目錄
緒論 1
第一篇 靜力學(xué)
第1章 靜力學(xué)基礎(chǔ) 3
1.1 靜力學(xué)基本概念及靜力學(xué)公理 3
1.1.1 力和剛體的概念 3
1.1.2 靜力學(xué)公理 4
1.2 力在坐標(biāo)軸上的投影 7
1.2.1 力在軸上的投影 7
1.2.2 力在直角坐標(biāo)軸上的投影 7
1.3 力矩 9
1.3.1 力對(duì)點(diǎn)之矩 10
1.3.2 合力矩定理 11
1.3.3 力對(duì)軸之矩 12
1.3.4 力對(duì)點(diǎn)之矩與力對(duì)通過該點(diǎn)的軸之矩的關(guān)系 13
1.4力偶和力偶矩 13
1.4.1力偶的表示 13
1.4.2力偶的等效定理及力偶的性質(zhì) 14
1.5 物體的受力分析及受力圖 15
1.5.1 自由體與非自由體、約束與約束反力 15
1.5.2 工程中常見約束的分類及其約束反力 16
1.5.3 物體的受力分析方法及步驟 19
思考題 22
習(xí)題 24
第2章 力系的簡(jiǎn)化 27
2.1 匯交力系的合成 27
2.1.1 匯交力系合成的幾何法 27
2.1.2 匯交力系合成的解析法 28
2.2 力偶系的合成 29
2.3 任意力系向任意一點(diǎn)簡(jiǎn)化主矢和主矩 30
2.3.1 力的平移定理 30
2.3.2 力系向任意一點(diǎn)簡(jiǎn)化主矢和主矩 31
2.4 力系簡(jiǎn)化結(jié)果討論 32
2.5 平行力系的中心和重心 37
2.5.1 平行力系的中心 38
2.5.2 物體的重心及其確定方法 38
思考題 41
習(xí)題 42
第3章 力系的平衡方程及其應(yīng)用 44
3.1 空間任意力系的平衡條件和平衡方程 44
3.1.1 空間任意力系的平衡條件與方程 44
3.1.2 平衡方程的幾種特殊形式 45
3.2 平面力系平衡方程的應(yīng)用 48
3.2.1 單個(gè)物體的平衡問題 48
3.2.2 物體系統(tǒng)的平衡問題 52
3.3 空間力系平衡方程的應(yīng)用 59
3.4 考慮摩擦?xí)r的平衡問題 62
3.4.1 靜滑動(dòng)摩擦力和靜滑動(dòng)摩擦定律 62
3.4.2 考慮摩擦?xí)r的平衡問題舉例 63
3.4.3 滾動(dòng)摩阻概念 66
3.5 工程應(yīng)用舉例 68
思考題 71
習(xí)題 72
第二篇 材料力學(xué)
第4章 材料力學(xué)的基本假設(shè)和基本概念 80
4.1 材料力學(xué)概述 80
4.2 材料力學(xué)的基本假設(shè) 81
4.3 外力、內(nèi)力與截面法 82
4.3.1 外力及其分類 82
4.3.2 內(nèi)力與截面法 82
4.4 應(yīng)力 84
4.5 應(yīng)變 85
4.5.1 正應(yīng)變 85
4.5.2 切應(yīng)變 86
4.6 桿件變形的基本形式 86
思考題 88
習(xí)題 88
第5章 軸向拉壓桿的應(yīng)力與變形 90
5.1 軸向拉壓概述 90
5.2 軸力與軸力圖 91
5.3 軸向拉壓桿的應(yīng)力 93
5.3.1 橫截面上的應(yīng)力 93
5.3.2 斜截面上的應(yīng)力 96
5.4 拉壓強(qiáng)度條件及應(yīng)用 97
5.5 軸向拉壓桿的變形 100
5.5.1 軸向拉壓桿的變形 100
5.5.2 拉壓胡克定律 101
5.5.3 軸向變形算例 102
5.6 簡(jiǎn)單拉壓超靜定問題 103
思考題 106
習(xí)題 107
第6章 材料拉伸和壓縮時(shí)的力學(xué)性能 111
6.1 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能 111
6.1.1低碳鋼拉伸時(shí)的力學(xué)性能 112
6.1.2 其他材料在拉伸時(shí)的力學(xué)性能 114
6.2 材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能 115
6.3 應(yīng)力集中 116
6.4 失效與許用應(yīng)力 117
思考題 118
習(xí)題 119
第7章 剪切 121
7.1 連接件受力概述 121
7.2 連接件的實(shí)用計(jì)算 122
7.2.1 剪切的實(shí)用計(jì)算 122
7.2.2 擠壓的實(shí)用計(jì)算 123
思考題 126
習(xí)題 126
第8章 桿件的扭轉(zhuǎn) 128
8.1 扭轉(zhuǎn)概述 128
8.2 軸的外力偶矩、扭矩及扭矩圖 129
8.2.1 外力偶矩的計(jì)算 129
8.2.2 軸的扭矩 129
