材料力学/文明才等

《材料力学》在内容上保证了全国力学基础课程教学指导分委员会制订的“材料力学课程教学基本要求(A类)”，并结合应用型高校学生的特点，注重在概念、例题、应用等方面与工程实际有机结合，力求实现复杂问题简单化。

《材料力学》是根据“材料力学课程教学基本要求(A类)”编写的。内容包括绪论、轴向拉伸和压缩、扭转与剪切、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态和强度理论、组合变形、压杆稳定、动载荷、交变应力、能量方法及附录。附录中有平面图形的几何性质、型钢表。在各章后按内容顺序安排一定数量的习题，书末附有习题参考答案。本书注重理论与工程实际相结合，在叙述和例题中力求通俗易懂。 《材料力学》主要作为高等工科院校应用型本科机械类各专业的材料力学教学用书，也可供其他工科专业师生和工程技术人员参考。

第1章 绪论 1 1.1 材料力学的基本任务 1 1.2 可变形固体及其基本假设 2 1.3 外力及其分类 2 1.4 内力和应力的概念 3 1.4.1 内力 3 1.4.2 应力 4 1.5 变形与应变 5 1.6 材料力学的研究对象及其几何特征 6 1.7 杆件变形的基本形式 6 1.7.1 轴向拉伸或压缩 6 1.7.2 剪切 7 1.7.3 扭转 7 1.7.4 弯曲 7 本章小结 7 第2章 轴向拉伸和压缩 9 2.1 轴向拉伸和压缩的概念 9 2.2 轴力和轴力图 10 2.3 拉(压)杆内的应力 12 2.3.1 拉(压)杆横截面上的应力 12 2.3.2 拉(压)杆斜截面上的应力 14 2.4 拉(压)杆的变形 15 2.4.1 纵向线应变和横向线应变 15 2.4.2 胡克定律 16 2.5 拉(压)杆内的应变能 19 2.6 材料在拉伸和压缩时的力学性能 20 2.6.1 材料在拉伸时的力学性能 20 2.6.2 材料在压缩时的力学性能 24 2.7 许用应力与强度条件 25 2.7.1 安全因数和许用应力 25 2.7.2 强度条件 25 2.8 拉伸(压缩)的超静定问题 28 2.8.1 超静定问题的概念 28 2.8.2 拉(压)杆超静定问题的解法 28 2.8.3 装配应力和温度应力 30 2.9 应力集中的概念 33 本章小结 35 习题 35 第3章 扭转与剪切 43 3.1 扭转的概念 43 3.2 扭矩和扭矩图 44 3.2.1 外力偶矩的计算 44 3.2.2 扭矩及扭矩图 44 3.3 剪切胡克定律与切应力互等定理 47 3.3.1 薄壁圆筒扭转时的切应力 47 3.3.2 剪切胡克定律 48 3.3.3 切应力互等定理 49 3.4 圆轴扭转时的应力与强度条件 49 3.4.1 圆轴扭转时横截面上的应力 49 3.4.2 圆轴扭转的强度条件 52 3.5 圆轴扭转变形与刚度条件 53 3.5.1 圆轴扭转时的变形 53 3.5.2 圆轴扭转的刚度条件 54 3.6 圆轴扭转的超静定问题 55 3.7 矩形截面杆的扭转应力与变形 57 3.8 剪切和挤压的实用计算 59 3.8.1 剪切的概念 59 3.8.2 剪切的实用计算 60 3.8.3 挤压的实用计算 61 本章小结 63 习题 64 第4章 弯曲内力 69 4.1 弯曲的概念及梁的计算简图 69 4.1.1 弯曲的概念 69 4.1.2 梁的计算简图 70 4.2 剪力和弯矩 72 4.3 剪力方程和弯矩方程·剪力图和 弯矩图 74 4.4 载荷集度、剪力和弯矩间的微分 关系及其应用 78 4.4.1 载荷集度、剪力和弯矩间的 微分关系 78 4.4.2 作剪力图和弯矩图的 简易方法 80 4.5 用叠加原理作梁的弯矩图 82 4.6 平面刚架和曲杆的弯曲内力 84 本章小结 86 习题 86 第5章 弯曲应力 92 5.1 弯曲时梁横截面上的正应力 92 5.1.1 纯弯曲和横力弯曲的概念 92 5.1.2 纯弯曲时梁横截面上的 正应力 93 5.1.3 横力弯曲时梁横截面上的 正应力 97 5.2 弯曲时梁横截面上的切应力 99 5.2.1 矩形梁横截面上的切应力 99 5.2.2 工字形截面梁 102 5.2.3 其他形状截面梁 103 5.3 梁的强度条件 104 5.3.1 弯曲正应力强度条件 104 5.3.2 弯曲切应力强度条件 106 5.4 提高弯曲强度的措施 108 5.4.1 减小最大弯矩值 108 5.4.2 选择合理的截面形状 109 5.4.3 采用变截面梁或等强度梁 111 5.5 弯曲中心的概念 112 本章小结 114 习题 114 第6章 弯曲变形 119 6.1 弯曲变形的概念 119 6.2 梁的挠曲线近似微分方程 119 6.3 积分法求梁的弯曲变形 121 6.4 叠加法求梁的弯曲变形 126 6.5 梁的刚度条件 131 6.6 提高梁刚度的措施 132 6.6.1 选择合理的截面形状， 增大梁的弯曲刚度EI 132 6.6.2 合理选用载荷类型，改善梁的 结构布局减少跨长 132 6.7 简单超静定梁 133 本章小结 137 习题 137 第7章 应力状态和强度理论 142 7.1 概述 142 7.2 平面应力状态下的应力分析 144 7.2.1 斜截面方位角和应力分量的 正负号约定 144 7.2.2 平面应力状态分析—— 解析法 145 7.2.3 平面应力分析—— 图解法(应力圆) 148 7.3 空间应力状态的概念 152 7.3.1 空间应力状态的一般形式 152 7.3.2 三向应力状态及应力圆 153 7.3.3 三向应力状态中最大切应力 及其方位 154 7.4 广义胡克定律 155 7.4.1 一般空间应力状态下的 广义胡克定律 155 7.4.2 特殊应力状态下的广义 胡克定律 156 7.4.3 材料弹性常数之间的关系 157 7.4.4 各向同性材料的体应变 157 7.5 平面应变状态及应变测量 158 7.5.1 任意方向的应变 159 7.5.2 主应变及其方向 160 7.5.3 应变的测量 161 7.6 空间应力状态下的应变能密度 163 7.7 强度理论及应用 164 7.7.1 4种常用强度理论 164 7.7.2 强度理论的应用 167 本章小结 170 习题 171 第8章 组合变形 176 8.1 组合变形的概念 176 8.2 斜弯曲 177 8.2.1 斜弯曲横截面上正应力及 强度条件 177 8.2.2 斜弯曲中性轴位置 179 8.2.3 斜弯曲的变形 179 8.3 拉伸(压缩)与弯曲的组合 180 8.3.1 横向力与轴向力共同作用 180 8.3.2 偏心拉伸(压缩) 182 8.4 扭转与弯曲的组合 185 本章小结 188 习题 188 第9章 压杆稳定 195 9.1 压杆稳定的概念 195 9.2 细长压杆的临界压力 197 9.2.1 两端铰支细长压杆的 临界压力 197 9.2.2 其他支承形式下细长压杆的 临界压力 198 9.3 欧拉公式的适用范围 200 9.3.1 临界应力 200 9.3.2 欧拉公式的适用范围 200 9.3.3 临界应力的经验公式 201 9.4 压杆的稳定计算 202 9.5 提高压杆稳定性的措施 204 本章小结 205 习题 205 第10章 动载荷 208 10.1 概述 208 10.2 用动静法求应力和变形 208 10.2.1 等加速直线运动时构件的 应力计算 208 10.2.2 等角速度转动时构件的 应力计算 210 10.3 杆件受冲击时的应力和变形 212 10.4 冲击韧性 215 10.5 提高杆件抗冲击载荷能力的措施 217 本章小结 218 习题 218 第11章 交变应力 222 11.1 概述 222 11.2 交变应力的循环特征、应力幅和 平均应力 224 11.3 材料的持久极限及影响因素 225 11.3.1 材料的持久极限 225 11.3.2 影响持久极限的因素 226 11.4 对称循环交变应力下构件的 疲劳强度计算 230 11.5 持久极限曲线 232 11.6 非对称循环下构件的疲劳强度 计算 233 11.7 弯扭组合交变应力的强度计算 236 11.8 提高构件疲劳强度的措施 238 本章小结 240 习题 240 第12章 能量方法 244 12.1 概述 244 12.2 杆件应变能的计算 244 12.2.1 轴向拉伸或压缩 244 12.2.2 扭转 245 12.2.3 弯曲 246 12.2.4 应变能的普遍表达式 246 12.3 互等定理 247 12.4 卡氏定理 249 12.5 单位荷载法 莫尔积分 251 12.6 图乘法 253 本章小结 256 习题 257 附录A 平面图形的几何性质 260 附录B 型钢表 273 附录C 习题参考答案 286 参考文献 296

