工程力学(工程静力学与材料力学第3版面向21世纪课程教材)/名校名家基础学科系列

根据 高等学校力学基础课程教学指导委员会2012 年制订的《高等学校理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求》中的《理论力学课程教学基本要求》和《材料力学课程教学基本要求》以及广大读者的意见, 本书增添了一些工程实例图片, 更新了部分例题? 从力学素质教育的要求出发, 本书更注重基本概念, 而不追求烦琐的理论推导与数学运算?与以往同类教材相比, 本书难度有所下降, 工程概念有所加强, 引入了大量涉及广泛领域的工程实例及与工程有关的例题和习题? 全书除“工程力学课程总论” 外, 分为2 篇, 共12 章?第1 篇为工程静力学, 包括: 工程静力学基础?力系的简化?工程构件的静力学平衡问题等共3 章?第2 篇为材料力学, 包括: 材料力学的基本概念?杆件的内力图?拉压杆件的应力变形分析与强度设计?梁的强度问题?梁的位移分析与刚度设计?圆轴扭转时的应力变形分析与强度刚度设计?复杂受力时构件的强度设计?压杆的稳定性分析与设计?动载荷与疲劳强度简述等共9 章? 本书适用于开设少学时工程力学课程的各专业, 也可以作为专科?成人教育各专业的工程力学教材?

目录 第3 版前言 第2 版前言 第1 版前言 工程力学课程总论 0. 1 工程力学课程内容及其在工程设计中的 作用 1 0. 2 工程力学的研究模型 5 0. 3 工程力学课程的分析方法 5 第1 篇 工程静力学 第1 章 工程静力学基础 8 1. 1 力和力矩 8 1. 1. 1 力的概念 8 1. 1. 2 作用在刚体上的力的效应与力的 可传性 9 1. 1. 3 力对点之矩 9 1. 1. 4 力系的概念 11 1. 1. 5 合力矩定理 11 1. 2 力偶及其性质 12 1. 2. 1 力偶 12 1. 2. 2 力偶的性质 13 1. 2. 3 力偶系及其合成 13 1. 3 约束与约束力 14 1. 3. 1 约束与约束力的概念 14 1. 3. 2 柔性约束 14 1. 3. 3 光滑刚性面约束 15 1. 3. 4 光滑铰链约束 15 1. 3. 5 滑动轴承与推力轴承 17 1. 4 平衡的概念 17 1. 4. 1 二力平衡与二力构件 17 1. 4. 2 不平行的三力平衡条件 19 1. 4. 3 加减平衡力系原理 19 1. 5 受力分析方法与过程 19 1. 5. 1 受力分析概述 19 1. 5. 2 受力图绘制方法应用举例 20 1. 6 结论与讨论 22 1. 6. 1 关于约束与约束力 22 1. 6. 2 关于受力分析 22 1. 6. 3 关于二力构件 23 1. 6. 4 关于工程静力学中某些原理的 适用性 23 习题 24 第2 章 力系的简化 27 2. 1 力系等效与简化的概念 27 2. 1. 1 力系的主矢与主矩 27 2. 1. 2 力系等效的概念 27 2. 1. 3 力系简化的概念 28 2. 2 力系简化的基础———力向一点平移 定理 28 2. 3 平面力系的简化 29 2. 3. 1 平面汇交力系与平面力偶系的 简化结果 29 2. 3. 2 平面一般力系向一点简化 29 2. 3. 3 平面力系的简化结果 30 2. 4 固定端约束的约束力 32 2. 5 结论与讨论 33 2. 5. 1 关于力的矢量性质的讨论 33 2. 5. 2 关于平面力系简化结果的讨论 33 2. 5. 3 关于实际约束的讨论 33 习题 33 第3 章 工程构件的静力学平衡问题 36 3. 1 平面力系的平衡条件与平衡方程 36 3. 1. 1 平面一般力系的平衡条件与平衡 方程 36 3. 1. 2 平面一般力系平衡方程的其他 形式 40 3. 2 简单的刚体系统平衡问题 42 3. 2. 1 刚体自由度的概念 42 3. 2. 2 刚体系统静定与超静定的概念 43 3. 2. 3 刚体系统的平衡问题的特点与 解法 44 3. 3 考虑摩擦时的平衡问题 47 3. 3. 