工程力學

前言

本書按照教育部高等學校工科工程力學課程（中、少學時）教學基本要求和全國各高校工程力學課程（中、短學時）實際執(zhí)行教學大綱來編寫。可適用于環(huán)境、冶金、化工、地礦、測繪、安全、包裝、印刷和電類等專業(yè)本科中、少學時以及大專院校的?？平虒W，也可供成人教育及工程技術人員參考使用。本書在編寫過程中，編者結合多年來“工程力學”的教學實踐，本著突出重點、簡化理論推導、注重實用、易講易學的原則，力圖做到用有限的學時使學生掌握最基本的經典內容，用以解決簡單的實際工程問題。本書具有以下幾個特點：（1）適當提高了理論講述的起點，對學生在物理等前期課程中已學過的內容，有些不再編人書中，有些則考慮到本課程的系統(tǒng)性和便于學生學習和復習，精簡地編人了本書。在講述中，采用了由淺入深，由簡單到復雜，由質點到質點系，由軸向拉壓變形再到扭轉、彎曲變形的循序漸進的次序，便于學生理解和掌握。（2）加強了基本概念、基本理論和基本方法的講述，對于平面任意力系、點的合成運動、剛體平面運動、動能定理、動靜法、軸向拉壓的強度計算、扭轉的強度和剛度計算、彎曲的內力圖和彎曲的強度計算以及二向應力狀態(tài)的分析等主要內容進行了重點講述。在例題中，著重講述分析問題的思路和解決問題的方法和步驟。對于一些重點章節(jié)，本書還配置了一些“一題多解”等有助于開發(fā)學生思維能力的例題。（3）本書的習題和思考題選編了“理論力學試題庫”、“材料辦學試題庫”和中外習題集中一部分優(yōu)秀、新穎、適中的試題。各章后均有本章小結，以方便學生歸納、總結和復習，習題附有參考答案。全書的內容涵蓋了靜力學、運動學、動力學和材料力學。共分為兩部分四篇，第一部分為理論力學，包括三篇，分別為靜力學、運動學和動力學；第二部分為材料力學。全書共24章。參加本書編寫的人員有：王永巖（第1～8、10～14章）、孫雙雙（第15、19～21章，附錄A、B）、劉文秀（緒論，第9、22、23章）、朱惠華（第16、17章）、袁向麗（第18、24章）。本書由國家級教學名師王永巖教授任主編，孫雙雙博士任副主編。本書在編寫過程中參閱了各兄弟院校的優(yōu)秀教材，在此致以衷心的感謝。由于編者水平有限、編寫時間倉促，書中難免有疏漏之處，衷心希望讀者批評指正。本書配有“工程力學電子教程”（教師多媒體電子教案）光盤一張（王永巖等），該光盤由科學出版社出版，歡迎廣大師生選用。

內容概要

　　《工程力學》按教育部高等學校工科工程力學課程（中、少學時）教學基本要求和全國各高校工程力學課程（中、短學時）實際執(zhí)行教學大綱編寫而成。編寫中收集了全國各高校多年來工程力學教學改革的共識，適當提高了理論講述起點，加強了基本概念、基本理論和基本方法的講述。還選編了有關“工程力學試題庫”中部分優(yōu)秀試題作為《工程力學》的習題和思考題，各章后均設有本章小結，習題附有答案，方便學生自學、歸納、總結和復習?！　　豆こ塘W》可作為環(huán)境、安全、采礦、暖通、地質、測量、冶金、化工及電類等專業(yè)中、短學時本科生和?？粕慕滩幕蚪虒W參考書，也可供相關工程技術人員參考?！　　豆こ塘W》配套有“工程力學電子教程”（教師多媒體電子教案）光盤一張。

