普通高等學校機械基礎課程規(guī)劃教材:工程力學
定 價:34 元
- 作者:李劍敏 編
- 出版時間:2011/1/1
- ISBN:9787560966861
- 出 版 社:華中科技大學出版社
- 中圖法分類:TB12
- 頁碼:301
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《工程力學》為高等學校工科專業(yè)中等學時的工程力學教材。教材精選理論力學和材料力學的主要部分,采用了理論力學部分和材料力學部分混合編排的形式。除緒論外,全書分為靜結(jié)構(gòu)分析(第1~8章)和動結(jié)構(gòu)分析(第9~12章)兩部分。其中,靜結(jié)構(gòu)分析包含工程力學的基本概念(第l章)、力系的平衡(第2章)、結(jié)構(gòu)的基本變形(第3、4、5章)、應力狀態(tài)分析與強度理論(第6章)、組合變形(第7章)、壓桿穩(wěn)定性(第8章)等內(nèi)容,動結(jié)構(gòu)分析主要包括點與剛體的運動分析(第9章)、動能定理(第10章)、達朗貝爾原理(第u章)、動載荷與疲勞強度(第12章)。學完本教材需要64~72學時,可以滿足一般工科專業(yè)工程力學的教學要求。如果僅選擇靜結(jié)構(gòu)分析部分.需要48~56學時,可以滿足少學時的工程力學教學要求。
工程力學是一門具有較強邏輯演繹與運算的課程,因此,學習工程力學需要大量的習題進行練習!豆こ塘W》配有一定量的習題以供讀者練習、演算。
本教材可供高等院校工科各專業(yè)工程力學課程選用,也可供從事機電、動力、能源、工程管理等專業(yè)的實際工作者作為參考之用。
工程力學是工科大學生的一門必修課程,也是學生在大學階段比較系統(tǒng)地接觸實際工程問題的第一門課程,在對學生的大學四年的培養(yǎng)中起著承上啟下的過渡作用。工程力學中的理論力學部分,其嚴謹?shù)睦碚擉w系以及分析過程延續(xù)了數(shù)學、物理的理性思維,有助于學生科學分析能力的培養(yǎng);工程力學中的材料力學部分,則通過“實驗一假設一分析一結(jié)論”的過程,強調(diào)了實驗以及在實驗基礎上的歸納與合理的假設方法對研究的作用,體現(xiàn)了實用的概念。因此,通過工程力學的學習,可以很好地培養(yǎng)學生的力學意識,有助于其建立工程概念,為以后的工作打下良好的基礎。
在工科類型的高校中開設工程力學課程的專業(yè)比較多,各專業(yè)的教學要求也各不相同,基本上,所要求的學時量有48學時以下的少學時(如工業(yè)工程、輕化等專業(yè)),也有80以上的多學時(如機電、建筑等專業(yè)),更多的是安排60~70的中學時(如材料、紡織等專業(yè))。本教材是一本中等學時的工程力學教材,適用于材料、紡織、能源、動力等一般工科專業(yè),在適當刪減一些教學內(nèi)容后也可以作為少學時課程的工程力學教材使用。
工程力學主要由理論力學和材料力學兩部分組成。本教材在理論力學部分,除了靜力學外,對運動學和動力學進行了壓縮,其中運動學為一章,包含了點和剛體的運動,動力學部分只介紹了動能定理和達朗貝爾原理。在材料力學部分,考慮到部分近機類專業(yè)的需要,基本保留了材料力學的主體部分,但不考慮能量法,主要介紹了結(jié)構(gòu)的基本變形、應力狀態(tài)分析、組合變形、動載荷與疲勞等內(nèi)容。這些教學內(nèi)容已經(jīng)可以滿足一般工程專業(yè)對力學課程的要求。