1 滑动摩擦定律 48 3. 3. 2 考虑摩擦时构件的平衡问题 49 3. 4 结论与讨论 51 3. 4. 1 关于坐标系和力矩中心的选择 51 3. 4. 2 关于受力分析的重要性 51 3. 4. 3 关于求解刚体系统平衡问题时 要注意的几个方面 52 3. 4. 4 摩擦角与自锁的概念 53 3. 4. 5 空间力系平衡条件与平衡方程 简述 55 习题 56 第2 篇 材料力学 第4 章 材料力学的基本概念 61 4. 1 关于材料的基本假定 61 4. 1. 1 均匀连续性假定 61 4. 1. 2 各向同性假定 62 4. 1. 3 小变形假定 62 4. 2 弹性杆件的外力与内力 62 4. 2. 1 外力 62 4. 2. 2 内力 62 4. 2. 3 截面法 内力分量 63 4. 3 弹性体受力与变形特征 64 4. 4 杆件横截面上的应力 65 4. 4. 1 正应力与切应力的定义 65 4. 4. 2 正应力?切应力与内力分量之间的 关系 65 4. 5 正应变与切应变 66 4. 6 线弹性材料的应力-应变关系 67 4. 7 杆件受力与变形的基本形式 67 4. 7. 1 拉伸或压缩 67 4. 7. 2 剪切 67 4. 7. 3 扭转 67 4. 7. 4 平面弯曲 68 4. 7. 5 组合受力与变形 68 4. 8 结论与讨论 69 4. 8. 1 关于工程静力学模型与材料力学 模型 69 4. 8. 2 关于弹性体受力与变形特点 69 4. 8. 3 关于工程静力学概念与原理在 材料力学中的可用性与限制性 69 习题 69 第5 章 杆件的内力图 71 5. 1 基本概念与基本方法 71 5. 1. 1 整体平衡与局部平衡的概念 71 5. 1. 2 杆件横截面上的内力与外力的 相依关系 71 5. 1. 3 控制面 72 5. 1. 4 杆件内力分量的正负号规则 72 5. 1. 5 截面法确定指定横截面上的内力 分量 72 5. 2 轴力图与扭矩图 73 5. 2. 1 轴力图 73 5. 2. 2 扭矩图 75 5. 3 剪力图与弯矩图 76 5. 3. 1 剪力方程与弯矩方程 76 5. 3. 2 载荷集度?剪力?弯矩之间的 微分关系 78 5. 3. 3 剪力图与弯矩图的绘制 79 5. 4 结论与讨论 82 5. 4. 1 几点重要结论 82 5. 4. 2 正确应用力系简化方法确定控制 面上的内力分量 83 ?5. 4. 3 剪力?弯矩与载荷集度之间的 微分关系的证明 83 习题 84 第6 章 拉压杆件的应力变形分析与 强度设计 86 6. 1 拉伸与压缩杆件的应力与变形 86 6. 1. 1 应力计算 86 6. 1. 2 变形计算 87 6. 2 拉伸与压缩杆件的强度设计 92 6. 2. 1 强度设计准则?安全因数与许用 应力 92 6. 2. 2 三类强度计算问题 93 6. 2. 3 强度设计准则应用举例 93 6. 3 拉伸与压缩时材料的力学性能 95 6. 3. 1 材料拉伸时的应力-应变曲线 95 6. 3. 2 韧性材料拉伸时的力学性能 96 6. 3. 3 脆性材料拉伸时的力学性能 97 6. 3. 4 强度失效概念与失效应力 97 6. 3. 5 压缩时材料的力学性能 98 6. 4 结论与讨论 99 6. 4. 1 本章的主要结论 99 6. 4. 2 关于应力和变形公式的应用 条件 99 ?6. 4. 3 关于加力点附近区域的应力 分布 100 ?6. 4. 4 关于应力集中的概念 100 ?6. 4. 5 拉伸和压缩超静定问题简述 101 习题 103 第7 章 梁的强度问题 106 7. 1 工程中的弯曲构件 106 7. 2 与应力分析相关的截面图形几何 性质 107 7. 2. 1 静矩?形心及其相互关系 107 7. 2. 2 惯性矩?极惯性矩?惯性积? 惯性半径 109 7. 2. 3 惯性矩与惯性积的移轴定理 110 7. 2. 4 惯性矩与惯性积的转轴定理 111 7. 2. 5 主轴与形心主轴?主惯性矩与 形心主惯性矩 111 7. 