材料力学

材料力学为满足应用型本科教育、教学改革需要，在基本理论必需、够用的基础上注重工程实践能力与创新意识的培养，内容深入浅出，循序渐进，概念清楚、便于自学。 材料力学每章有导言（包括学习目标和难点）、小结、思考题、习题及习题参考答案，便于教学。 材料力学适合作为高等学校应用型本科土木、水利类等专业70学时左右的《材料力学》课程的教学用书，也可供有关工程技术人员参考。

本教材以《高等学校土木工程本科指导性专业规范》和《高等学校工科基础课程教学基本要求》中对材料力学课程的基本要求为依据，针对应用型本科的教学需求编写而成。内容包括绪论、轴向拉伸与压缩、平面图形的几何性质、剪切与扭转、平面弯曲梁的内力、平面弯曲梁的应力与强度计算、平面弯曲梁的变形与刚度计算、应力状态和强度理论、组合变形、压杆稳定、能量法，共11章。每章有导言（包括学习目标和难点）、小结、思考题、习题（书末附有习题参考答案）。本教材为满足应用型本科教育、教学改革需要，在基本理论必需、够用的基础上，注重工程实践能力与创新意识的培养，内容深入浅出、循序渐进，概念清楚、便于自学；适合作为高等学校应用型本科土木、水利类等专业70学时左右的材料力学课程的教学用书，也可供有关工程技术人员参考。

第1章绪论001
1.1材料力学概述001
1.1.1材料力学的研究对象001
1.1.2材料力学的任务004
1.2变形固体及其基本假设004
1.3杆件变形的基本形式005
小结005
思考题006

第2章轴向拉伸与压缩007
2.1轴向拉伸与压缩的概念007
2.2轴向拉（压）杆的内力008
2.2.1内力的概念008
2.2.2截面法008
2.2.3截面法求轴力009
2.2.4轴力图010
2.3轴向拉（压）杆的应力011
2.3.1应力的概念011
2.3.2轴向拉（压）杆横截面上的应力012
2.3.3轴向拉（压）杆斜截面上的应力013
2.4轴向拉（压）杆的变形与胡克定律014
2.4.1轴向拉（压）杆的纵向变形014
2.4.2轴向拉（压）杆的横向变形014
2.4.3胡克定律015
2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能017
2.5.1材料的拉伸和压缩试验017
2.5.2低碳钢在拉伸时的力学性能018
2.5.3其他塑性材料在拉伸时的力学性能020
2.5.4铸铁在拉伸时的力学性能021
2.5.5材料在压缩时的力学性能021
2.5.6塑性、脆性材料的力学性能比较022
2.6许用应力与安全系数023
2.6.1极限应力023
2.6.2许用应力、安全系数023
2.7轴向拉（压）杆的强度计算024
2.7.1强度条件024
2.7.2强度条件的应用024
2.8简单的拉（压）超静定问题026
2.8.1超静定问题及其求解方法026
2.8.2装配应力与温度应力简介028
小结029
思考题030
习题031

第3章平面图形的几何性质034
3.1静矩与形心位置034
3.1.1静矩的概念034
3.1.2静矩与形心坐标035
3.2惯性矩、极惯性矩和惯性积036
3.2.1惯性矩036
3.2.2极惯性矩038
3.2.3惯性积039
3.3平行移轴公式040
3.3.1惯性矩和惯性积的平行移轴公式040
3.3.2组合截面的惯性矩和惯性积041
3.4转轴公式、主惯性轴和主惯性矩045
3.4.1惯性矩和惯性积的转轴公式045
3.4.2主惯性轴和主惯性矩046
小结047
思考题048
习题049

