材料力學(xué)

前言

根據(jù)教育部教高函字（2008）3號(hào)文件，本書被列為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?！恫牧狭W(xué)》（Ⅰ、Ⅱ）自2005年由科學(xué)出版社出版以來(lái)，經(jīng)過(guò)多次重印，在廣大師生教與學(xué)的使用過(guò)程中，得到了廣泛的好評(píng)。但是也發(fā)現(xiàn)了一些編排上不盡合理、文字?jǐn)⑹霾惶珳?zhǔn)確的地方。本次再版，在內(nèi)容上主要作了以下的調(diào)整：（1）為了滿足中學(xué)時(shí)教學(xué)的需要，同時(shí)保證教材內(nèi)容的完整性，將“動(dòng)載荷”一章由《材料力學(xué)》（Ⅱ）中調(diào)整到《材料力學(xué)》（Ⅰ）中，使基礎(chǔ)模塊內(nèi)容更加完整。（2）將《材料力學(xué)》（Ⅰ）“彎曲應(yīng)力”一章中組合梁的內(nèi)容調(diào)整到《材料力學(xué)》（Ⅱ）中“扭轉(zhuǎn)及彎曲問(wèn)題的進(jìn)一步研究”一章中，這樣更利于組織教學(xué)。（3）在《材料力學(xué)》（Ⅰ）“彎曲變形”一章中增加了“梁彎曲變形后撓曲線大致形狀確定”的內(nèi)容，并就接觸問(wèn)題以例題形式進(jìn)行了闡述；考慮到中、少學(xué)時(shí)對(duì)拓展模塊《材料力學(xué)》（Ⅱ）一般不講授，對(duì)變形比較法解超靜定問(wèn)題的內(nèi)容有所加強(qiáng)。（4）刪減了驗(yàn)證性例題，增加了有工程背景的例題及習(xí)題，以利于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。（5）為了尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對(duì)主要理論出處及著者做了腳注，并在書后列有參考文獻(xiàn)。（6）將書中的文字錯(cuò)誤進(jìn)行了更正，習(xí)題答案又一次進(jìn)行了校對(duì)。《材料力學(xué)》（Ⅰ）（第二版）中第5～7章由高雅麗負(fù)責(zé)改寫，第8～10章由王安強(qiáng)負(fù)責(zé)改寫，第11章和《材料力學(xué)》（Ⅱ）（第二版）中第3章由王鋒會(huì)負(fù)責(zé)改寫，《材料力學(xué)》（Ⅱ）（第二版）中第6章由矯桂瓊負(fù)責(zé)改寫，其余各章由茍文選負(fù)責(zé)改寫。茍文選負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿工作并擔(dān)任主編，王安強(qiáng)負(fù)責(zé)部分統(tǒng)稿和全書插圖工作并任副主編。本書經(jīng)膠印試用、大學(xué)出版社多次印刷、科學(xué)出版社再版，前后已近二十年，其間雖經(jīng)多次修訂，但限于編者水平，疏漏之處仍在所難免，望讀者批評(píng)指正，使本書內(nèi)容日臻完善，質(zhì)量進(jìn)一步提高。

內(nèi)容概要

作為材料力學(xué)課程模塊化教材的基礎(chǔ)模塊，本書包括緒論、拉伸與壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲內(nèi)力、彎曲應(yīng)力、彎曲變形、應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)變狀態(tài)分析、強(qiáng)度理論、組合變形時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算、壓桿穩(wěn)定、動(dòng)載荷、平面圖形的幾何性質(zhì)等內(nèi)容。各章后均配有適量的思考題及習(xí)題，書后附有參考答案。本書配有電子課件，可贈(zèng)送給任課教師。    本書可作為高等工科院校力學(xué)、機(jī)械及土建類專業(yè)的教材，也可作為上述各類專業(yè)函授、電大和網(wǎng)絡(luò)教育的教材及科技工作者的參考書。