3 平面弯曲时梁横截面上的正应力 113 7. 3. 1 平面弯曲与纯弯曲的概念 113 7. 3. 2 纯弯曲时梁横截面上正应力 分析 114 7. 3. 3 梁的弯曲正应力公式的应用与 推广 117 7. 4 平面弯曲曲率与正应力公式应用 举例 118 7. 5 梁的强度计算 121 7. 5. 1 梁的失效判据 121 7. 5. 2 梁的弯曲强度计算准则 121 7. 5. 3 梁的弯曲强度计算步骤 122 7. 6 斜弯曲 126 7. 7 弯矩与轴力同时作用时横截面上的 正应力 128 7. 8 结论与讨论 131 7. 8. 1 关于弯曲正应力公式的应用 条件 131 7. 8. 2 弯曲切应力的概念 131 7. 8. 3 关于截面的惯性矩 132 7. 8. 4 提高梁强度的措施 132 习题 134 第8 章 梁的位移分析与刚度设计 139 8. 1 基本概念 139 8. 1. 1 梁弯曲后的挠度曲线 139 8. 1. 2 梁的挠度与转角 140 8. 1. 3 梁的位移与约束密切相关 140 8. 1. 4 梁的位移分析的工程意义 141 8. 2 小挠度微分方程及其积分 142 8. 2. 1 小挠度曲线微分方程 142 8. 2. 2 积分常数的确定 约束条件与连续 条件 143 8. 3 工程中的叠加法 145 8. 3. 1 叠加法应用于多个载荷作用的 情形 145 8. 3. 2 叠加法应用于间断性分布载荷 作用的情形 147 8. 4 简单的超静定梁 148 8. 4. 1 求解超静定梁的基本方法 148 8. 4. 2 几种简单的超静定问题示例 148 8. 5 梁的刚度设计 149 8. 5. 1 刚度设计准则 149 8. 5. 2 刚度设计举例 150 8. 6 结论与讨论 152 8. 6. 1 关于变形和位移的相依关系 152 8. 6. 2 关于梁的连续光滑曲线 152 ? 8. 6. 3 关于求解超静定问题的讨论 152 8. 6. 4 关于求解超静定结构特性的 讨论 153 8. 6. 5 提高刚度的途径 154 习题 156 第9 章 圆轴扭转时的应力变形分析与 强度刚度设计 159 9. 1 工程上传递功率的圆轴及其扭转 变形 159 9. 2 切应力互等定理 159 9. 3 圆轴扭转时的切应力分析 160 9. 3. 1 变形协调方程 161 9. 3. 2 弹性范围内的切应力-切应变 关系 161 9. 3. 3 静力学方程 161 9. 3. 4 圆轴扭转时横截面上的切应力 表达式 162 9. 4 承受扭转时圆轴的强度设计与刚度 设计 165 9. 4. 1 扭转试验与扭转破坏现象 165 9. 4. 2 扭转强度设计 166 9. 4. 3 抗扭刚度设计 168 9. 5 结论与讨论 169 9. 5. 1 关于圆轴强度与刚度设计 169 9. 5. 2 矩形截面杆扭转时的切应力 169 习题 171 第10 章 复杂受力时构件的强度 设计 174 10. 1 基本概念 174 10. 1. 1 什么是应力状态, 为什么要研究 应力状态 174 10. 1. 2 应力状态分析的基本方法 175 10. 1. 3 建立复杂受力时失效判据的 思路与方法 175 10. 2 平面应力状态分析———任意方向面 上应力的确定 176 10. 2. 1 方向角与应力分量的正负号 约定 176 10. 2. 2 微元的局部平衡方程 177 10. 2. 3 平面应力状态中任意方向面上 的正应力与切应力 177 10. 3 应力状态中的主应力与最大切 应力 178 10. 3. 1 主平面?主应力与主方向 178 10. 3. 2 平面应力状态的三个主应力 179 10. 3. 3 面内最大切应力与一点的最大 切应力 179 10. 4 分析应力状态的应力圆方法 183 10. 4. 1 应力圆方程 183 10. 4. 2 应力圆的画法 183 10. 4. 3 应力圆的应用 184 10. 5 复杂应力状态下的应力-应变关系 应变 能密度 186 10. 5. 