8.2.3 扭矩圖 130
8.3 切應(yīng)力互等定理·剪切虎克定律 132
8.3.1 薄壁圓管的扭轉(zhuǎn) 132
8.3.2 切應(yīng)力互等定理 133
8.3.3 剪切虎克定律 133
8.4 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與變形 133
8.4.1 實(shí)心圓軸橫截面上的應(yīng)力 133
8.4.2 任意兩橫截面之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角 136
8.5 圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件和剛度條件 139
8.5.1強(qiáng)度條件 139
8.5.2 剛度條件 140
8.6 矩形截面桿的自由扭轉(zhuǎn) 142
思考題 144
習(xí)題 145
第9章 彎曲應(yīng)力及彎曲強(qiáng)度 149
9.1 彎曲受力概述 149
9.2 剪力、彎矩與剪力圖、彎矩圖 151
9.2.1 剪力和彎矩 151
9.2.2 剪力圖和彎矩圖 154
9.3 剪力、彎矩與分布載荷集度之間的微分關(guān)系 157
9.3.1 剪力、彎矩與分布載荷集度之間的關(guān)系 157
9.3.2 微分關(guān)系的運(yùn)用 158
9.4 彎曲正應(yīng)力 163
9.4.1 純彎曲時(shí)梁橫截面卜的正應(yīng)力 163
9.4.2 純彎曲理論在一般橫力彎曲中的應(yīng)用 166
9.5 慣性矩 169
9.5.1 慣性矩的一般定義 169
9.5.2 慣性矩的平行軸公式 170
9.5.3 組合截面慣性矩的計(jì)算 171
9.6 梁的彎曲切應(yīng)力 172
9.6.1 矩形截面梁的切應(yīng)力 172
9.6.2 工字形截面粱腹板上的切應(yīng)力 173
9.6.3 圓形及網(wǎng)環(huán)形截面梁的最大切應(yīng)力 173
9.7 梁的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 173
9.7.1 梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件和強(qiáng)度計(jì)算 173
9.7.2 梁的切應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算 177
9.8 梁的合理強(qiáng)度設(shè)計(jì) 178
9.8.1 載荷及支座的合理配置 178
9.8.2 梁的合理截面設(shè)計(jì) 179
9.8.3 合理設(shè)計(jì)梁的外形 181
9.9 工程設(shè)計(jì)舉例 182
思考題 185
習(xí)題 187
第10章 彎曲變形 195
10.1 彎曲變形概述 195
10.2 梁變形的基本方程 196
10.2.1 梁的撓曲線微分方程 196
10.2.2 積分法計(jì)算梁的變形 197
10.3 計(jì)算梁變形的疊加法 201
10.3.1 載荷疊加法 202
10.3.2 逐段分析求和法 205
10.4 簡(jiǎn)單超靜定梁 207
10.5 梁的剛度條件與合理剛度設(shè)計(jì) 209
10.5.1 梁的剛度條件 209
10.5.2 梁的合理剛度設(shè)計(jì) 211
思考題 212
習(xí)題 213
第11章 能量法 216
11.1 桿件彈性變形能 216
11.1.1 線彈性體上的外力做功 216
11.1.2 桿件拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲時(shí)的變形能 217
11.1.3 桿件變形能一般公式 219
11.2 莫爾定理 220
11.2.1 莫爾定理 220
11.2.2 莫爾積分求桿件變形 222
思考題 225
習(xí)題 225
第12章 應(yīng)力狀態(tài)分析 228
12.1 應(yīng)力狀態(tài)概述 228
12.2 平面應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力分析 230
12.3 應(yīng)力圓 232
12.3.1 應(yīng)力圓 232
12.3.2 應(yīng)力圓的繪制和應(yīng)用 232
12.4 平面應(yīng)力狀態(tài)的極值應(yīng)力與主應(yīng)力 234
12.5 三向應(yīng)力狀態(tài)的最大主應(yīng)力 238
12.5.1 三向應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓 238
