工程力學(xué)第3版（工程靜力學(xué)與材料力學(xué)）

目錄
第3 版前言
第2 版前言
第1 版前言
工程力學(xué)課程總論
0. 1 工程力學(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)計(jì)中的
作用 1
0. 2 工程力學(xué)的研究模型 5
0. 3 工程力學(xué)課程的分析方法 5
第1 篇 工程靜力學(xué)
第1 章 工程靜力學(xué)基礎(chǔ) 8
1. 1 力和力矩 8
1. 1. 1 力的概念 8
1. 1. 2 作用在剛體上的力的效應(yīng)與力的
可傳性 9
1. 1. 3 力對(duì)點(diǎn)之矩 9
1. 1. 4 力系的概念 11
1. 1. 5 合力矩定理 11
1. 2 力偶及其性質(zhì) 12
1. 2. 1 力偶 12
1. 2. 2 力偶的性質(zhì) 13
1. 2. 3 力偶系及其合成 13
1. 3 約束與約束力 14
1. 3. 1 約束與約束力的概念 14
1. 3. 2 柔性約束 14
1. 3. 3 光滑剛性面約束 15
1. 3. 4 光滑鉸鏈約束 15
1. 3. 5 滑動(dòng)軸承與推力軸承 17
1. 4 平衡的概念 17
1. 4. 1 二力平衡與二力構(gòu)件 17
1. 4. 2 不平行的三力平衡條件 19
1. 4. 3 加減平衡力系原理 19
1. 5 受力分析方法與過(guò)程 19
1. 5. 1 受力分析概述 19
1. 5. 2 受力圖繪制方法應(yīng)用舉例 20
1. 6 結(jié)論與討論 22
1. 6. 1 關(guān)于約束與約束力 22
1. 6. 2 關(guān)于受力分析 22
1. 6. 3 關(guān)于二力構(gòu)件 23
1. 6. 4 關(guān)于工程靜力學(xué)中某些原理的
適用性 23
習(xí)題 24
第2 章 力系的簡(jiǎn)化 27
2. 1 力系等效與簡(jiǎn)化的概念 27
2. 1. 1 力系的主矢與主矩 27
2. 1. 2 力系等效的概念 27
2. 1. 3 力系簡(jiǎn)化的概念 28
2. 2 力系簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)———力向一點(diǎn)平移
定理 28
2. 3 平面力系的簡(jiǎn)化 29
2. 3. 1 平面匯交力系與平面力偶系的
簡(jiǎn)化結(jié)果 29
2. 3. 2 平面一般力系向一點(diǎn)簡(jiǎn)化 29
2. 3. 3 平面力系的簡(jiǎn)化結(jié)果 30
2. 4 固定端約束的約束力 32
2. 5 結(jié)論與討論 33
2. 5. 1 關(guān)于力的矢量性質(zhì)的討論 33
2. 5. 2 關(guān)于平面力系簡(jiǎn)化結(jié)果的討論 33
2. 5. 3 關(guān)于實(shí)際約束的討論 33
習(xí)題 33
第3 章 工程構(gòu)件的靜力學(xué)平衡問(wèn)題 36
3. 1 平面力系的平衡條件與平衡方程 36
3. 1. 1 平面一般力系的平衡條件與平衡
方程 36
3. 1. 2 平面一般力系平衡方程的其他
形式 40
3. 2 簡(jiǎn)單的剛體系統(tǒng)平衡問(wèn)題 42
3. 2. 1 剛體自由度的概念 42
3. 2. 2 剛體系統(tǒng)靜定與超靜定的概念 43
3. 2. 3 剛體系統(tǒng)的平衡問(wèn)題的特點(diǎn)與
解法 44
3. 3 考慮摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題 47
3. 3. 1 滑動(dòng)摩擦定律 48
3. 3. 2 考慮摩擦?xí)r構(gòu)件的平衡問(wèn)題 49
3. 4 結(jié)論與討論 51
3. 4. 1 關(guān)于坐標(biāo)系和力矩中心的選擇 51
3. 4. 2 關(guān)于受力分析的重要性 51
3. 4. 3 關(guān)于求解剛體系統(tǒng)平衡問(wèn)題時(shí)
要注意的幾個(gè)方面 52
3. 4. 4 摩擦角與自鎖的概念 53
3. 4. 5 空間力系平衡條件與平衡方程
簡(jiǎn)述 55
習(xí)題 56
第2 篇 材料力學(xué)
第4 章 材料力學(xué)的基本概念 61
4. 1 關(guān)于材料的基本假定 61
4. 1. 1 均勻連續(xù)性假定 61
4. 1. 2 各向同性假定 62
4. 1. 3 小變形假定 62
4. 2 彈性桿件的外力與內(nèi)力 62
4. 2. 1 外力 62
4. 2. 2 內(nèi)力 62
4. 2. 3 截面法 內(nèi)力分量 63
4. 3 彈性體受力與變形特征 64