理論力學和材料力學都是研究力對物體的效應的,只不過理論力學主要研究力的外效應,而材料力學主要研究力的內(nèi)效應,但對真實物體,力的外效應和內(nèi)效應是不可分的。同樣,工程力學的理論力學部分和材料力學部分也密切相關,不能截然分開。本教材在內(nèi)容編排上考慮到這一因素,采取了理論力學部分與材料力學部分混編的方法。第1章介紹了工程力學(包含理論力學和材料力學部分)的基本概念,是全書的基礎;第2章介紹力系的平衡;第3~8章屬于靜材料力學,包括基本變形、應力狀態(tài)分析、組合變形、壓桿穩(wěn)定;第9~11章分別介紹點與剛體的運動分析、動能定理和達朗貝爾原理,構(gòu)成了理論力學的后半部分教學內(nèi)容,也是第12章的應用基礎;第12章介紹動載荷與疲勞強度,其屬于動材料力學的內(nèi)容?傊,全書第1~8章為靜力學部分(包括靜剛體力學和靜變形體力學),第9~12章為動力學部分(動剛體力學和動變形體力學)。這樣的編排方式,使學生能夠抓住“力的效應”這條主線,有助于學生理解工程力學的兩個部分的關系,掌握工程實際問題力學模型的建立方法。
第0章 緒論
0.1 工程力學的任務與內(nèi)容
0.2 工程力學的應用
第1章 工程力學的基本概念
1.1 力與力系
1.2 力矩與力偶
1.3 約束與約束力
1.4 受力分析
1.5 變形體的基本假設
1.6 應力與應變的概念
1.7 桿件的基本變形形式
習題
第2章 力系的平衡
2.1 力線平移定理
2.2 力系的簡化
2.3 力系的平衡與應用
2.4 考慮摩擦的平衡問題
習題
第3章 桿的拉伸(壓縮)與剪切
3.1 桿件拉伸(壓縮)的工程實例
3.2 軸向拉壓桿的內(nèi)力--軸力
3.3 軸向拉壓橫截面正應力
3.4 材料軸向拉壓力學性能
3.5 安全因數(shù)
3.6 軸向拉壓桿的強度設計
3.7 軸向拉壓桿的變形與剛度設計
3.8 剪切與擠壓的實用計算
習題
第4章 軸的扭轉(zhuǎn)
4.1 軸扭轉(zhuǎn)的工程實例
4.2 外力偶矩的計算
4.3 扭矩與扭矩圖
4.4 剪切胡克定律
4.5 圓軸扭轉(zhuǎn)切應力與強度設計
4.6 圓軸扭轉(zhuǎn)變形與剛度條件
4.7 矩形截面軸扭轉(zhuǎn)
習題
第5章 梁的彎曲
5.1 梁彎曲的工程實例
5.2 彎曲內(nèi)力
5.3 剪力圖和彎矩圖
5.4 靜矩、慣性矩和慣性積
5.5 平行移軸定理
5.6 梁的彎曲正應力計算與強度設計
5.7 梁彎曲切應力計算與強度設計
5.8 梁彎曲變形計算與剛度設計
習題
第6章 應力狀態(tài)分析與強度理論
6.1 一點應力狀態(tài)概念
6.2 平面應力狀態(tài)解析法
6.3 平面應力狀態(tài)應力圓分析(圖解法)
6.4 廣義胡克定律
6.5 三向應力狀態(tài)下最大切應力
6.6 應變能與應變能密度
6.7 強度理論
習題
第7章 組合變形
7.1 組合變形的工程實例
7.2 彎曲和彎曲(斜彎曲)的組合變形
7.3 拉伸(壓縮)與彎曲的組合變形
7.4 拉伸(壓縮)與扭轉(zhuǎn)的組合變形
7.5 彎曲和扭轉(zhuǎn)的組合變形
習題
第8章 壓桿穩(wěn)定
8.1 壓桿穩(wěn)定的工程實例
8.2 穩(wěn)定性分析的基本概念
8.3 細長壓桿的臨界壓力與歐拉公式
8.4 非細長壓桿的臨界應力
8.5 臨界應力總圖
8.6 安全因數(shù)與穩(wěn)定性分析
8.7 提高壓桿穩(wěn)定性的措施
習題
第9章 點與剛體的運動分析
9.1 點的運動分析
9.2 剛體的平行移動與定軸轉(zhuǎn)動
9.3 牽連平移時點的合成運動
9.4 剛體平面運動
習題
第10章 動能定理
10.1 功的計算
