目錄
緒論 1
第1篇 靜力學(xué)
第1章 靜力學(xué)的基本知識和物體的受力分析 6
1.1 力學(xué)基本概念 6
1.1.1 力的概念 6
1.1.2 力系與平衡力系 7
1.1.3 力的投影 7
1.1.4 剛體的概念 8
1.1.5 力矩的概念 8
1.1.6 力偶的概念及性質(zhì) 10
1.2 靜力學(xué)基本原理 12
1.2.1 力的平行四邊形法則 12
1.2.2 二力平衡公理 13
1.2.3 加減平衡力系公理 13
1.2.4 作用和反作用公理 15
1.3 約束和約束力及物體的受力分析 15
1.3.1 基本概念 15
1.3.2 常見約束及其約束力 16
1.3.3 物體的受力分析和受力圖 20
本章小結(jié) 23
思考題 23
習(xí)題 25
第2章 平面力系 28
2.1 平面匯交力系 28
2.1.1 平面匯交力系合成和平衡的幾何法 28
2.1.2 平面匯交力系合成和平衡的解析法 31
2.2 平面力偶系 33
2.2.1 平面力偶系的合成 33
2.2.2 平面力偶系的平衡 34
2.3 平面任意力系 35
2.3.1 平面任意力系的簡化 35
2.3.2 合力矩定理 36
2.3.3 平面任意力系的平衡條件 38
2.4 物體系統(tǒng)的平衡 41
2.4.1 靜定與靜不定的概念 41
2.4.2 物體系統(tǒng)的平衡分析 42
*2.5 考慮摩擦的平衡問題 45
2.5.1 摩擦的概念及分類 45
2.5.2 摩擦力的計算 46
2.5.3 摩擦角和自鎖現(xiàn)象 47
2.5.4 考慮摩擦的平衡問題分析 48
本章小結(jié) 49
思考題 50
習(xí)題 51
第3章 空間力系 56
3.1 空間匯交力系 56
3.1.1 力在空間直角坐標(biāo)軸上的投影 56
3.1.2 空間匯交力系的合成與平衡 57
3.2 力對點之矩和力對軸之矩 59
3.2.1 力對點之矩 59
3.2.2 力對軸之矩 60
3.2.3 力對點之矩與力對該軸之矩的關(guān)系 61
3.3 空間力偶系 62
3.3.1 空間力偶 62
3.3.2 空間力偶系的合成與平衡條件 63
3.4 空間任意力系的簡化 64
3.4.1 空間任意力系向一點簡化 64
3.4.2 空間任意力系簡化結(jié)果的分析 65
3.5 空間力系的平衡方程 66
*3.6 重心 67
3.6.1 重心的概念及坐標(biāo)公式 68
3.6.2 確定物體重心的方法 69
本章小結(jié) 71
思考題 71
習(xí)題 72
第2篇 材料力學(xué)
第4章 材料力學(xué)概述 75
4.1 材料力學(xué)的任務(wù)和研究對象 75
4.1.1 材料力學(xué)的任務(wù) 75
4.1.2 材料力學(xué)的研究對象 76
4.2 材料的基本假定 76
4.2.1 均勻連續(xù)性假定 77
4.2.2 各向同性假定 77
4.2.3 小變形假定 77
4.3 桿件變形的基本形式 77
4.3.1 軸向拉伸或壓縮 78
4.3.2 剪切 78
4.3.3 扭轉(zhuǎn) 78
4.3.4 平面彎曲 78
4.4 彈性桿件的內(nèi)力與截面法 78
4.5 桿件基本變形的內(nèi)力 80
4.5.1 軸向拉伸和壓縮 80
4.5.2 扭轉(zhuǎn) 81
4.5.3 平面彎曲 82
4.6 應(yīng)力與應(yīng)變的概念 84
4.6.1 應(yīng)力的概念 84
4.6.2 應(yīng)變的概念 85
本章小結(jié) 85
思考題 86
習(xí)題 87
第5章 軸向拉伸和壓縮 88
5.1 桿件軸向拉壓的概念與軸力圖 88
5.1.1 桿件軸向拉壓的概念與實例 88
5.1.2 拉、壓桿的軸力與軸力圖 89
5.2 拉壓桿橫截面上的應(yīng)力 89
5.3 材料的力學(xué)性質(zhì) 90
5.3.1 實驗設(shè)備與試件 90
5.3.2 低碳鋼拉伸時的力學(xué)性質(zhì) 91
5.3.3 鑄鐵拉伸時的力學(xué)性質(zhì) 93
5.3.4 其他材料拉伸時的力學(xué)性能 93
5.3.5 材料在壓縮時的力學(xué)性能 94
5.3.6 安全因數(shù)與許用應(yīng)力 95
5.4 拉壓桿的強(qiáng)度條件 96
5.5 直桿拉伸和壓縮時的變形 99
5.5.1 軸向變形、胡克定律 99
5.5.2 橫向變形、橫向線應(yīng)變和泊松比 100
5.6 簡單的拉壓靜不定問題 103
5.6.1 靜不定問題的概念與解法 103
5.6.2 裝配應(yīng)力 104
5.6.3 溫度應(yīng)力 105
本章小結(jié) 106
思考題 106
習(xí)題 108
第6章 剪切與擠壓 111
6.1 剪切與擠壓的概念 111
6.2 剪切與擠壓的工程實用計算 112
6.2.1 剪切的實用計算 112
6.2.2 擠壓的實用計算 113
6.3 連接件的剪切與擠壓強(qiáng)度計算算例 113
本章小結(jié) 116
思考題 116
習(xí)題 117
第7章 圓軸扭轉(zhuǎn) 119
