材料力學(xué)

前言

　　本書第1版問世到現(xiàn)在已經(jīng)4年多了，這期間，高等學(xué)校的教育教學(xué)改革出現(xiàn)了一些新的情況，諸如：由于教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整，課程的教學(xué)時(shí)數(shù)大幅度減少；擴(kuò)招后學(xué)生入學(xué)時(shí)的水平發(fā)生了變化；一大批青年教師進(jìn)入教學(xué)第一線；教育技術(shù)的迅速發(fā)展和進(jìn)步推動(dòng)著教學(xué)方法的改革與更新；等等。面對(duì)這些新的情況，教材建設(shè)需要新思路。　　我們的新思路是：實(shí)行課程教學(xué)資源的一體化設(shè)計(jì)，為教學(xué)第一線的教師和學(xué)生提供高水平、全方位的教學(xué)服務(wù)，著力提高課程的教學(xué)質(zhì)量。因此，需要對(duì)原有關(guān)于教材的概念加以擴(kuò)展，形成“課程教學(xué)質(zhì)量的整體解決方案”。　　“課程教學(xué)質(zhì)量的整體解決方案”包括3大部分：資源主體（文字教材——主教材、教師用書和學(xué)生用書）；網(wǎng)絡(luò)課程與課程教學(xué)資源庫?！　榱藢?shí)現(xiàn)上述“解決方案”，教材建設(shè)的理念、內(nèi)容及與之相關(guān)的教學(xué)方法與技術(shù)都需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和變革?！　∥覀冞M(jìn)行教材建設(shè)的理念之一是：服務(wù)于教學(xué)第一線的老師和同學(xué)，這是教材建設(shè)的靈魂。理念之二是：新時(shí)期的教材建設(shè)要實(shí)現(xiàn)立體化——不僅要有主教材，還要有輔助教材——輔助教和輔助學(xué)的教材；不僅要有文字教材，還要有電子教材、網(wǎng)絡(luò)教材。理念之三是：要體現(xiàn)新的教學(xué)理念——既要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又要充分尊重學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，要有利于啟發(fā)、引導(dǎo)、師生互動(dòng)。理念之四是：技術(shù)的應(yīng)用要與課程整合，以利于提高課程的深度；利于學(xué)生走向外部世界、開闊眼界、聯(lián)系實(shí)際；利于學(xué)生參與；利于教師們二次開發(fā)?！　”緯鳛椤案叩冉逃匍T精品課程教材建設(shè)計(jì)劃”中的一個(gè)立項(xiàng)項(xiàng)目，我們努力將上述理念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。因此，與本書同時(shí)間世的還有：電子教材（與文字教材完全相同的pdf電子書）；供老師們課堂教學(xué)使用的教學(xué)軟件（中、英文版）和全部習(xí)題的詳細(xì)解答；為同學(xué)們編寫的學(xué)習(xí)指導(dǎo)（pdf格式的電子書），分步式解題指南（中、英文版）；基于流媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)課程。關(guān)于課程教學(xué)資源庫，目前尚未列入計(jì)劃。　　考慮到一般院校的實(shí)際情況，本書刪去了“開口薄壁桿件的內(nèi)力與應(yīng)力分析”一章，將有關(guān)“復(fù)合材料”及“粘彈性”的內(nèi)容各合并為一章。

內(nèi)容概要

　　《材料力學(xué)》是“高等教育百門精品課程教材建設(shè)計(jì)劃”中的一個(gè)立項(xiàng)項(xiàng)目，在面向21世紀(jì)課程教材——范欽珊主編的《材料力學(xué)》的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)新的培養(yǎng)計(jì)劃要求而修訂的?！恫牧狭W(xué)》分為基礎(chǔ)篇和專題篇，共14章。基礎(chǔ)篇包括基本概念、桿件的內(nèi)力與內(nèi)力圖、最簡(jiǎn)單的材料力學(xué)問題、彈性桿桿件橫截面上的正應(yīng)力分析、彈性桿件橫截面上的切應(yīng)力分析、應(yīng)力狀態(tài)分析、一般應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、復(fù)雜情形成的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、彈性桿件的位移分析與則度設(shè)計(jì)、壓桿的彈性穩(wěn)定性分析與穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，共10章；專題篇包括材料力學(xué)中的能量法、動(dòng)載荷與疲勞強(qiáng)度概述、復(fù)合材料的力學(xué)性能簡(jiǎn)介，取合物的粘彈性行為與偽彈性設(shè)計(jì)方法，共4章。本書更加注重了基本概念，加強(qiáng)了工程概念，并引入了大量的工程實(shí)例及與工程有關(guān)的例題和習(xí)題。　　另外，與《材料力學(xué)》配套的還有：多媒體課堂教學(xué)軟件、電子書、網(wǎng)絡(luò)課程、供學(xué)生用的學(xué)習(xí)指導(dǎo)與解題指南，以及供老師用的習(xí)題詳細(xì)解答?！　　恫牧狭W(xué)》適合于機(jī)械、土木水利、航空航天、交通、動(dòng)力工程等專業(yè)的材料力學(xué)課程教學(xué)，基礎(chǔ)篇所需教學(xué)時(shí)數(shù)為48-56學(xué)時(shí)；專題篇所需教學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)約為16學(xué)時(shí)。