4. 4 桿件橫截面上的應(yīng)力 65
4. 4. 1 正應(yīng)力與切應(yīng)力的定義 65
4. 4. 2 正應(yīng)力?切應(yīng)力與內(nèi)力分量之間的
關(guān)系 65
4. 5 正應(yīng)變與切應(yīng)變 66
4. 6 線(xiàn)彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 67
4. 7 桿件受力與變形的基本形式 67
4. 7. 1 拉伸或壓縮 67
4. 7. 2 剪切 67
4. 7. 3 扭轉(zhuǎn) 67
4. 7. 4 平面彎曲 68
4. 7. 5 組合受力與變形 68
4. 8 結(jié)論與討論 69
4. 8. 1 關(guān)于工程靜力學(xué)模型與材料力學(xué)
模型 69
4. 8. 2 關(guān)于彈性體受力與變形特點(diǎn) 69
4. 8. 3 關(guān)于工程靜力學(xué)概念與原理在
材料力學(xué)中的可用性與限制性 69
習(xí)題 69
第5 章 桿件的內(nèi)力圖 71
5. 1 基本概念與基本方法 71
5. 1. 1 整體平衡與局部平衡的概念 71
5. 1. 2 桿件橫截面上的內(nèi)力與外力的
相依關(guān)系 71
5. 1. 3 控制面 72
5. 1. 4 桿件內(nèi)力分量的正負(fù)號(hào)規(guī)則 72
5. 1. 5 截面法確定指定橫截面上的內(nèi)力
分量 72
5. 2 軸力圖與扭矩圖 73
5. 2. 1 軸力圖 73
5. 2. 2 扭矩圖 75
5. 3 剪力圖與彎矩圖 76
5. 3. 1 剪力方程與彎矩方程 76
5. 3. 2 載荷集度?剪力?彎矩之間的
微分關(guān)系 78
5. 3. 3 剪力圖與彎矩圖的繪制 79
5. 4 結(jié)論與討論 82
5. 4. 1 幾點(diǎn)重要結(jié)論 82
5. 4. 2 正確應(yīng)用力系簡(jiǎn)化方法確定控制
面上的內(nèi)力分量 83
?5. 4. 3 剪力?彎矩與載荷集度之間的
微分關(guān)系的證明 83
習(xí)題 84
第6 章 拉壓桿件的應(yīng)力變形分析與
強(qiáng)度設(shè)計(jì) 86
6. 1 拉伸與壓縮桿件的應(yīng)力與變形 86
6. 1. 1 應(yīng)力計(jì)算 86
6. 1. 2 變形計(jì)算 87
6. 2 拉伸與壓縮桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 92
6. 2. 1 強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?安全因數(shù)與許用
應(yīng)力 92
6. 2. 2 三類(lèi)強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題 93
6. 2. 3 強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)用舉例 93
6. 3 拉伸與壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能 95
6. 3. 1 材料拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn) 95
6. 3. 2 韌性材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能 96
6. 3. 3 脆性材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能 97
6. 3. 4 強(qiáng)度失效概念與失效應(yīng)力 97
6. 3. 5 壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能 98
6. 4 結(jié)論與討論 99
6. 4. 1 本章的主要結(jié)論 99
6. 4. 2 關(guān)于應(yīng)力和變形公式的應(yīng)用
條件 99
?6. 4. 3 關(guān)于加力點(diǎn)附近區(qū)域的應(yīng)力
分布 100
?6. 4. 4 關(guān)于應(yīng)力集中的概念 100
?6. 4. 5 拉伸和壓縮超靜定問(wèn)題簡(jiǎn)述 101
習(xí)題 103
第7 章 梁的強(qiáng)度問(wèn)題 106
7. 1 工程中的彎曲構(gòu)件 106
7. 2 與應(yīng)力分析相關(guān)的截面圖形幾何
性質(zhì) 107
7. 2. 1 靜矩?形心及其相互關(guān)系 107
7. 2. 2 慣性矩?極慣性矩?慣性積?