作者簡(jiǎn)介

茍文選，男，1953年生于陜西省禮泉縣，在經(jīng)歷了六年多中學(xué)教書生涯后，1978年考入西北工業(yè)大學(xué)材料力學(xué)師資班學(xué)習(xí)，畢業(yè)后留校在材料力學(xué)教研室從教，并攻讀固體力學(xué)專業(yè)碩士研究生。現(xiàn)為西北工業(yè)大學(xué)教授、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)力學(xué)專業(yè)委員會(huì)第六、第七屆委員。曾任西北工

書籍目錄

第二版前言第一版前言主要使用的量和單位第1章  緒論  1.1  材料力學(xué)簡(jiǎn)史  1.2  材料力學(xué)的任務(wù)  1.3  變形固體的基本假設(shè)  1.4  外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念  1.5  位移、變形及應(yīng)變的概念  1.6  構(gòu)件的分類桿件的基本變形  思考題  習(xí)題第2章  拉伸與壓縮  2.1  概述  2.2  軸力和軸力圖  2.3  截面上的應(yīng)力  2.4  材料拉伸時(shí)的力學(xué)性質(zhì)  2.5  材料壓縮時(shí)的力學(xué)性質(zhì)  2.6  拉（壓）桿的強(qiáng)度條件  2.7  拉（壓）桿的變形胡克定律  2.8  拉（壓）超靜定問(wèn)題  2.9  裝配應(yīng)力和溫度應(yīng)力  2.10  拉伸（壓縮）時(shí)的應(yīng)變能  2.11  應(yīng)力集中的概念  思考題  習(xí)題第3章  剪切  3.1  連接件的強(qiáng)度計(jì)算  3.2  純剪切切應(yīng)力互等定理剪切胡克定律  3.3  剪切應(yīng)變能  思考題  習(xí)題第4章  扭轉(zhuǎn)  4.1  概述  4.2  外力偶矩扭矩和扭矩圖  4.3  圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算  4.4  圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形計(jì)算  4.5  圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算  4.6  材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性質(zhì)  4.7  網(wǎng)柱形密圈螺旋彈簧的應(yīng)力和變形  4.8  矩形截面桿自由扭轉(zhuǎn)理論的主要結(jié)果  4.9  扭轉(zhuǎn)超靜定問(wèn)題  思考題  習(xí)題第5章  彎曲內(nèi)力  5.1  彎曲的概念  5.2  梁的載荷與支座的簡(jiǎn)化  5.3  平面彎曲的內(nèi)力方程及內(nèi)力圖  5.4  載荷集度、剪力和彎矩間的微分關(guān)系  5.5  用疊加法作彎矩圖  5.6  平面剛架與曲桿的內(nèi)力  思考題  習(xí)題第6章  彎曲應(yīng)力  6.1  純彎曲時(shí)梁的正應(yīng)力  6.2  正應(yīng)力公式的推廣強(qiáng)度條件  6.3  矩形截面梁的彎曲切應(yīng)力  6.4  常見(jiàn)截面梁的最大彎曲切應(yīng)力  6.5  彎曲切應(yīng)力的強(qiáng)度校核  6.6  變截面梁和等強(qiáng)度梁的計(jì)算  6.7  提高梁強(qiáng)度的主要措施  思考題  習(xí)題第7章  彎曲變形  7.1  概述  7.2  撓曲線的近似微分方程  7.3  用積分法求梁的變形  7.4  用疊加法求梁的變形  7.5  梁的剛度條件及提高梁剛度的措施  7.6  用變形比較法解簡(jiǎn)單超靜定梁  思考題  習(xí)題第8章  應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)變狀態(tài)分析  8.1  概述  8.2  用解析法分析二向應(yīng)力狀態(tài)  8.3  用圖解法分析二向應(yīng)力狀態(tài)  8.4  主應(yīng)力跡線  8.5  三向應(yīng)力狀態(tài)  8.6  平面應(yīng)變狀態(tài)分析  8.7  廣義胡克定律  8.8  