7.1 圓軸扭轉(zhuǎn)概念與扭矩圖 119
7.1.1 圓軸扭轉(zhuǎn)概念與實例 119
7.1.2 外力偶矩計算 120
7.1.3 圓軸扭轉(zhuǎn)時的扭矩圖 120
7.2 扭轉(zhuǎn)的基本理論 121
7.2.1 薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn) 121
7.2.2 切應(yīng)力互等定理 122
7.2.3 剪切胡克定律 123
7.3 圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的應(yīng)力與變形 123
7.3.1 橫截面上的應(yīng)力 123
7.3.2 圓軸扭轉(zhuǎn)的變形 126
7.3.3 極慣性矩和抗扭截面系數(shù) 126
7.4 圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度和剛度計算 127
7.4.1 圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件 127
7.4.2 圓軸扭轉(zhuǎn)的剛度條件 128
本章小結(jié) 130
思考題 130
習(xí)題 132
第8章 平面彎曲 134
8.1 彎曲的概念 134
8.1.1 平面彎曲的概念與實例 134
8.1.2 梁的簡化及靜定梁的分類 134
8.2 平面彎曲時梁的內(nèi)力——剪力和彎矩 135
8.2.1 畫內(nèi)力圖的基本方法 135
8.2.2 畫內(nèi)力圖的簡便方法 138
8.3 彎曲應(yīng)力和強(qiáng)度計算 140
8.3.1 梁橫截面上的正應(yīng)力 140
8.3.2 梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件和強(qiáng)度計算 144
*8.3.3 彎曲切應(yīng)力簡介 147
8.4 梁的位移分析與剛度計算 153
8.4.1 梁變形的基本概念 154
8.4.2 積分法求梁的位移 154
8.4.3 疊加法求梁的位移 159
8.4.4 梁的剛度計算 159
8.5 簡單的靜不定梁 161
8.6 提高梁抗彎能力的措施 162
8.6.1 提高梁強(qiáng)度的措施 163
8.6.2 提高梁剛度的措施 166
本章小結(jié) 167
思考題 168
習(xí)題 169
第9章 應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論 174
9.1 引言 174
9.1.1 應(yīng)力狀態(tài)的概念 174
9.1.2 應(yīng)力狀態(tài)的研究方法 174
9.1.3 應(yīng)力狀態(tài)的分類 175
9.2 平面應(yīng)力狀態(tài) 175
9.2.1 任意斜截面的應(yīng)力 175
9.2.2 主應(yīng)力 176
*9.2.3 莫爾應(yīng)力圓簡介 178
9.3 空間應(yīng)力狀態(tài)與廣義胡克定律 181
9.3.1 空間應(yīng)力狀態(tài)的概念和實例 181
9.3.2 一點的最大正應(yīng)力和最大切應(yīng)力 182
9.3.3 廣義胡克定律 183
9.4 強(qiáng)度理論的基本概念 186
9.5 常用強(qiáng)度理論 186
9.5.1 最大拉應(yīng)力理論 186
9.5.2 最大伸長線應(yīng)變理論 187
9.5.3 最大切應(yīng)力理論 187
9.5.4 形狀改變比能理論 188
*9.5.5 莫爾強(qiáng)度理論簡介 189
本章小結(jié) 190
思考題 190
習(xí)題 191
第10章 組合變形 193
10.1 組合變形概述 193
10.2 拉伸(壓縮)與彎曲的組合變形 194
10.2.1 桿件同時承受軸向載荷和橫向載荷 194
10.2.2 偏心拉壓 195
10.3 彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形的強(qiáng)度計算 197
*10.4 斜彎曲 200
本章小結(jié) 205
思考題 205
習(xí)題 206
第11章 壓桿穩(wěn)定 210
11.1 壓桿穩(wěn)定性的概念 210
11.1.1 平衡的穩(wěn)定性 211
11.1.2 壓桿的穩(wěn)定性 211
11.2 細(xì)長壓桿的臨界載荷和歐拉公式 212
11.2.1 兩端鉸支細(xì)長壓桿的臨界載荷 212
11.2.2 其他約束情況下細(xì)長壓桿的臨界載荷 213
11.3 壓桿的分類和臨界應(yīng)力總圖 214
11.3.1 臨界應(yīng)力與柔度的概念 214
11.3.2 歐拉公式的適用范圍 214
11.3.3 臨界應(yīng)力總圖 215
11.3.4 壓桿的穩(wěn)定性計算 218
11.4 提高壓桿穩(wěn)定性的措施 218
本章小結(jié) 220
思考題 220
習(xí)題 221