1 广义胡克定律 186 10. 5. 2 各向同性材料各弹性常数之间 的关系 187 10. 5. 3 总应变能密度 188 10. 5. 4 体积改变能密度与畸变能 密度 188 10. 6 复杂应力状态下的强度设计准则 189 10. 6. 1 最大拉应力准则 189 ?10. 6. 2 最大拉应变准则 190 10. 6. 3 最大切应力准则 191 10. 6. 4 畸变能密度准则 191 10. 7 圆轴承受弯曲与扭转共同作用时的 强度计算 193 10. 7. 1 计算简图 193 10. 7. 2 危险点及其应力状态 194 10. 7. 3 强度设计准则与设计公式 195 10. 8 薄壁容器强度设计简述 198 10. 8. 1 环向应力与纵向应力 198 10. 8. 2 强度设计简述 199 10. 9 结论与讨论 201 10. 9. 1 关于应力状态的几点重要 结论 201 10. 9. 2 平衡方法是分析应力状态最 重要?最基本的方法 201 10. 9. 3 正确应用广义胡克定律 202 10. 9. 4 应用强度设计准则需要注意的 几个问题 202 习题 203 第11 章 压杆的稳定性分析与设计 206 11. 1 弹性平衡稳定性的基本概念 206 11. 1. 1 平衡状态的稳定性和不 稳定性 206 11. 1. 2 临界状态与临界载荷 207 11. 1. 3 三种类型的压杆的不同临界 状态 207 11. 2 细长压杆的临界载荷———欧拉 临界力 207 11. 2. 1 两端铰支的细长压杆 207 11. 2. 2 其他刚性支承细长压杆临界 载荷的通用公式 209 11. 3 长细比的概念 三类不同压杆的 判断 210 11. 3. 1 长细比的定义与概念 210 11. 3. 2 三类不同压杆的区分 210 11. 3. 3 三类压杆的临界应力公式 211 11. 3. 4 临界应力总图与λp ?λs 值的 确定 211 11. 4 压杆的稳定性设计 212 11. 4. 1 压杆稳定性设计内容 212 11. 4. 2 安全因数法与稳定性设计 准则 212 11. 4. 3 压杆稳定性设计过程 213 11. 5 压杆稳定性分析与稳定性设计 示例 213 11. 6 结论与讨论 218 11. 6. 1 稳定性计算的重要性 218 11. 6. 2 影响压杆承载能力的因素 218 11. 6. 3 提高压杆承载能力的主要 途径 219 11. 6. 4 稳定性计算中需要注意的几个 重要问题 220 习题 221 第12 章 动载荷与疲劳强度简述 224 12. 1 等加速直线运动时构件上的动载荷 与动应力 224 12. 2 旋转构件的受力分析与动应力 计算 225 12. 3 冲击载荷与冲击应力计算 228 12. 3. 1 计算冲击载荷的基本假定 228 12. 3. 2 机械能守恒定律的应用 229 12. 3. 3 冲击动荷因数 230 12. 4 疲劳强度概述 234 12. 4. 1 交变应力的名词和术语 234 12. 4. 2 疲劳失效特征 236 12. 4. 3 疲劳极限与应力-寿命曲线 238 12. 5 影响疲劳寿命的因素 239 12. 5. 1 应力集中的影响———有效应力 集中因数 239 12. 5. 2 零件尺寸的影响———尺寸 因数 240 12. 5. 3 表面加工质量的影响———表面 质量因数 240 12. 6 有限寿命设计与无限寿命设计 240 12. 6. 1 基本概念 240 12. 6. 2 无限寿命设计方法简述 241 12. 6. 3 等幅对称应力循环下的工作安全 因数 241 12. 7 结论与讨论 242 12. 7. 1 不同情形下动荷因数具有不同的 形式 242 12. 7. 2 运动物体突然制动时的动载荷与 动应力 242 12. 7. 3 提高构件疲劳强度的途径 242 习题 243 附录 245 附录A 型钢表(GB/ T 706—2008) 245 附录B 习题答案 260 附录C 索引 264 参考文献 268