作者簡(jiǎn)介

　　范欽珊，清華大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。歷任教育部工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任、基礎(chǔ)力學(xué)課程指導(dǎo)組組長(zhǎng)。 長(zhǎng)期從事“非線性屈曲理論與應(yīng)用”、“反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)”等方面的研究。同時(shí)從事“材料力學(xué)”、“工程力學(xué)”等本科生教學(xué)工作與教學(xué)軟件研制。教齡43年，共為5000多名本科生授過課，培養(yǎng)碩士生15名，博士生3名。主持教育部面向21世紀(jì) “力學(xué)系列課程改革項(xiàng)目”，2000年通過鑒定；在全國26個(gè)省、市、自治區(qū)作200多場(chǎng)關(guān)于教學(xué)改革的報(bào)告與示范教學(xué)。主持全國性研討會(huì)、培訓(xùn)班15次，培訓(xùn)青年教師150多人；主持清華大學(xué)211工程、世行貸款目、985力學(xué)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)，取得了一批創(chuàng)新性成果，受到國內(nèi)評(píng)審專家和世行官員的一致好評(píng)。參與清華大學(xué)材料力學(xué)精品課程建設(shè)。　　出版教材、專著與譯著21部；課堂教學(xué)軟件共5套； “材料力學(xué)問題求解器”軟件一套；研制 “新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程”－－工程力學(xué)（1）（2），已通過國家驗(yàn)收；建立了清華大學(xué)力學(xué)教學(xué)基地網(wǎng)站，2年來，訪問者達(dá)到18000人次。在國內(nèi)外發(fā)表論文70余篇。 獲全國優(yōu)秀科技圖書獎(jiǎng)1項(xiàng)；國家級(jí)優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)；北京市優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)1項(xiàng)；省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；全國高校自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。在2003年教育部首屆全國高等學(xué)校教學(xué)名師評(píng)獎(jiǎng)活動(dòng)中，獲得“教學(xué)名師獎(jiǎng)”?！　》稓J珊教授是國家教育部“教學(xué)、科研”雙強(qiáng)的首批名師之一。多年來，在繁重的教學(xué)、科研工作之余，范欽珊教授同本學(xué)科專業(yè)教師和教育技術(shù)專業(yè)人員一起，致力于“工程力學(xué)”教學(xué)資源庫的建設(shè)。