10.2 動能的計算
10.3 轉(zhuǎn)動慣量的計算
10.4 質(zhì)點系的動能定理
10.5 機械能守恒
習題
第1l章 達朗貝爾原理
11.1 慣性力的概念
11.2 剛體慣性力系的簡化
11.3 達朗貝爾原理
11.4 定軸轉(zhuǎn)動剛體軸承動約束力
習題
第12章 動載荷與疲勞強度
12.1 動載荷的工程實例
12.2 達朗貝爾原理的應用
12.3 沖擊動載荷的近似計算
12.4 疲勞的概念
12.5 材料的持久極限
12.6 影響構(gòu)件持久極限的因素
12.7 對稱循環(huán)疲勞強度分析
習題
附錄A 型鋼規(guī)格表
附錄B 部分習題參考答案
參考文獻
工程力學是大學工科學生所需學習的一門工程基礎課。工程力學的研究對象是各種工程中的結(jié)構(gòu)(或結(jié)構(gòu)的力學模型),研究的是這些結(jié)構(gòu)模型在力的作用下所表現(xiàn)出的行為與結(jié)果,主要包括以下兩個方面的內(nèi)容。
(1)工程結(jié)構(gòu)受到力的作用后所表現(xiàn)出來的整體的運動與平衡效應,以及維持這種運動與平衡所需要的力之間的聯(lián)系與規(guī)律,這種效應稱為力對物體的外效應。外效應可能使受力物體發(fā)生整體的運動(平衡)。
(2)力引起物體的變形以及由變形所引起的物體內(nèi)部應力、應變等力學參量的變化,這種效應稱為力對物體的內(nèi)效應。內(nèi)效應可能使物體被破壞或失效。
綜上所述,工程力學是研究物體在力的作用下所產(chǎn)生的效應(外效應和內(nèi)效應)的一般規(guī)律的學科。工程力學一般包含兩個主要的模塊:主要研究外效應的剛體力學模塊(理論力學部分)和主要研究內(nèi)效應的變形體力學模塊(材料力學部分)。但對于大多數(shù)結(jié)構(gòu),力作用下結(jié)構(gòu)的外效應和內(nèi)效應同時存在,并且耦合在一起,從而給結(jié)構(gòu)的力學分析帶來了很大的困難。對此,人們通常采用對兩種效應分別進行討論、分析的方法。
首先,工程力學從一般的結(jié)構(gòu)固體特征中抽象出了“剛性”這一本質(zhì)特點,認為結(jié)構(gòu)在力的作用下不發(fā)生變形(真實情況是能夠發(fā)生變形,但變形極其微小,可以忽略),從而專注于研究物體在力作用下的外效應。在這一研究中,所涉及的研究對象都是剛體,也就是剛體力學模塊。整個剛體力學模塊主要包含靜力學、運動學、動力學三大部分。
靜力學主要研究剛體平衡時剛體所受到的力(主動力與約束力)之間所需滿足的關系(稱為平衡方程)。靜力學是整個工程力學的基礎,在工程實踐中也得到了廣泛的應用。如建筑工程中對各種梁、柱等結(jié)構(gòu)進行的分析就是靜力學分析,通過建立起靜力學平衡方程可以得到這些結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。同樣的情況也發(fā)生在機械工程領域,機床主軸等結(jié)構(gòu)的內(nèi)力也需要由靜力學平衡方程確定。靜力學還常被用來對約束進行分析與計算。工程結(jié)構(gòu)不可能自由地漂浮在空中,它們需要以某種方式與地面連接在一起,同時,工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各零、部件(功能模塊)之間也是通過一些特殊方式連接在一起,從而構(gòu)成一個有機整體的。這些發(fā)揮了各種作用的連接就是約束。約束是物體間的一種作用,這種作用通過約束力來實現(xiàn)。