工程力学简明教程(孙双双 )

本书依据教育部“高等学校理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求”及全国各高校中、短学时工程力学课程实际执行教学大纲编写而成。 本书结合工程教育专业认证的要求，编写中本着突出重点、简化理论推导、注重实用、易讲易学的原则，力图做到用有限的学时使读者掌握最基本的经典工程力学内容。全书共11章，包括静力学基础、平面基本力系、平面一般力系、空间力系、材料力学概述、轴向拉伸（压缩）与剪切、扭转、平面弯曲、应力状态和强度理论、组合变形及压杆稳定，采用由浅入深、由简单到复杂的循序渐进的次序编写，便于读者理解和掌握。此外，以二维码的形式插入许多动画、视频等数字化资源，为读者自主学习提供便利。其次，对主要力学术语做了英文注释，并融入了一些“课程思政”建设成果，以拓宽读者知识面、提高综合素养。 本书可用于材料、安全工程、环境工程、包装工程、工业工程、能源与动力工程等专业中、短学时工程力学课程教学，亦可供成人教育及工程技术人员参考。

孙双双，青岛科技大学，教授。 主要教学经历（授课名称、起止时间、授课对象、授课学时、所在单位等）： 1. 主讲材料力学， 80学时，2003-2019年机械类本科各专业，机电学院； 2. 主讲工程力学， 64学时，2003-2019年非机械类本科各专业，机电、高材、环境、材料等学院； 3. 主讲复合材料力学，32学时，2007-2019年工程力学专业硕士研究生，机电学院。 主要教学、科学研究、实践经历（项目名称、来源、鉴定结论、获奖情况等） 承担的教研项目： 1.“工程力学”省级精品课程，山东省教育厅，2012.10-2015.12，主持。 2.省级研究生教育优质课程“复合材料力学”（双语），山东省教育厅， 2019.01-2021.12，主持。 3.教育部产学合作协同育人项目“互联网+背景下材料力学教学平台建设”，教育部， 2018.03-2019.03，主持。 4.教育部产学合作育人项目“材料力学在线开放课程建设”，教育部，2019.04-2020.04，主持。 5.教育部产学合作育人项目“融入思政元素的工程力学在线开放课程建设”，教育部，2019.04-2020.04，主持。 6.“理论力学”国家 级精品课程，教育部，2006.11-2009.12，参加（位次：3/11）。 7.“材料力学”省级精品课程，山东省教育厅，2012.10-2015.12，参加（位次：2/3）。 8.“基础力学”高水平教学团队建设，青岛科技大学，2017.07-2020.07，主持。 9.研究生双语课程“复合材料力学”，青岛科技大学，2013.09-2016.09，主持。 10.教研面上项目“加强内涵、突出特色，充分发挥工程力学省级精品课程的示范作用”，青岛科技大学，2014.09-2016.09，主持。 11.教研项目“中外合作办学模式下基础力学课程教学改革研究与实践”，青岛科技大学，2009.09-2011.09，主持。 12.“工程力学”校级优秀课程，青岛科技大学，2008.05-2011.05，主持。 13.教材建设项目“工程力学简明教程”，青岛科技大学，2009.09-2011.06，主持。 14.“工程力学”课程思政建设立项，青岛科技大学，2018.09-2019.09，主持。 15.教研重点项目“新人才培养方案下热能与能源专业力学课程教学内容与体系建设探索研究”，青岛科技大学，2014.09-2016.09，参加（位次：2/5）。 16.“材料力学”校级精品课程，青岛科技大学，2006.01-2008.12，参加（位次：3/6）。 17.“理论力学”校级优秀课程，青岛科技大学，2006.01-2008.12，参加（位次：3/5） 18.“理论力学”课程思政建设立项，青岛科技大学，2018.09-2019.09，参加（位次：3/13）。 19.教研项目“力学主干课程教学改革”，青岛科技大学，2005.01-2007.12，参加（位次：3/6）。 承担的科研项目： 1.