新能力要素

创新能力宏观上来说是产生新思想、创造新事物的能力,一般意义上的大学生创新能力具备知识结构、能力结构和素质结构三要素[3]。通过学习和应用知识、发现和分析问题、提出和论证假设、掌握和创新知识等环节的往复循环训练,培养学生积极向上的学习心态及获取和创造知识的能力。侯锡林等[4-5]结合我国高等教育的实际,围绕创新意识、知识基础、创新技能和创新成果四个方面,构建了学术型研究生创新能力评价指标体系,这四个评价维度对大学生也具有很强的指导意义。

在大学生创新能力培养方面,广大高校教师和教育工作者开展了广泛的探索与实践,提出了采用“三全育人”实践平台[6]、项目教学法[7]、实验教学改革[8]、依托学科竞赛[9]等多种模式的教学改革,从课堂教学、实践教学和课外竞赛活动等方面为大学生创新能力培养搭建平台,激发学生由内而外自发的积极主动去思考和创意的活力。在这些改革与实践中,培养学生的认知探求能力、发散思辨能力、实践创新技能和塑造成才意识等尤为必要,这些能力素养应贯穿于人才培养的全过程。

二、土木工程专业特点

土木工程专业培养掌握土木工程学科的基本理论和基本知识,能在房屋建筑、地下建筑、道路、隧道、桥梁建筑、水电站、港口及近海结构与设施、地基处理等领域从事规划、设计、施工、管理和研究工作的高级工程技术人才。土木工程专业的课程体系通常由通识教育模块、专业基础模块、专业课群组和实践模块组成。通识教育模块主要是思政、数学、物理、外语和计算机等方面的知识;专业基础模块主要是工程力学、岩土工程和结构工程学科的基本理论和知识;专业课群组主要分为房屋建筑、道路桥梁、地下建筑和岩土工程等专业方向;实践模块主要包括课程实验、专业实习、课程设计和毕业设计等实践教学环节。由此可见,土木工程专业是涉及从业领域较多和工程实践性很强的工科专业。

土木工程专业是一个富有空间想象力,强调严谨性、综合性和实践性的专业,我国的珠港澳大桥、中国天眼、上海中心大厦、中央电视台新楼等诸多璀璨建筑都是人类智慧的结晶,无不彰显着土木工程的创造力和想象力,印证着工程力学是土木工程建造灵魂的美誉。工程力学课程作为土木工程专业的重要基础,为学生学习后续专业课程起承上启下的纽带作用[10]。土木工程专业的工程力学课程一般安排在大学二年级和三年级,包括理论力学、材料力学、弹性力学、结构力学、岩土力学、流体力学和计算力学等,这些力学课程是土木工程专业基础课的骨架和专业课的支撑,是结构设计类课程的核心内容和学生创新能力培养的重要基础。

三、工程力学教学平台

桂林理工大学土木工程专业为国家一流专业和国家工程教育认证专业,设有建筑工程、道路桥梁工程、岩土工程和地下建筑工程四个专业方向,始终坚持“厚基础,宽口径,重实践”的人才培养理念,在广西一流学科建设项目的支持下不断充实内涵建设,形成了力学教研室、专业教研室、土木工程实验室和土木仿真实训中心协同运行的工程力学教学平台。

工程力学教学平台分为课程教学和实验实训两个单元。课程教学单元由力学教研室和专业教研室负责,其中,力学教研室负责理论力学、弹性力学和材料力学的教学任务,专业教研室负责结构力学、岩土力学和计算力学的教学任务。实验实训单元由土木工程实验室和土木仿真实训中心组成,其中,土木工程实验室包括力学实验室、建材实验室、结构实验室和岩土实验室,分别承担了材料力学、土木工程材料、结构力学和岩土力学的课程实验,土木仿真实训中心由数值实验室和BIM中心组成,安装了ANSYS、ABAQUS、COMSOL、FLAC、RFPA和BIM等软件,承担组合结构计算、工程稳定性分析、岩体破坏过程模拟和建筑信息化设计等创新实验项目,在学生毕业设计、创新训练和学科竞赛等方面提供了有力支撑。

四、创新能力培养改革与实践

(一)工程力学与主题活动

土木工程专业低年级学生主要学习通识类课程,专业基础课仅学习了土木工程概论和土木工程材料两门课程,尚未接触真正的专业课,对专业的认知还处于培养兴趣阶段。通过学习理论力学和材料力学等工程力学方面的课程,初步掌握经典力学的基础知识、理论体系和处理力学问题的一般方法,掌握了材料的拉、压、扭、剪等力学性能,对工程力学对土木工程专业的重要性认识尚缺乏。为了激发他们的创造力和想象力,深化对力学课程内容和实验教学的理解,增强土木类专业和建筑类专业学生的交流,学院策划了“土建砼话”和“建造节”等低年级学生可参加的比赛,通过搭建建筑感受工程材料性能和基本的力学计算,在感受建筑魅力的同时,也在建造失败中感受工程力学的重要性,增强学生对专业的认知能力,激发学生创新的内动力(图1)。

