材料力学

本书遵循教育部教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

本书是按应用型本科院校对材料力学课程的基本要求而编写的。 本书共 12 章, 内容包括: 绪论及基本概念、 轴向拉伸与压缩、 剪切与挤压、 扭转、 截面的几何性质、 弯曲内力、 弯曲应力、 弯曲变形、 应力状态和强度理论、 组合变形的强度计算、 压杆稳定和能量法。本书可作为以培养应用型人才为主的高等院校中土木工程、 道路桥梁与渡河工程、 城市地下空间工程、 智能建造、 水利水电工程等专业的教材, 也可作为上述高等职业教育相关专业的教材, 还可作为相关工程技术人员的参考书。

前   言 第 1 章   绪论及基本概念    1. 1   材料力学的任务与研究对象       1. 1. 1   材料力学的任务       1. 1. 2   材料力学的研究对象    1. 2   材料力学的基本假设    1. 3   外力与内力       1. 3. 1   外力       1. 3. 2   内力与截面法    1. 4   应力       1. 4. 1   应力的概念       1. 4. 2   简单应力状态       1. 4. 3   切应力互等定理    1. 5   应变       1. 5. 1   变形与位移       1. 5. 2   应变的概念    1. 6   胡克定律       1. 6. 1   拉压胡克定律       1. 6. 2   剪切胡克定律    1. 7   杆件变形的基本形式    本章小结    思考题 第 2 章   轴向拉伸与压缩    2. 1   概述    2. 2   轴力与轴力图       2. 2. 1   轴力       2. 2. 2   轴力图    2. 3   拉压杆的应力       2. 3. 1   拉压杆横截面上的应力       2. 3. 2   拉压杆斜截面上的应力       2. 3. 3   圣维南原理    2. 4   材料拉伸与压缩时的力学性能 2. 4. 1   拉伸试验与应力-应变图       2. 4. 2   低碳钢拉伸时的力学性能       2. 4. 3   材料在卸载与再加载时的力学性能       2. 4. 4   材料的塑性       2. 4. 5   其他材料拉伸时的力学性能       2. 4. 6   铸铁和其他脆性材料拉伸时的力学性质       2. 4. 7   材料压缩时的力学性能    2. 5   拉压杆的强度计算       2. 5. 1   失效与许用应力       2. 5. 2   强度条件    2. 6   应力集中       2. 6. 1   应力集中的概念       2. 6. 2   应力集中对构件强度的影响    2. 7   拉压杆的变形及刚度计算       2. 7. 1   拉压杆的纵向变形与胡克定律       2. 7. 2   拉压杆的横向变形与泊松比    2. 8   简单拉压超静定问题       2. 8. 1   超静定问题的提出及求解方法       2. 8. 2   温度应力       2. 8. 3   装配应力    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 第 3 章   剪切与挤压    3. 1   概述    3. 2   剪切的实用计算    3. 3   挤压的实用计算    创新思维训练    本章小结 思考题    习题 第 4 章   扭转    4. 1   概述    4. 2   外力偶矩及扭矩       4. 2. 1   外力偶矩计算       4. 2. 2   扭矩与扭矩图    4. 3   圆轴扭转应力及强度计算       4. 3. 1   圆轴扭转试验与假设       4. 3. 2   圆轴扭转横截面上的应力       4. 3. 3   圆轴扭转的强度计算    4. 4   圆轴扭转变形及刚度计算       4. 4. 1   圆轴扭转变形       4. 4. 2   圆轴扭转刚度计算    4. 5   简单超静定轴    4. 6   矩形截面杆扭转       4. 6. 1   自由扭转与约束扭转       4. 6. 2   矩形截面杆自由扭转    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 第 5 章   截面的几何性质    5. 1   概述    5. 2   形心与静矩       5. 2. 1   截面的形心       5. 2. 2   截面的静矩       5. 2. 3   截面形心与静矩的关系       5. 2. 4   组合截面的静矩与形心    5. 3   极惯性矩       5. 3. 1   截面的极惯性矩       5. 3. 2   圆截面的极惯性矩    5. 4   惯性矩及其平行移轴公式       5. 4. 1   截面的惯性矩       5. 4. 2   矩形及圆截面的惯性矩       5. 4. 3   惯性半径 5. 4. 4   惯性矩平行移轴公式    5. 5   惯性积及其平行移轴公式       5. 5. 1   截面的惯性积       5. 5. 2   惯性积平行移轴公式    5. 6   主轴的概念    本章小结    思考题    习题 第 6 章   弯曲内力    6. 1   概述       6. 1. 1   弯曲的基本概念       6. 1. 2   梁上外荷载       6. 1. 3   梁的支座类型及支座反力       6. 1. 4   静定梁的基本形式    6. 2   剪力与弯矩       6. 2. 1   剪力与弯矩的概念       6. 2. 2   剪力与弯矩的正负号规定    6. 3   剪力图与弯矩图       6. 