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学科竞赛
全国周培源大学生力学竞赛指导手册
发布时间:2015-10-16

 

u    竞赛介绍

       全国周培源大学生力学竞赛的历史沿革:

  上世纪八十年代的中国,百废初兴,科技的发展却面临科技队伍的断层和人才匮乏的瓶颈制约。振兴教育,培养新一代高素质的创新人才是时代的呼唤。全国大学生力学竞赛在这样的背景下开始酝酿。

  19868月在呼和浩特市召开的《力学与实践》编委会上,北京大学武际可教授建议举办一次大学程度的力学竞赛,获得一致赞同。中国力学学会理事长郑哲敏院士听取了有关工作汇报并安排《力学与实践》编委会(竞赛组织委员会)筹办。组委会成立了两个命题小组,武际可教授任理论力学、流体力学课程组长,徐秉业教授任材料力学、弹性力学课程组长,同时向全国有关专家学者征题,共获得58份回函,提供了140余道题。命题组精选整编了28道作为初赛题,在《力学与实践》1988年第1期刊出,要求参赛者在约一个半月的时间内寄回答案。组委会从62份答案中评选了31人进京复赛(一人因故缺席)。通过严格的笔试和口试,评选出了一、二、三等奖共17名。颁奖会由武际可教授主持,著名力学家张涵信、张维、庄逢甘、郑哲敏、王仁、黄克智等院士及高教社易钟煜副主编颁奖。本次竞赛还得到了有关高校、高教社和著名力学家钱令希院士赞助。

  在国内外享有声誉的我国力学界的大师们参与这项赛事,极大地激励了青年学生的学习热情,也活跃了力学界学术气氛,对我国力学教学具有重要的促进作用。中国青年报19881013日报导了此次竞赛。

  从1992年到2004年的第25届竞赛可以看作这项竞赛活动发展的第二阶段。为了鼓励青年学生学习老一辈科学家为科学的献身精神,这项竞赛从1996年第三届起改名为全国周培源大学生力学竞赛

  根据首届竞赛的反馈意见,为了吸引更多的学生参赛,竞赛内容精简为只含理论力学和材料力学两门工科学生普遍学习的课程;为了保证平等竞争,采用了闭卷方式,在全国各考点同一时间用统一试卷竞赛。这一措施收到了很好的效果,从东海之滨到西部新疆,从东北地区到特别行政区香港,竞赛得到了全国高校领导、老师和学生的热烈响应。同学们珍视这个机会,将竞赛看作21世纪科技大战场角逐预演的擂台,许多高校希望通过竞赛使教学更上一层楼,同时也将竞赛作为展示教学水平与教学改革成果的一个窗口。

  竞赛规模在第二阶段得到了阶跃式发展,第一届全国62 人、12单位参赛,第二届1389人报名参赛,第三届1711人报名参赛,第四届25个省市、81所高校、2752名学生报名参赛,第五届30个省(市)、自治区,164所高校7617人报名参赛,表明全国周培源大学生力学竞赛已经有广泛的代表性,在高校有了重要的影响。在北京赛区历届竞赛中,中国力学学会理事长,第一届郑哲敏院士,第二届,第三届庄逢甘院士,第四届白以龙院士,第五届崔尔杰院士都带队看望参赛选手,给青年学生以极大鼓舞。

  在新的21世纪,党中央提出了建设创新型国家的伟大号召,给教育注入了强大的推动力。全国周培源大学生力学竞赛进入教育部高教司主办的大学生科技竞赛项目,标志着这项竞赛活动发展到了它的第三阶段。这个阶段的三个重要变化是:(1)将实验创新能力的培养提高到与理论创新能力同样的高度,将在第六届竞赛决赛中进行基础力学(含理论力学和材料力学)的团体实验竞赛,以促进实验动手创新能力和团队合作创新精神的培养。(2)将赛制改为两年一次,使所有本科生都有机会参赛。同时将竞赛安排在在全国力学大会上颁奖,以促进学生从本科阶段就开始了解和接触高水平的力学前沿研究。(3)申请并已被批准进入教育部高教司主办的大学生科技竞赛,以更好配合我国的本科教学。

 

 

竞赛考试范围(参考)

理论力学

一、基本部分

() 静力学
    (1) 掌握力、力矩和力系的基本概念及其性质。能熟练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。
    (2) 掌握力偶、力偶矩和力偶系的基本概念及其性质。能熟练地计算力偶矩及其投影。
    (3) 掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性质。掌握汇交力系、平行力系与一般力系的简化方法、熟悉简化结果。能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。掌握重心的概念及其位置计算的方法。
    (4) 掌握约束的概念及各种常见理想约束力的性质。能熟练地画出单个刚体及刚体系受力图。
    (5) 掌握各种力系的平衡条件和平衡方程。能熟练地求解单个刚体和简单刚体系的平衡问题。
    (6) 掌握滑动摩擦力和摩擦角的概念。会求解考虑滑动摩擦时单个刚体和简单平面刚体系的平衡问题。