    材料力学作为高等工科院校中机械、土建、航空航天类等专业的技术基础课程，已有较经典的教材和课程教学资源。然而，随着许多地方普通高校向应用型高校转型和相关专业人才培养方案的优化，精简了材料力学课时，对教学提出了“实基础、重应用”的要求。这种情形下，很多研究型大学选用的材料力学经典教材已不太适用于应用型本科高校的教学。因此就萌生了编写一本适用于应用型本科院校机械类专业材料力学教材的想法。于是联系同类高校长期从事机械类材料力学教学的教师和清华大学出版社共同编写了本书。     本书在编写内容上保证了全国力学基础课程教学指导分委员会制订的“材料力学课程教学基本要求(A类)”，实现了应用型大学“实基础”的要求。结合应用型高校学生的特点，在保证教材内容的完整性、严密性的同时，注重在概念、例题、应用等方面与工程实际有机结合，力求实现复杂问题简单化。     全书共12章，包括绪论、轴向拉伸和压缩、扭转与剪切、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态和强度理论、组合变形、压杆稳定、动载荷、交变应力、能量方法及附录。每章按章节顺序安排了习题，供学生课后练习，并附有习题参考答案。     本书由文明才、夏平担任主编，第1、2、4、5、7、8章由文明才编写，第9～12章由夏平编写，第3章由黄志亮编写，第6章由马小林编写。     湖南文理学院吴晓教授担任本书的审稿工作，并提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示由衷的感谢。     由于编者水平所限，书中难免存在疏漏和不妥之处，恳请广大教师和读者批评指正，以便加以修正。               编 者