作者簡介

王永巖，男，1956年12月生，教授、博士生導師、國家級教學名師。1982年于遼寧工程技術大學本科畢業(yè)并獲力學、礦建雙學士學位，1983～1985年在東北大學攻讀碩士，1998～2001年在遼寧工程技術大學攻讀博士，并獲“遼寧省優(yōu)秀博士論文獎”和“國家優(yōu)秀博士論文提名獎”，1995年破格晉升為教授，2001年被聘為博士生導師。主要研究方向：計算力學結構仿真及預測、巖石力學與礦壓控制、機械振動及控制、虛擬工程。主講“理論力學”國家級精品課程等20余門，已培養(yǎng)40余名博士、碩士研究生；主編出版《動態(tài)子結構方法及其應用》、《理論力學》、《材料力學》、《工程力學》、《結構力學》、《有限元》、《振動力學》、《彈性力學》、《流體力學》等力學系列教材、專著、課堂教學軟件和英漢雙語電子教程26部，共1000多萬字。在國內外核心刊物上發(fā)表論文80余篇。主持國家自然科學基金、國家“863”子項目、省基金項目和教育部教改項目等20余項，有23項教學成果在全國27個省、市232所大專院校和國外兩所大學使用，并受到好評。主持的項目獲國家教學成果二等獎1項，省教學成果一等獎3項，省教學成果二等獎3項，省科技進步二等獎2項，市科技進步一等獎1項，國家級行業(yè)二、三等獎3項。先后被評為遼寧省突出貢獻專家、省科技工作者、省優(yōu)秀教師、省五一勞動獎章和市十大杰出青年、市青年科技先鋒、市專業(yè)技術拔尖人才和市特等勞模等榮譽稱號，獲國務院政府特殊津貼，2003年被評為首屆“國家級教學名師”。2009年他帶領的團隊獲得“國家級教學團隊”稱號。

書籍目錄

前言緒論第1篇 靜力學第1章 靜力學基本公理和物體的受力分析1.1 靜力學基本概念1.2 靜力學基本公理1.3 約束與約束反力1.4 物體的受力分析和受力圖本章小結思考題習題第2章 平面匯交力系與平面力偶理論2.1 平面匯交力系合成與平衡的幾何法2.2 平面匯交力系合成與平衡的解析法2.3 力矩與力偶的概念及其性質2.4 平面力偶系的合成與平衡本章小結思考題習題第3章 平面任意力系3.1 力線平移定理3.2 平面任意力系向已知點的簡化與力系的主矢和主矩3.3 簡化結果分析與合力矩定理3.4 平面任意力系的平衡條件與平衡方程3.5 平面平行力系的平衡方程3.6 靜定和靜不定問題與物體系統(tǒng)的平衡3.7 平面簡單桁架的內力計算本章小結思考題習題第4章 摩擦4.1 引言4.2 滑動摩擦4.3 考慮滑動摩擦時的平衡問題4.4 滾動摩擦的概念本章小結思考題習題第5章 空間力系5.1 力在空間坐標軸上的投影5.2 力對軸的矩、力對點的矩與合力矩定理5.3 空間匯交力系的合成與平衡5.4 空間任意力系的平衡方程與空間約束5.5 空間平行力系的中心與物體的重心本章小結思考題習題第2篇 運動學第6章 點的運動學6.1 點運動的矢徑法6.2 點運動的直角坐標法6.3 點運動的自然法本章小結思考題習題第7章 剛體的基本運動7.1 剛體的平行移動7.2 剛體的定軸轉動7.3 定軸轉動剛體內各點的速度和加速度本章小結思考題習題第8章 點的合成運動8.1 點的合成運動的概念8.2 點的速度合成定理8.3 牽連運動為平動時點的加速度合成定理8.4 牽連運動為轉動時點的加速度合成定理本章小結思考題習題第9章 剛體的平面運動9.1 剛體平面運動的概念9.2 平面運動分解為平動和轉動9.3 平面圖形內各點的速度9.4 平面圖形內各點的加速度本章小結思考題習題第3篇 動力學第10章 動力學基本方程10.1 動力學基本定律10.2 質點運動的微分方程10.3 質點動力學的兩類基本問題本章小結思考題習題第11章 動量定理11.1 動力學普遍定理概述11.2 質點的動量定理11.3 質點系的動量定理11.4 質心運動定理本章小結思考題習題第12章 動量矩定理12.1 質點的動量矩定理12.2 質點系的動量矩定理12.3 剛體定軸轉動微分方程12.4 剛體對軸的轉動慣量本章小結思考題習題第13章 動能定理13.1 功與功率13.2 動能13.3 質點的動能定理13.4 質點系的動能定理13.5 動力學普遍定理的綜合應用本章小結思考題習題第14章 動靜法14.1 質點的動靜法14.2 質點系的動靜法14.3 剛體慣性力系的簡化14.4 剛體定軸轉動時軸承動反力的概念本章小結思考題習題第4篇 材料力學第15章 材料力學的基本概念15.1 材料力學的任務15.2 變形固體的基本假設15.3 構件分類及桿件變形的基本形式本章小結思考題習題第16章 軸向拉伸與壓縮16.1 軸向拉伸或壓縮時的內力16.2 軸向拉伸或壓縮時的應力16.3 軸向拉伸或壓縮時的變形16.4 材料拉伸和壓縮時的力學性能16.5 桿件拉伸或壓縮時的強度計算16.6 軸向拉伸或壓縮時的應變能16.7 圣維南原理和應力集中本章小結思考題習題第17章 剪切和擠壓17.1 剪切的實用計算17.2 擠壓的實用計算本章小結思考題習題第18章 扭轉18.1 扭轉的概念和工程實際中的扭轉問題18.2 桿件扭轉時的內力18.3 切應力互等定理與剪切胡克定律18.4 圓軸扭轉時的應力和變形18.5 圓軸扭轉時的強度和剛度計算18.6 矩形截面桿的扭轉本章小結思考題習題第19章 彎曲內力19.1 彎曲的相關概念19.2 靜定梁的分類19.3 剪力與彎矩19.4 剪力圖和彎矩圖19.5 載荷集度、剪力和彎矩間的微分關系本章小結思考題習題第20章 彎曲應力20.1 彎曲正應力20.2 彎曲正應力的強度條件20.3 彎曲切應力及強度條件20.4 提高彎曲強度的措施本章小結思考題習題第21章 彎曲變形21.1 梁彎曲的基本方程21.2 用積分法求彎曲變形21.3 用疊加法求彎曲變形21.4 梁的剛度條件本章小結思考題習題第22章 應力狀態(tài)和強度理論22.1 應力狀態(tài)的概念22.2 二向應力狀態(tài)分析——解析法22.3 二向應力狀態(tài)分析一一圖解法22.4 三向應力狀態(tài)分析22.5 廣義胡克定律22.6 強度理論及其應用本章小結思考題習題第23章 組合變形23.1 組合變形的概念23.2 拉伸（壓縮）與彎曲的組合23.3 扭轉與彎曲的組合本章小結思考題習題第24章 壓桿穩(wěn)定24.1 壓桿穩(wěn)定的概念24.2 細長壓桿臨界壓力的歐拉公式24.3 臨界應力與歐拉公式的應用范圍24.4 壓桿的穩(wěn)定性計算24.5 提高壓桿穩(wěn)定性的措施本章小結思考題習題習題答案參考文獻附錄A 截面圖形的幾何性質附錄B 型鋼表