三向應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能密度  8.9  彈性常數(shù)E，G，μ的關(guān)系  思考題  習(xí)題第9章  強(qiáng)度理論  9.1  概述  9.2  經(jīng)典強(qiáng)度理論  9.3  經(jīng)典強(qiáng)度理論的試驗(yàn)研究  9.4  近代強(qiáng)度理論  9.5  統(tǒng)一強(qiáng)度理論  9.6  強(qiáng)度理論的應(yīng)用  思考題  習(xí)題第10章  組合變形時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算  10.1  概述  10.2  斜彎曲  10.3  拉伸（壓縮）與彎曲的組合  10.4  彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合  10.5  組合變形的普遍情形  思考題  習(xí)題第1l章  壓桿穩(wěn)定  11.1  基本概念  11.2  細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界壓力  11.3  壓桿的臨界應(yīng)力  11.4  壓桿的穩(wěn)定計(jì)算  11.5  穩(wěn)定系數(shù)法  11.6  提高壓桿穩(wěn)定性的措施  11.7  縱橫彎曲的概念  思考題  習(xí)題第12章  動(dòng)載荷  12.1  概述  12.2  等加速直線運(yùn)動(dòng)及勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算  12.3  沖擊問(wèn)題  12.4  沖擊韌度  12.5  提高構(gòu)件抗沖擊能力的措施  12.6  考慮被沖擊構(gòu)件質(zhì)量的沖擊應(yīng)力  思考題  習(xí)題附錄A  平面圖形的幾何性質(zhì)  A.1  靜矩和形心  A.2  慣性矩慣性積慣性半徑  A.3  平行移軸公式  A.4  轉(zhuǎn)軸公式主慣性矩  A.5  慣性矩的莫爾圓法  思考題  習(xí)題附錄B  簡(jiǎn)單截面圖形的幾何性質(zhì)附錄C  簡(jiǎn)單載荷下梁的彎矩、剪力、撓度和轉(zhuǎn)角附錄D  型鋼表附錄E  3號(hào)鋼各類截面受壓直桿的穩(wěn)定系數(shù)9附錄F  中英文名詞對(duì)照習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：科學(xué)研究的發(fā)展，這樣交替促進(jìn)，逐漸發(fā)展成系統(tǒng)的材料力學(xué)學(xué)科。18世紀(jì)時(shí)對(duì)材料力學(xué)貢獻(xiàn)最大的科學(xué)家當(dāng)首推法國(guó)科學(xué)家?guī)靵觯?736～1806年）。他在材料力學(xué)方面的主要成就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)修正了伽利略關(guān)于懸臂梁抗力問(wèn)題的錯(cuò)誤，同時(shí)提出了最大切應(yīng)力強(qiáng)度理論。依照這一理論，梁的危險(xiǎn)狀態(tài)的到達(dá)起主要作用的是切應(yīng)力。從此，梁的平面彎曲問(wèn)題得到了相當(dāng)完善的解決。同時(shí)，庫(kù)侖也是在扭轉(zhuǎn)方面取得較大成績(jī)的第一人。到了1826年，由法國(guó)著名科學(xué)家納維所著的第一部《材料力學(xué)》著作問(wèn)世。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，是力學(xué)理論發(fā)展的重要基礎(chǔ)。我國(guó)古代在材料力學(xué)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，中國(guó)人“在許多重要方面有一些科學(xué)技術(shù)發(fā)明，走在那些創(chuàng)造出著名的‘希臘奇跡’的傳奇式人物的前面，和擁有古代西方世界全部文化財(cái)富的阿拉伯人并駕齊驅(qū)，并在公元3世紀(jì)到13世紀(jì)保持一個(gè)西方所望塵莫及的科學(xué)知識(shí)水平”。①19世紀(jì)30年代以后，人們大規(guī)模興建鐵路，橋梁建設(shè)也隨之高速發(fā)展，這樣又出現(xiàn)了各種各樣的新問(wèn)題。