慣性半徑 109
7. 2. 3 慣性矩與慣性積的移軸定理 110
7. 2. 4 慣性矩與慣性積的轉(zhuǎn)軸定理 111
7. 2. 5 主軸與形心主軸?主慣性矩與
形心主慣性矩 111
7. 3 平面彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力 113
7. 3. 1 平面彎曲與純彎曲的概念 113
7. 3. 2 純彎曲時(shí)梁橫截面上正應(yīng)力
分析 114
7. 3. 3 梁的彎曲正應(yīng)力公式的應(yīng)用與
推廣 117
7. 4 平面彎曲曲率與正應(yīng)力公式應(yīng)用
舉例 118
7. 5 梁的強(qiáng)度計(jì)算 121
7. 5. 1 梁的失效判據(jù) 121
7. 5. 2 梁的彎曲強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則 121
7. 5. 3 梁的彎曲強(qiáng)度計(jì)算步驟 122
7. 6 斜彎曲 126
7. 7 彎矩與軸力同時(shí)作用時(shí)橫截面上的
正應(yīng)力 128
7. 8 結(jié)論與討論 131
7. 8. 1 關(guān)于彎曲正應(yīng)力公式的應(yīng)用
條件 131
7. 8. 2 彎曲切應(yīng)力的概念 131
7. 8. 3 關(guān)于截面的慣性矩 132
7. 8. 4 提高梁強(qiáng)度的措施 132
習(xí)題 134
第8 章 梁的位移分析與剛度設(shè)計(jì) 139
8. 1 基本概念 139
8. 1. 1 梁彎曲后的撓度曲線(xiàn) 139
8. 1. 2 梁的撓度與轉(zhuǎn)角 140
8. 1. 3 梁的位移與約束密切相關(guān) 140
8. 1. 4 梁的位移分析的工程意義 141
8. 2 小撓度微分方程及其積分 142
8. 2. 1 小撓度曲線(xiàn)微分方程 142
8. 2. 2 積分常數(shù)的確定 約束條件與連續(xù)
條件 143
8. 3 工程中的疊加法 145
8. 3. 1 疊加法應(yīng)用于多個(gè)載荷作用的
情形 145
8. 3. 2 疊加法應(yīng)用于間斷性分布載荷
作用的情形 147
8. 4 簡(jiǎn)單的超靜定梁 148
8. 4. 1 求解超靜定梁的基本方法 148
8. 4. 2 幾種簡(jiǎn)單的超靜定問(wèn)題示例 148
8. 5 梁的剛度設(shè)計(jì) 149
8. 5. 1 剛度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 149
8. 5. 2 剛度設(shè)計(jì)舉例 150
8. 6 結(jié)論與討論 152
8. 6. 1 關(guān)于變形和位移的相依關(guān)系 152
8. 6. 2 關(guān)于梁的連續(xù)光滑曲線(xiàn) 152
? 8. 6. 3 關(guān)于求解超靜定問(wèn)題的討論 152
8. 6. 4 關(guān)于求解超靜定結(jié)構(gòu)特性的
討論 153
8. 6. 5 提高剛度的途徑 154
習(xí)題 156
第9 章 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力變形分析與
強(qiáng)度剛度設(shè)計(jì) 159
9. 1 工程上傳遞功率的圓軸及其扭轉(zhuǎn)
變形 159
9. 2 切應(yīng)力互等定理 159
9. 3 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的切應(yīng)力分析 160
9. 3. 1 變形協(xié)調(diào)方程 161
9. 3. 2 彈性范圍內(nèi)的切應(yīng)力-切應(yīng)變
關(guān)系 161
9. 3. 3 靜力學(xué)方程 161