第12章 交變應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度 223
12.1 交變應(yīng)力及其描述 223
12.1.1 交變應(yīng)力 223
12.1.2 有關(guān)交變應(yīng)力的基本概念 224
12.1.3 幾種典型的交變應(yīng)力 224
12.2 疲勞的概念與材料的疲勞極限 225
12.2.1 疲勞 225
12.2.2 材料的疲勞極限與應(yīng)力-壽命曲線 226
12.3 影響疲勞極限的主要因素 227
12.3.1 應(yīng)力集中對疲勞極限的影響 227
12.3.2 構(gòu)件尺寸對疲勞極限的影響 227
12.3.3 表面加工質(zhì)量對疲勞極限的影響 227
12.3.4 其他因素對疲勞極限的影響 228
本章小結(jié) 228
思考題 228
習(xí)題 229
第13章 能量原理 230
13.1 引言 230
13.2 功能原理 230
13.2.1 常力功和變力功 230
13.2.2 桿件的應(yīng)變能 231
13.2.3 功能原理的應(yīng)用 234
13.3 虛功原理與莫爾定律 235
13.3.1 虛功和虛功原理 235
13.3.2 莫爾定理及其應(yīng)用 237
13.4 卡氏第二定理 240
13.4.1 卡氏第二定理的推導(dǎo) 240
13.4.2 卡氏第二定理的應(yīng)用 242
13.5 互等定理 244
13.6 沖擊問題 245
13.6.1 垂直落體沖擊問題 246
13.6.2 水平?jīng)_擊問題 247
13.6.3 突然剎車問題 248
本章小結(jié) 250
思考題 251
習(xí)題 252
第3篇 剛體動力學(xué)
第14章 運動學(xué)基礎(chǔ) 256
14.1 點的運動分析 256
14.1.1 描述點的運動的矢量法 256
14.1.2 描述點的運動的直角坐標(biāo)法 257
14.1.3 描述點的運動的弧坐標(biāo)法 259
14.2 剛體的基本運動 262
14.2.1 剛體的平行移動 262
14.2.2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動 263
14.2.3 定軸轉(zhuǎn)動剛體內(nèi)各點的速度與加速度 264
本章小結(jié) 266
思考題 266
習(xí)題 268
第15章 剛體的平面運動 271
15.1 剛體平面運動方程與分解 271
15.1.1 剛體平面運動的簡化 271
15.1.2 剛體平面運動方程 271
15.1.3 剛體的平面運動分解 272
15.2 平面圖形上各點的速度分析 273
15.2.1 基點法 273
15.2.2 速度瞬心法 275
15.3 平面圖形上各點的加速度分析 279
本章小結(jié) 281
思考題 281
習(xí)題 283
第16章 動力學(xué)基礎(chǔ)與基本物理量 286
16.1 牛頓定律與質(zhì)點運動微分方程 286
16.1.1 牛頓定律 286
16.1.2 慣性參考系 287
16.1.3 質(zhì)點運動微分方程 287
16.2 動力學(xué)基本物理量 289
16.2.1 質(zhì)心 290
16.2.2 轉(zhuǎn)動慣量 290
16.2.3 動量 291
16.2.4 動量矩 293
16.2.5 動能 294
16.2.6 沖量 296
16.2.7 力的功 296
本章小結(jié) 300
思考題 301
習(xí)題 303
第17章 動力學(xué)普遍定理 307
17.1 動量定理與質(zhì)心運動定理 307
17.1.1 動量定理 307
17.1.2 質(zhì)心運動定理 308
17.2 動量矩定理 312
17.2.1 質(zhì)點的動量矩定理 312
17.2.2 質(zhì)點系的動量矩定理 313
17.3 剛體平面運動微分方程 316
17.4 動能定理 318
17.4.1 質(zhì)點的動能定理 318
17.4.2 質(zhì)點系的動能定理 319
17.5 動力學(xué)普遍定理的綜合應(yīng)用 322
本章小結(jié) 327
思考題 327
習(xí)題 329
第18章 動靜法 334
18.1 慣性力與達(dá)朗貝爾原理 334
18.2 慣性力系的簡化 336
18.2.1 平移剛體的慣性力系簡化 336
18.2.2 定軸轉(zhuǎn)動剛體的慣性力系簡化 337
18.2.3 平面運動剛體的慣性力系簡化 338
18.3 動靜法的應(yīng)用 338
本章小結(jié) 341
思考題 341
習(xí)題 342
參考文獻(xiàn) 345
附錄A 平面圖形的幾何性質(zhì) 346
A.1 靜矩和形心 346
A.2 慣性矩和慣性積 347
A.3 平行移軸公式 348
*A.4 轉(zhuǎn)軸公式 350
本章小結(jié) 352
思考題 352
習(xí)題 353
附錄B 熱軋型鋼規(guī)格表(GB/T 706—2008) 355
部分習(xí)題參考答案 368