山东省博士基金“形状记忆合金/硅复合膜驱动性能的非线性力学分析”（BS2010CL016）山东省科技厅， 2010-2013，主持。 2.山东省自然科学基金“基于形状记忆合金的大型风力机复合材料叶片振动被动控制研究”（ZR2014AL011），山东省自然科学基金委员会，2014-2017，主持 。 3.山东省高等学校科技计划项目“形状记忆合金用于高耸化工塔设备振动控制研究” （J13LB08），山东省教育厅，2013-2016主持。 4.青岛市科技发展计划项目“基于形状记忆合金的高耸化工塔设备振动控制研究” （13-1-4-150-jch），青岛市科技局，2013-2015，主持。 5.国 家自然科学基金联合申报项目“基于结构阻尼的大型风力机复合材料叶片非线性颤振抑制”（10972124），国 家自然科学基金委员会，2011-2012，位次：3/8（联合申报总排名）。 6.国家863计划子课题“层板包扎高压容器结构力学计算”（2006AA04Z417），位次：3/8。 教学科研获奖： 1.2019年，获青岛科技大学“教学名师奖”。 2.2019年，山东省“力学类专业及力学基础课程教学指导委员会”委员。 3.2019年，获第十二届“全国周培源大学生力学竞赛”优秀指导教师称号。 4.2012年，获校“教学效果优秀奖”一等奖。 5.2012年，主持“工程力学”省级精品课程获校教学研究一等奖。 6.2017年，主编《工程力学简明教程》获校优秀教材一等奖。 7.2014年，作为副主编编写的《工程力学》获批为“十二五”国家 级规划教材。 8.2006年，获校“教学效果优秀奖” 青年奖。 9.2009年，主持“工程力学”校级优秀课程获校教学研究二等奖。 10.2009年，指导的首届硕士研究生论文获校优秀硕士学位论文，并获校教学成果二等奖。 11.2015年，指导学生参加第十届“全国周培源大学生力学竞赛”获国家三等奖1人，山东赛区二等奖1

第1章静力学基础001 1.1静力学基本概念002 1.1.1力及其相关概念002 1.1.2刚体002 1.1.3平衡002 1.2静力学基本公理003 1.3约束和约束力005 1.3.1自由体和非自由体005 1.3.2约束和约束力005 1.3.3常见约束及其约束力的确定005 1.4受力分析和受力图007 1.4.1受力分析和受力图的定义007 1.4.2画受力图的步骤008 1.4.3画受力图需要注意的问题008 思考题009 习题010 第2章平面基本力系012 2.1平面汇交力系合成与平衡的几何法012 2.1.1平面汇交力系合成的几何法013 2.1.2平面汇交力系平衡的几何条件014 2.2平面汇交力系合成与平衡的解析法015 2.2.1力在坐标轴上的投影015 2.2.2合力投影定理015 2.2.3平面汇交力系的平衡方程016 2.3平面力对点的矩018 2.3.1平面力对点的矩定义018 2.3.2合力矩定理018 2.4平面力偶理论019 2.4.1力偶与力偶矩019 2.4.2力偶的性质020 2.4.3平面力偶系的合成与平衡020 思考题022 习题022 第3章平面一般力系024 3.1力线平移定理025 3.2平面一般力系的简化025 3.3平面一般力系的平衡条件和平衡方程027 3.4物系的平衡问题031 3.5考虑摩擦时的平衡问题033 3.5.1滑动摩擦(sliding friction)034 3.5.2摩擦角与自锁现象034 3.5.3考虑摩擦时物体的平衡035 3.6平面静定桁架的内力分析038 思考题041 习题041 第4章空间力系044 4.1空间力偶045 4.1.1力偶矩以矢量表示——力偶矩矢045 4.1.2空间力偶等效定理045 4.2力对点的矩和力对轴的矩046 4.2.1力对点的矩以矢量表示——力矩矢046 4.2.2力对轴的矩046 4.2.3力对点的矩与力对通过该点的轴的矩的关系047 4.3空间一般力系的平衡048 4.4空间平行力系的中心和物体的重心049 4.4.1空间平行力系的中心049 4.4.2重心(center