如鐵軌的沖擊載荷、振動(dòng)載荷、疲勞強(qiáng)度，橋梁的振動(dòng)，桁架受壓桿件的穩(wěn)定性等問(wèn)題。起初這些問(wèn)題未能得到很好的關(guān)注，因而造成了重大損失，這也引起了人們對(duì)它的研究。19世紀(jì)中葉，由于國(guó)際貿(mào)易的迅速發(fā)展，特別是遠(yuǎn)洋貿(mào)易的發(fā)展，使得造船材料及強(qiáng)度計(jì)算成為一個(gè)重要問(wèn)題。1870年，出現(xiàn)了用鐵替代木材，以蒸汽動(dòng)力替代風(fēng)帆的輪船；1890年開始用鋼來(lái)制造船舶的某些關(guān)鍵部分，從而提高了船速，增加了船的運(yùn)載能力。還解決了諸如船舶的振動(dòng)、各種薄板的計(jì)算等強(qiáng)度問(wèn)題。第一次世界大戰(zhàn)期間和戰(zhàn)后，航空工業(yè)由于其自身優(yōu)勢(shì)及國(guó)防意義而得到迅速發(fā)展，這大大促進(jìn)了薄壁及薄殼的強(qiáng)度計(jì)算、穩(wěn)定性、疲勞等理論的發(fā)展。隨著工業(yè)的蓬勃發(fā)展，新材料的不斷出現(xiàn)，開展材料性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究也顯得更加迫切。19世紀(jì)末，各國(guó)先后建立了材料力學(xué)性質(zhì)研究的實(shí)驗(yàn)室，并于1895年成立了國(guó)際材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)。20世紀(jì)以來(lái)，實(shí)驗(yàn)研究更加廣泛，出現(xiàn)了許多重要的實(shí)驗(yàn)方法，如以電測(cè)和光測(cè)為基礎(chǔ)的各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷創(chuàng)新。新方法和新技術(shù)研究解決了許多實(shí)際問(wèn)題，并推動(dòng)了理論的發(fā)展。另外，不斷發(fā)生的重大事故，也向科學(xué)家提出一個(gè)個(gè)新的命題，促使材料科學(xué)及力學(xué)領(lǐng)域不斷發(fā)展。例如，1912年4月14日，英制4600t被稱為“不沉之船”的“泰坦尼克號(hào)”游輪，在從南安普敦港駛向紐約的處女航中連同它的1513位乘客，僅在3小時(shí)內(nèi)就被格陵蘭冰冷的海水吞沒(méi)了。這其中除了水手的操作因素外，另一個(gè)重要原因則是造船工程師只考慮到要增加鋼的強(qiáng)度，而忽略了要增加其韌度。1986年4月26日，蘇聯(lián)1973年動(dòng)工修建、1977年投入運(yùn)行的切爾諾貝利核電站，在一系列操作失誤后，反應(yīng)堆不斷工作產(chǎn)生蒸汽卻將其輸向已經(jīng)關(guān)閉的渦輪機(jī)，反應(yīng)堆外殼承受的壓力和溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計(jì)的要求，一條30多米高的火柱掀開了反應(yīng)堆的外殼，爆炸釋放的能量相當(dāng)于500顆廣島原子彈，放射性污染遍及前蘇聯(lián)694.5萬(wàn)人居住的1.5×105km2地區(qū)。嚴(yán)重的災(zāi)難性事故促使新的設(shè)計(jì)理念和新材料的不斷誕生。20世紀(jì)特別是近50年來(lái)，科學(xué)技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，工業(yè)技術(shù)高度發(fā)展，特別是航空航天工業(yè)的崛起，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與不斷更新?lián)Q代，各種新型材料的不斷問(wèn)世并應(yīng)用于工程實(shí)際，實(shí)驗(yàn)設(shè)備日趨完善，實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷提高，這些都使得材料力學(xué)所涉獵的領(lǐng)域更加廣闊，知識(shí)更加豐富。這表明這門學(xué)科仍處在不斷的發(fā)展和更新之中。新材料、新概念、新理論和新技術(shù)必將給這門古老的學(xué)科注入新的活力。

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