12.5.2 最大主應(yīng)力和最大切應(yīng)力 239
12.6 廣義胡克定律 240
12.7 三向應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能 242
思考題 243
習(xí)題 244
第13章 強(qiáng)度理論與組合變形 247
13.1 強(qiáng)度理論概述 247
13.2 關(guān)于斷裂的強(qiáng)度理論 248
13.2.1 最大拉應(yīng)力理論（第一強(qiáng)度理論） 248
13.2.2 最大拉應(yīng)變理論（第二強(qiáng)度理論） 249
13.3 關(guān)于屈服的強(qiáng)度理論 249
13.3.1 最大切應(yīng)力理論（第三強(qiáng)度理論） 249
13.3.2 畸變能密度理論（第四強(qiáng)度理論） 250
13.4 拉伸（壓縮）與彎曲組合變形強(qiáng)度計(jì)算 252
13.5 扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形強(qiáng)度計(jì)算 254
13.6 工程應(yīng)用舉例 257
13.6.1 力學(xué)模型的建立 258
13 .6.2 外力計(jì)算 259
13 .6.3 內(nèi)力計(jì)算 260
13 .6.4 應(yīng)力計(jì)算 261
思考題 265
習(xí)題 267
第14章 壓桿穩(wěn)定問題 270
14.1 穩(wěn)定性概述 270
14.2 細(xì)長(zhǎng)桿的臨界壓力 272
14.2.1 兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)桿的臨界壓力 272
14.2.2 兩端非鉸支細(xì)長(zhǎng)桿的臨界壓力 273
14.3 歐拉公式的適用范圍及中、小柔度桿的臨界應(yīng)力 275
14.3.1 臨界應(yīng)力與柔度 275
14.3.2 歐拉公式的適用范圍 276
14.3.3 臨界應(yīng)力的經(jīng)驗(yàn)公式 276
14.4 壓桿的穩(wěn)定實(shí)用計(jì)算及合理設(shè)計(jì) 279
14.4.1 安全因數(shù)法 279
14.4.2 折減系數(shù)法 280
14.4.3 壓桿的合理設(shè)計(jì) 280
思考題 282
習(xí)題 283
第15章 動(dòng)載荷 286
15.1 慣性力問題 286
15.1.1 慣性力的概念與動(dòng)靜法 286
15.1.2 等加速度直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算 287
15.1.3 等速旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算 288
15.2 桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力計(jì)算 289
15.2.1 沖擊時(shí)的應(yīng)力計(jì)算及沖擊動(dòng)荷因數(shù) 289
15.2.2 提高構(gòu)件抗沖擊能力的措施 293
15.3 交變應(yīng)力與循環(huán)特性 293
15.4 材料的持久極限 295
15.4.1 疲勞實(shí)驗(yàn)與S-N曲線 295
15.4.2 持久極限 296
15.5 影響構(gòu)件持久極限的主要因素 296
15.5.1 構(gòu)件外形的影響 296
15.5.2 構(gòu)件截面尺寸的影響 297
15.5.3 表面加工質(zhì)量的影響 298
思考題 299
習(xí)題 300
附錄I 金屬材料的力學(xué)性能試驗(yàn) 303
I.1 金屬材料的拉伸實(shí)驗(yàn) 303
I.2 金屬材料的壓縮實(shí)驗(yàn) 306
I.3 金屬材料的扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn) 308
I.4 梁的純彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn) 310
I.5 電子萬能試驗(yàn)機(jī) 312
I.6 液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī) 313
I.7 電阻應(yīng)變測(cè)量簡(jiǎn)介 315
附錄II 熱軋型鋼規(guī)格表(GB/T 7062008) 320
部分習(xí)題參考答案 333
參考文獻(xiàn) 344