of gravity)的概念049 4.4.3重心和形心(centroid)的坐标公式050 4.4.4求重心的方法051 思考题053 习题053 第5章材料力学概述055 5.1材料力学的任务056 5.2变形固体的基本假设056 5.3内力、截面法和应力057 5.4变形与应变058 5.5构件分类及杆件变形的基本形式059 思考题061 习题062 第6章轴向拉伸（压缩）与剪切063 6.1轴向拉伸或压缩时的内力064 6.1.1轴力064 6.1.2轴力图065 6.2轴向拉伸或压缩时的应力066 6.2.1轴向拉伸或压缩时横截面上的应力066 6.2.2轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力067 6.3轴向拉伸或压缩时的变形068 6.3.1轴向变形068 6.3.2横向变形068 6.3.3泊松比068 6.3.4胡克定律069 6.4材料拉伸或压缩时的力学性能071 6.4.1材料拉伸时的力学性能071 6.4.2材料压缩时的力学性能072 6.5杆件拉伸或压缩时的强度计算073 6.5.1失效与极限应力073 6.5.2许用应力与安全因数073 6.5.3杆件拉伸或压缩时的强度条件074 6.6应力集中的概念075 6.7剪切和挤压076 6.7.1剪切的实用计算076 6.7.2挤压的实用计算077 思考题079 习题080 第7章扭转084 7.1扭转的概念和工程实际中的扭转问题084 7.2杆件扭转时的内力086 7.2.1外力偶矩的计算086 7.2.2扭矩和扭矩图086 7.3切应力互等定理与剪切胡克定律088 7.3.1薄壁圆筒扭转时横截面上的切应力088 7.3.2切应力互等定理089 7.3.3切应变和剪切胡克定律089 7.4圆轴扭转时的应力090 7.4.1应力分析的三个方面090 7.4.2强度条件092 7.5圆轴扭转时的变形093 7.5.1扭转角以及单位长度扭转角093 7.5.2刚度条件093 思考题096 习题096 第8章平面弯曲098 8.1弯曲的概念及梁的分类99 8.2剪力与弯矩100 8.3剪力图和弯矩图102 8.4载荷集度、剪力和弯矩之间的关系105 8.5弯曲正应力及强度条件107 8.5.1几何关系108 8.5.2物理关系109 8.5.3静力学关系109 8.6弯曲切应力及强度条件112 8.6.1矩形截面梁的弯曲切应力113 8.6.2工字形截面梁的弯曲切应力114 8.7提高弯曲强度的措施115 8.7.1合理安排梁的受力115 8.7.2采用合理截面形状115 8.7.3使用变截面梁116 8.8梁弯曲的基本方程116 8.9用积分法求弯曲变形118 8.10用叠加法求弯曲变形120 8.11梁的刚度条件122 思考题123 习题123 第9章应力状态和强度理论129 9.1应力状态的概念130 9.2平面应力状态分析131 9.3空间应力状态分析135 9.4广义胡克定律136 9.5强度理论及其应用137 思考题140 习题141 第10章组合变形143 10.1组合变形的概念143 10.2拉伸（压缩）与弯曲的组合144 10.3扭转与弯曲的组合147 思考题150 习题150 第11章压杆稳定151 11.1压杆稳定的概念152 11.2细长压杆临界压力的欧拉公式153 11.2.1两端铰支细长压杆的临界压力153 11.2.2其他支承条件下细长压杆的临界压力154 11.3临界应力与欧拉公式的应用范围156 11.3.1细长压杆的临界应力156 11.3.2欧拉公式的应用范围157 11.3.3中小柔度杆的临界应力157 11.4压杆的稳定性计算159 11.4.1稳定安全系数法159 11.4.2折减系数法159 11.5提高压杆稳定性的措施162 11.5.1合理选择材料162 11.5.2减小压杆的柔度162 思考题163 习题164 附录166 附录A截面图形的几何性质166 附录B型钢规格表169 参考文献170