3. 1   剪力方程与弯矩方程       6. 3. 2   剪力图与弯矩图的作法    6. 4   剪力、 弯矩与荷载集度之间的关系       6. 4. 1   剪力、 弯矩与荷载集度之间的微分关系       6. 4. 2   利用微分关系作剪力图与弯矩图    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 第 7 章   弯曲应力    7. 1   概述    7. 2   弯曲正应力       7. 2. 1   纯弯曲时梁横截面上的正应力       7. 2. 2   横力弯曲时梁横截面上的正应力       7. 2. 3   最大弯曲正应力 7. 3   弯曲切应力       7. 3. 1   矩形截面梁的弯曲切应力       7. 3. 2   工字形截面梁的弯曲切应力       7. 3. 3   圆形截面梁的弯曲切应力       7. 3. 4   薄壁环形截面梁的弯曲切应力    7. 4   梁的强度计算       7. 4. 1   弯曲正应力强度条件       7. 4. 2   弯曲切应力强度条件    7. 5   梁的合理强度设计    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 第 8 章   弯曲变形    8. 1   概述       8. 1. 1   工程中的弯曲变形问题       8. 1. 2   挠度、 转角及其相互关系    8. 2   挠曲线的近似微分方程    8. 3   计算梁位移的积分法       8. 3. 1   转角方程与挠度方程       8. 3. 2   边界条件与连续条件    8. 4   计算梁位移的叠加法    8. 5   梁的刚度计算及合理刚度设计       8. 5. 1   梁的刚度条件       8. 5. 2   梁的合理刚度设计    8. 6   简单超静定梁    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 第 9 章   应力状态与强度理论    9. 1   概述    9. 2   平面应力状态应力分析的解析法       9. 2. 1   平面应力状态下斜截面上的应力       9. 2. 2   主应力及主平面的确定       9. 2. 3   面内最大切应力的确定 9. 2. 4   最大主应力与面内最大切应力的关系    9. 3   平面应力状态应力分析的图解法    9. 4   复杂应力状态的最大应力    9. 5   广义胡克定律       9. 5. 1   平面应力状态下的应力-应变关系       9. 5. 2   空间应力状态下的应力-应变关系    9. 6   强度理论       9. 6. 1   强度理论的概念       9. 6. 2   四种常用的强度理论    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 第 10 章   组合变形的强度计算    10. 1   概述    10. 2   斜弯曲       10. 2. 1   斜弯曲的概念       10. 2. 2   斜弯曲的强度计算       10. 2. 3   斜弯曲的进一步讨论    10. 3   拉伸 (或压缩) 与弯曲的组合变形       10. 3. 1   轴向力与横向力共同作用       10. 3. 2   偏心压缩 (或拉伸) 的强度计算       10. 3. 3   截面核心的概念    10. 4   弯曲与扭转的组合变形       10. 4. 1   弯曲与扭转组合变形的强度计算       10. 4. 2   弯扭拉 (压) 组合变形的强度计算    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 第 11 章   压杆稳定    11. 1   概述       11. 1. 1   稳定性的概念       11. 1. 2   临界状态和临界力    11. 2   压杆临界力的欧拉公式       11. 2. 1   两端铰支细长压杆的临界力       11. 2. 2   杆端为其他约束的细长压杆的临界力       11. 2. 3   欧拉公式的一般表达式    11. 3   临界应力与临界应力总图       11. 3. 1   细长压杆的临界应力       11. 3. 2   欧拉公式的适用范围       11. 3. 3   临界应力的经验公式和临界应力总图    11. 4   压杆稳定计算与合理设计       11. 4. 1   压杆稳定计算       11. 4. 2   压杆合理设计    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 第 12 章   能量法    12. 1   概述    12. 2   外力功的计算       12. 2. 1   外力功的基本公式 12. 2. 2   克拉比隆定理    12. 3   应变能的计算       12. 3. 1   杆件的应变能       12. 3. 2   应变能密度       12. 3. 3   复杂应力状态下的应变能密度    12. 4   单位荷载法    12. 5   冲击应力分析       12. 5. 1   冲击问题概述       12. 5. 2   自由落体对线性弹性体的冲击       12. 5. 3   等速水运动的物体对线性弹性体的冲击    创新思维训练    本章小结    思考题    习题 附录    附录 A   常用材料的力学性能    附录 B   常见截面几何性质    附录 C   简单荷载作用下梁的挠度与转角    附录 D   型钢表    附录 E   部分习题参考答案 参考文献