(二)工程力学与创新思维

土木工程专业学生进入大学三年级后,弹性力学、岩土力学和结构力学等专业基础课给学生带来较大的学习压力,调动学生的学习兴趣和主动性尤为关键,否则容易挫伤基础差的学生的学习积极性。在工程力学课程的教学实践中,我们推行了课堂教学-实验教学-数值实验一体化教学体系,即:课堂教学讲授知识点、课程实验验证理论知识、数值实验启发思维,在激发学生主动获取知识和培养发散思维能力等方面起到良好效果。比如:在岩体力学课程中,对“岩体的抗压强度是随着加载速度和围压的增加而增大”这一知识点,通过岩石力学实验是很容易验证的,若用应力-应变曲线直接解释这一现象,学生会觉得不好理解和知识枯燥,通过引入岩石破裂过程分析系统(RFPA软件、PFC软件等),模拟岩石试件内部裂纹的产生、扩展、演化、贯通、破坏的全过程(图2),让学生感受实体模型实验中无法看到的力学现象,再将能量耗散的基本观点加以渗透,学生的理解和接受能力会大大提升;同时,将通过实验获取的力学参数置入数值模型,克服了岩石这类多孔介质材料初始性能的差异性,通过更改加载路径演示变形破坏过程和分析结果,让学生进一步思考增大加载速度和增加围压导致抗压强度增大的内在作用机制,都将有助于深化学生对岩石强度理论的认识。

(a)花岗岩内部裂纹扩展RFPA数值试验[11]

(b)节理岩石卸载破坏RFPA数值实验[12]

(c)砂岩加载破坏过程PFC数值实验

(三)工程力学与能力训练

工程力学课程的精髓在于使学生掌握运用力学知识分析问题的思想方法, 将工程力学知識点转化为工程力学模型[13]。土木工程专业是强调技能应用的工科专业,“授人以鱼,不如授之以渔,授人以鱼只救一时之急,授人以渔则可解一生之需”,这句话非常适合土木工程专业的人才培养。我们常说“土木工程是工程力学的外在表现,工程力学是土木工程的灵魂”,是因为工程力学的知识始终贯穿于专业基础课程、专业课程和施工课程。比如:在建筑和桥梁方向最基本的墩柱截面确定问题,看似简单的问题却蕴含着剪跨比、轴压比、纵筋率与体积配箍率等因素对构件力学性能的影响,以及水流荷载、流冰压力和风荷载等横向外力的作用等力学问题;在地下工程方向的新奥法施工中要求及时封闭围岩,目的是限制支护前的变形发展,阻止围岩进入松动状态,防止围岩因风化作用造成破坏和剥落,制止膨胀岩体的潮解和膨胀,把岩石荷载转化为岩石承载结构,从而使得支护与围岩形成了一个共同工作的力学系统,充分体现了保护原有岩体强度和发挥自身承载能力的思想。因此,引导学生从用工程力学分析问题根源为出发点,才能保证在今后的工作中正确理解设计意图,依据工程实际制定出合理的施工方案、安全措施和质量保障措施,确保建筑结构安全和避免工程事故。

(四)工程力学与学科竞赛

土木工程本科专业所需的工程力学课程在第七学期全部完成,学生对工程力学的基础理论、知识体系和计算方法有了系统的学习,使得第六学期和第七学期成为学生参加学科竞赛的黄金时期,通过参加竞赛达到“以赛促学、以赛促练、以赛促用”的目的。在这个时期,可根据学生的自身特长和专业特点,指导他们参加各类全国普通高校学科竞赛。近年来,我校土木工程专业学生先后获得了全国大学生结构设计竞赛二等奖、美国大学生数学建模比赛一等奖、全国数学建模竞赛一等奖、全国徐芝纶力学优秀学生奖、全国周培源大学力学竞赛奖、广西“互联网+”大学生创新创业大赛金奖等奖项。2019年,获得省部级以上学科竞赛奖励107项,其中,“建筑中会喊痛的骨骼——自感知的承力筋材”和“风畅——基于多级设防理论的建筑抗风设计”等作品充分展示了土木工程专业的特色,体现了学生利用工程力学知识分析问题和解决问题的能力。

五、结束语

土木工程专业是具有浓厚工程背景的工科专业,工程力学是土木工程专业最重要的專业基础课,不仅承担着夯实专业基础的重任,还对培养学生的创新能力、分析问题和解决问题的能力具有重要作用。通过开展以工程力学为主线的学生创新能力培养与实践,引导学生把工程力学融入主题活动、实践教学、创新思维、能力训练和学科竞赛,很好地激发了学生对枯燥力学课程的学习兴趣,提升了学生运用知识分析问题的能力。因此,深化以工程力学为主线的教学改革与实践,对培养学生的创新能力和提升人才培养质量都具有重要意义。

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作者:张树光 余文成 张研 唐丽华

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