()运动学
    (1) 掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法,会求点的运动轨迹,并能熟练地求解点的速度和加速度。
    (2) 掌握刚体平移和定轴转动的概念及其运动特征、定轴转动刚体上各点速度和加速度的矢量表示法。能熟练求解定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度。
    (3) 掌握点的复合运动的基本概念,掌握并能应用点的速度合成定理和加速度合成定理。
    (4) 掌握刚体平面运动的概念及其描述,掌握平面运动刚体速度瞬心的概念。能熟练求解平面运动刚体的角速度与角加速度以及刚体上各点的速度和加速度。
()动力学
    (1) 掌握建立质点的运动微分方程的方法。了解两类动力学基本问题的求解方法。
    (2) 掌握刚体转动惯量的计算。了解刚体惯性积和惯性主轴的概念。
    (3) 能熟练计算质点系与刚体的动量、动量矩和动能;并能熟练计算力的冲量(矩),力的功和势能。
    (4) 掌握动力学普遍定理(包括动量定理、质心运动定理、对固定点和质心的动量矩定理、动能定理)及相应的守恒定理,并会综合应用。
    (5) 掌握建立刚体平面运动动力学方程的方法。了解其两类动力学基本问题的求解方法。
    (6) 掌握达朗贝尔惯性力的概念,掌握平面运动刚体达朗贝尔惯性力系的简化。掌握质点系达朗贝尔原理(动静法) ,并会综合应用。了解定轴转动刚体静平衡与动平衡的概念。

二、专题部分


() 虚位移原理
    掌握虚位移、虚功的概念;掌握质点系的自由度、广义坐标的概念;会应用质点系虚位移原理。

() 碰撞问题
    (1) 掌握碰撞问题的特征及其简化条件。掌握恢复因数概念
    (2) 会求解两物体对心碰撞以及定轴转动刚体和平面运动刚体的碰撞问题。


材料力学
一、基础部分
    材料力学的任务、同相关学科的关系,变形固体的基本假设、截面法和内力、应力、变形、应变。 
   
轴力与轴力图,直杆横截面及斜截面的应力,圣维南原理,应力集中的概念。
    材料拉伸及压缩时的力学性能,胡克定律,弹性模量,泊松比,应力-应变曲线。
    拉压杆强度条件,安全因数及许用应力的确定。
    拉压杆变形,简单拉压静不定问题。
    剪切及挤压的概念和实用计算。
    扭矩及扭矩图,切应力互等定理,剪切胡克定律,圆轴扭转的应力与变形,扭转强度及刚度条件。
    静矩与形心,截面二次矩,平行移轴公式。
    平面弯曲的内力,剪力、弯矩方程,剪力、弯矩图,利用微分关系画梁的剪力、弯矩图。
    弯曲正应力及其强度条件,提高弯曲强度的措施。
    挠曲轴及其近似微分方程,积分法求梁的位移,梁的刚度校核,提高梁弯曲刚度的措施。
    应力状态的概念,平面应力状态下应力分析的解析法及图解法。
    强度理论的概念,破坏形式的分析,四个经典强度理论。
    组合变形下杆件的强度计算。
    压杆稳定的概念,临界荷载的欧拉公式,临界应力,提高压杆稳定性的措施。
    疲劳破坏的概念,影响构件疲劳极限的主要因素,提高构件疲劳强度的措施。
    拉伸与压缩实验,弹性模量或泊松比的测定,弯曲正应力测定。

二、专题部分

    杆件应变能计算,莫尔定理及其应用。
    简单动载荷问题。
    材料力学若干专题实验。

u    时间地点

地点:土木工程学院力地系(力学实验室、力学提高课堂)

时间:每年9月——12

u    竞赛组织

1. 主办单位

全国周培源大学生力学竞赛受教育部高等教育司委托,由教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会、中国力学学会和周培源基金会共同主办。

2. 承办单位

个人赛由《力学与实践》编委会承办。

理论设计与操作团体赛由《力学与实践》编委会承办,基础力学实验团体赛由中国力学学会教育工作委员会承办。

3. 协办单位

中国力学学会教育工作委员会、科普工作委员会,各省(市)、自治区力学学会和2所指定高校协办。协办高校每届轮换。

4. 竞赛领导小组

竞赛领导小组由中国力学学会理事会、教育部力学基础课程教学指导分委员会、中国力学学会教育工作委员会、《力学与实践》编委会、周培源基金会与相关单位负责人组成,主要负责竞赛的全盘安排和协调工作。