第4章剪切与扭转051
4.1剪切与挤压的实用计算051
4.1.1剪切的实用计算051
4.1.2挤压的实用计算052
4.2圆轴扭转的概念055
4.3圆轴扭转时的内力055
4.3.1外力偶矩的计算055
4.3.2扭矩与扭矩图056
4.4薄壁圆筒的扭转058
4.4.1切应力互等定理058
4.4.2剪切胡克定律059
4.5圆轴扭转时的应力与强度计算059
4.5.1圆轴扭转时横截面上的应力059
4.5.2圆轴扭转时的强度计算062
4.6圆轴扭转时的变形与刚度计算063
4.6.1圆轴扭转时的变形063
4.6.2圆轴扭转时的刚度计算063
4.7简单的扭转超静定问题064
4.8矩形截面杆件扭转简介065
小结067
思考题067
习题068

第5章平面弯曲梁的内力070
5.1弯曲的概念070
5.1.1梁的平面弯曲070
5.1.2梁的分类071
5.2平面弯曲梁的内力——剪力与弯矩071
5.2.1梁的内力分析071
5.2.2剪力与弯矩072
5.3剪力图与弯矩图074
5.3.1利用内力方程绘制剪力图和弯矩图074
5.3.2利用剪力、弯矩与分布荷载集度间的微分关系绘制剪力图和弯矩图078
5.3.3叠加法作梁的弯矩图081
小结082
思考题082
习题084

第6章平面弯曲梁的应力与强度计算087
6.1弯曲正应力087
6.1.1纯弯曲时梁横截面上的正应力087
6.1.2横力弯曲时梁横截面上的正应力091
6.2弯曲切应力093
6.2.1矩形截面梁的切应力093
6.2.2其他常见截面梁的切应力096
6.3梁的强度计算097
6.3.1正应力强度条件098
6.3.2切应力强度条件100
6.3.3提高梁弯曲强度的主要措施102
6.4弯曲中心的概念105
小结105
思考题106
习题107

第7章平面弯曲梁的变形与刚度计算109
7.1梁的挠曲线近似微分方程109
7.2积分法求梁的变形110
7.3叠加法求梁的变形112
7.4梁的刚度计算116
7.5简单超静定梁的计算117
小结118
思考题118
习题119

第8章应力状态和强度理论122
8.1应力状态的概念122
8.1.1一点处的应力状态122
8.1.2应力状态的表示方法122
8.1.3应力状态的分类123
8.2平面应力状态分析124
8.2.1解析法124
8.2.2图解法——应力圆法128
8.3空间应力状态的优选应力、广义胡克定律131
8.3.1空间应力状态的优选应力131
8.3.2广义胡克定律132
8.4空间应力状态的应变能密度134
8.5强度理论135
8.5.1强度理论的概念135
8.5.2常见的四种强度理论136
8.5.3强度理论的选用原则137
8.5.4强度理论的应用137
小结139
思考题141
习题142

第9章组合变形144
9.1组合变形的概念144
9.2拉伸（压缩）与弯曲的组合145
9.2.1在轴向力和横向力共同作用下的杆件145
9.2.2偏心拉伸（压缩）147
9.2.3截面核心151
9.3斜弯曲151
9.4扭转与弯曲的组合154
小结156
思考题157
习题158

第10章压杆稳定161
10.1压杆稳定性的概念161
10.2细长压杆的临界力——欧拉公式162
10.2.1两端铰支理想压杆的临界力162
10.2.2其他杆端约束下理想压杆的临界力163
10.3压杆的临界应力163
10.3.1临界应力和柔度163
10.3.2欧拉公式的适用范围164
10.3.3临界应力总图164
10.4压杆的稳定计算166
10.4.1压杆的稳定条件166
10.4.2提高压杆稳定性的措施169
小结170
思考题171
习题172

第11章能量法175
11.1基本概念175
11.1.1弹性应变能与功能原理175
11.1.2外力功与余功175
11.2杆件应变能的计算176
11.2.1轴向拉伸和压缩时杆件的应变能176
11.2.2圆轴扭转时的应变能177
11.2.3弯曲梁的应变能177
11.3应变能的普遍表达式179
11.4卡氏定理180
11.4.1卡氏第一定理180
11.4.2卡氏第二定理181
小结183
思考题184
习题184

附录187
附录一型钢规格表187
附录二习题参考答案198
附录三实验视频二维码203

参考文献204