章節(jié)摘錄

插圖：1.工程力學的研究內容工程力學涉及眾多的力學學科，所包含的內容極其廣泛，本書只包含靜力學、運動學、動力學以及材料力學部分。靜力學是工程力學以及其他工科力學課程的基礎，其主要研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律，包括物體的受力分析、力系的等效替換（或者簡化）以及建立各種力系的平衡條件。運動學研究物體運動的幾何性質，包括運動軌跡、運動方程、速度和加速度等，而不追究物體為什么會有這樣的運動特性。運動學是學習動力學的基礎，同時也為分析機構的運動提供必要的基礎。動力學研究物體的機械運動與作用力之間的關系，建立物體機械運動的普遍規(guī)律。材料力學研究構件在外力的作用下，內部會產生什么樣的力，這些力是怎樣分布的，會導致構件有怎樣的變形，以及這些變形對構件的正常工作會產生什么樣的影響。工程實際中，結構的元件、機器的零部件，統(tǒng)稱為構件。如建筑物的粱和柱、機床的軸等。構件在工作時，載荷過大會使其喪失正常的工作能力，這種現(xiàn)象稱為失效或破壞。為使構件在載荷作用下能正常工作而不破壞，也不發(fā)生過大的變形和不喪失穩(wěn)定，要求構件滿足三方面的要求：強度要求、剛度要求、穩(wěn)定性要求。強度要求就是指在外載作用下，構件應有足夠的抵抗破壞和過大塑性變形的能力。例如，沖床曲軸不可折斷、儲氣罐不應爆破、鉆床的立柱不應折彎等。剛度要求就是指在外載作用下，構件應有足夠的抵抗彈性變形的能力。例如，齒輪軸若變形過大，將造成齒輪和軸承的不均勻磨損引起噪聲；機床主軸變形過大，將影響加工精度。穩(wěn)定性要求就是指在外載作用下，構件應有足夠的保持原有平衡狀態(tài)的能力，如內燃機的挺桿、千斤頂的螺桿、翻斗貨車的液壓機構中的頂桿等，應始終維持原有的直線平衡狀態(tài)，保證不被壓彎。

編輯推薦

《工程力學》：首屆國家級教學名師多年教學經驗的結晶，按照教育部工科工程力學教學基本要求編寫，精簡內容，加強對基本概念、理論和方法的講述，各章后附有小結，習題附有答案，方便學生自學，配套有“工程力學電子教程”和“英漢雙語工程力學電子教程”。

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