5. 组织委员会

在竞赛领导小组统一领导下,设周培源大学生力学竞赛组织委员会,负责具体实施相应的竞赛。

6. 仲裁委员会

 竞赛仲裁委员会由3-5位专家组成,主要负责全程监督竞赛、评奖各环节。

 

参赛对象与报名方式

1.  各省、自治区、直辖市以及港澳台地区年龄在30周岁()以下(竞赛当年12月底不满31周岁)的在校大学专科、本科及研究生均可报名参加。

2.  由高等学校(研究所)直接向所在省、市、自治区或特区竞赛分组织委员会报名。具体报名事宜见当年通知,或者访问竞赛网站(网址:http://zpy.cstam.org.cn)。

全国周培源大学生力学竞赛组织委员会

主任委员:(按姓氏拼音排序)

蒋葛夫:西南交通大学常务副校长

李俊峰:《力学与实践》副主编,清华大学教授

    乘:中国力学学会教育工作委员会主任,河海大学校长

谢和平:中国工程院院士,四川大学校长,中国力学学会理事

 

副主任委员:(按姓氏拼音排序)

邓宗白:南京航空航天大学国家工科基础课程力学教学基地和江苏省高校力学实验教学示范中心负责人,中国力学学会教育工作委员会实验力学分委员会主任

姜弘道:中国力学学会教育工作委员会原主任、全国工程教育专业认证专家委员会副主任

马宏伟:暨南大学理学院院长、中国力学学会教育工作委员会副主任、教育部高等学校力学教学指导委员会秘书长

    毅:哈工大力学系主任、中国力学学会教育工作委员会副主任、教育部力学实验教学示范中心学科组组长

汤亚南:中国力学学会办公室主任

王清远:中国力学学会理事,四川大学教授

叶志明:教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会副主任委员,《力学与实践》副主编,上海大学副校长,教授

朱克勤:中国力学学会科普工作委员主任委员,清华大学教授

 

委员:(按姓氏拼音排序)

陈巨兵:上海交通大学教授,上届竞赛命题专家

董世明:四川大学教授,四川大学力学科学与工程系主任

高云峰:中国力学学会科普工作委员会秘书长,《力学与实践》编委,清华大学副教授

亢一澜:天津大学教授、中国力学学会实验力学专业委员会原主任

黄克服:教育部高等学校力学教学指导委员会力学类专业教学指导分委员会秘书长,北京大学工学院副院长,副教授

    勤:华中科技大学教授,中国力学学会教育工作委员会委员

曲淑英:烟台大学土木工程学院副院长、工程力学省级实验教学示范中心主任

邵国建:河海大学力学系主任、中国力学学会教育工作委员会副主任兼秘书长

沈火明:西南交通大学力学与工程学院党委书记、副院长

    琪:教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会委员,北京航空航天大学教授

    萱:江苏省力学学会常务副秘书长、中国力学学会教育工作委员会副秘书长

吴文龙:中国力学学会教育工作委员会特邀委员,江苏省力学学会教育工作委员会主任

    峰:四川大学教授,四川大学建筑与环境学院院长

周宏伟:《力学与实践》编委,中国矿业大学教授

朱本华:教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会秘书长,上海交通大学教授

秘书长:刘俊丽:中国力学学会办公室,《力学与实践》编辑部,副编审

我校组织机构:

土木工程学院力地系大学生竞赛领导小组

选拔选手途径:1、基础力学课堂 2、学院网站

本校进行选手培训工作。

u    竞赛规程

    全国周培源大学生力学竞赛为教育部委托主办的大学生科技活动.旨在服务于教学和育人。它是一项为促进高等学校力学基础课程的改革、提高学生学习基础力学的兴趣的科技活动;也是一项为加强对理工科高校学生的素质教育和培养他们的动手能力、创新能力和团队协作精神的赛事;更是一项考验广大青年学生课堂力学知识能不能灵活运用、发现和选拔后继创新人才的课外活动。本竞赛不以盈利为目的。

    全国周培源大学生力学竞赛分为个人赛和团体赛,其中团体赛分为理论设计与操作基础力学实验

    周培源大学生力学竞赛每两年举行一次。个人赛采用闭卷笔试方式,试题覆盖理论力学、材料力学(含实验)等内容。团体赛理论设计与操作部分,具体要求参见竞赛规则;团体赛基础力学实验为综合实验,具体要求参见竞赛规则部分。

 

 

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