9. 3. 4 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的切應(yīng)力
表達(dá)式 162
9. 4 承受扭轉(zhuǎn)時(shí)圓軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與剛度
設(shè)計(jì) 165
9. 4. 1 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)與扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象 165
9. 4. 2 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì) 166
9. 4. 3 抗扭剛度設(shè)計(jì) 168
9. 5 結(jié)論與討論 169
9. 5. 1 關(guān)于圓軸強(qiáng)度與剛度設(shè)計(jì) 169
9. 5. 2 矩形截面桿扭轉(zhuǎn)時(shí)的切應(yīng)力 169
習(xí)題 171
第10 章 復(fù)雜受力時(shí)構(gòu)件的強(qiáng)度
設(shè)計(jì) 174
10. 1 基本概念 174
10. 1. 1 什么是應(yīng)力狀態(tài), 為什么要研究
應(yīng)力狀態(tài) 174
10. 1. 2 應(yīng)力狀態(tài)分析的基本方法 175
10. 1. 3 建立復(fù)雜受力時(shí)失效判據(jù)的
思路與方法 175
10. 2 平面應(yīng)力狀態(tài)分析———任意方向面
上應(yīng)力的確定 176
10. 2. 1 方向角與應(yīng)力分量的正負(fù)號(hào)
約定 176
10. 2. 2 微元的局部平衡方程 177
10. 2. 3 平面應(yīng)力狀態(tài)中任意方向面上
的正應(yīng)力與切應(yīng)力 177
10. 3 應(yīng)力狀態(tài)中的主應(yīng)力與最大切
應(yīng)力 178
10. 3. 1 主平面?主應(yīng)力與主方向 178
10. 3. 2 平面應(yīng)力狀態(tài)的三個(gè)主應(yīng)力 179
10. 3. 3 面內(nèi)最大切應(yīng)力與一點(diǎn)的最大
切應(yīng)力 179
10. 4 分析應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓方法 183
10. 4. 1 應(yīng)力圓方程 183
10. 4. 2 應(yīng)力圓的畫(huà)法 183
10. 4. 3 應(yīng)力圓的應(yīng)用 184
10. 5 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 應(yīng)變
能密度 186
10. 5. 1 廣義胡克定律 186
10. 5. 2 各向同性材料各彈性常數(shù)之間
的關(guān)系 187
10. 5. 3 總應(yīng)變能密度 188
10. 5. 4 體積改變能密度與畸變能
密度 188
10. 6 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 189
10. 6. 1 最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則 189
?10. 6. 2 最大拉應(yīng)變準(zhǔn)則 190
10. 6. 3 最大切應(yīng)力準(zhǔn)則 191
10. 6. 4 畸變能密度準(zhǔn)則 191
10. 7 圓軸承受彎曲與扭轉(zhuǎn)共同作用時(shí)的
強(qiáng)度計(jì)算 193
10. 7. 1 計(jì)算簡(jiǎn)圖 193
10. 7.