書籍目錄

基礎(chǔ)篇第1章 基本概念1.1 什么是“材料力學(xué)1.2 材料力學(xué)發(fā)展俺史1.3 變形體及其理想化1.4 各向同性與各向異性彈性體1.5 彈性體受力與變形特征1.6 應(yīng)力，應(yīng)變及其相互關(guān)系1.6.1 應(yīng)力——分布內(nèi)力集度1.6.2 應(yīng)力與內(nèi)力分量之間的關(guān)系1.6.3 應(yīng)變——點(diǎn)變形程度的度量1.6.4 應(yīng)力與應(yīng)變之間的物性關(guān)系1.7 工程結(jié)構(gòu)與構(gòu)件1.7.1 彈性體的幾何分類1.7.2 T程結(jié)構(gòu)與構(gòu)件1.8 桿件受力與變形的幾種形式1.8.1 軸向拉伸(或壓縮)1.8.2 剪切1.8.3 扭轉(zhuǎn)1.8.4 彎曲1.8.5 組合受力與變形1.9 結(jié)論與討論1.9.1 關(guān)于剛體與變形體模型1.9.2 剛體靜力學(xué)概念與原理在材料力學(xué)中的可用性與限制性習(xí)題第2章 桿件的內(nèi)力與內(nèi)力圖2.1 內(nèi)力與內(nèi)力分量2.1.1 內(nèi)力主矢與主矩2.1.2 內(nèi)力分量2.1.3 內(nèi)力分量的正負(fù)號(hào)規(guī)則2.2 外力與內(nèi)力之間的相依關(guān)系2.2.1 彈性體的平衡原理2.2.2 截面法2.2.3 桿件內(nèi)力變化的一般規(guī)律2.2.4 控制面2.2.5 平衡微分方程2.3 桿件的內(nèi)力圖2.3.1 軸力圖2.3.2 扭矩圖2.3.3 剪力圖與彎矩圖2.4 剛架的內(nèi)力圖2.5 結(jié)論與討論2.5.1 關(guān)于桿件內(nèi)力分析的幾點(diǎn)結(jié)論2.5.2 力系簡(jiǎn)化在確定控制面上內(nèi)力時(shí)的應(yīng)用2.5.3 重視對(duì)平衡微分方程的理解和應(yīng)用2.5.4 疊加原理的應(yīng)用限制習(xí)題山第3章 最簡(jiǎn)單的材料力學(xué)問題3.1 軸向載荷作用下桿件橫截面上的應(yīng)力3.2 最簡(jiǎn)單的強(qiáng)度問題3.2.1 強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、安全因數(shù)與許用應(yīng)力3.2.2 三類強(qiáng)度問題3.2.3 強(qiáng)度計(jì)算舉例3.3 軸向載荷作用下的變形分析與計(jì)算3.3.1 絕對(duì)變形彈性模量3.3.2 相對(duì)變形正應(yīng)變3.3.3 橫向變形與泊松比93.4 軸向載荷作用下材料的力學(xué)性能3.4.1 軸向拉伸時(shí)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線3.4.2 彈性力學(xué)性能3.4.3 極限應(yīng)力值強(qiáng)度指標(biāo)3.4.4 韌性指標(biāo)3.4.5 軸向壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能3.5 結(jié)論與討論3.5.1 軸向拉伸及壓縮應(yīng)力和變形公式的應(yīng)用條件3.5.2 加力點(diǎn)附近區(qū)域的應(yīng)力分布3.5.3 應(yīng)力集中的概念3.5.4 卸載、再加載時(shí)材料的力學(xué)行為習(xí)題第4章 彈性桿件橫截面上的正應(yīng)力分析4.1 與應(yīng)力分析相關(guān)的截面圖形幾何性質(zhì)4.1.1 靜矩、形心及其相互關(guān)系4.1.2 慣性矩、極慣性矩、慣性半徑4.1.3 主軸與形心主軸、主慣性矩與形心主慣性矩的概念4.2 平面彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力4.2.1 粱彎曲的若干定義與概念4.2.2 純彎曲時(shí)梁橫截面上正應(yīng)力分析4.2.3 彎曲正應(yīng)力公式的應(yīng)用與推廣4.3 斜彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力4.3.1 產(chǎn)生斜彎曲的加載條件4.3.2 疊加法確定斜彎曲時(shí)橫截面上的正應(yīng)力4.3.3 最大正應(yīng)力4.4 彎矩與軸力同時(shí)作用時(shí)桿件橫截面上的正應(yīng)力4.5 基于最大正應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算4.5.1 基于最大正應(yīng)力的強(qiáng)度條件4.5.2 強(qiáng)度計(jì)算步驟4.5.3 強(qiáng)度計(jì)算舉例4.6 結(jié)論與討論4.6.1 彎曲正應(yīng)力公式應(yīng)用中的幾個(gè)問題4.6.2 對(duì)稱性驗(yàn)證平面假定的正確性4.6.3 關(guān)于截面的慣性矩：4.6.4 關(guān)于形心和形心主軸4．6.5 關(guān)于中性軸的討論4.6.6 提高梁強(qiáng)度的措施習(xí)題第5章 彈性桿件橫截面上的切應(yīng)力分析5.1 切應(yīng)力互等定理剪切胡克定律5.1.1 切應(yīng)力互等定理5.1.2 剪切胡克定律5.2 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的切應(yīng)力分析5.2.1 平面假定與切應(yīng)變分布規(guī)律5.2.2 橫截面上的切應(yīng)力分布5.2.3 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)扭轉(zhuǎn)角變化率以及橫截面上的切應(yīng)力表達(dá)式5.2.4 最大切應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)5.3 薄壁截面梁彎曲時(shí)橫截面上的切應(yīng)力流與彎曲中心5.3.1 切應(yīng)力流5.3.2 彎曲中心5.4 薄壁截面梁的彎曲切應(yīng)力公式推廣應(yīng)用到實(shí)心截面梁5.4.1 寬度和高度分別為和入的矩形截面5.4.2 直徑為d的圓截面5.4.3 內(nèi)、外直徑分別為d、D的圓環(huán)截面5.4.4 工字形截面5.5 基于最大切應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算5.6 結(jié)論與討論5.6.1 矩形截面桿扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的切應(yīng)力5.6.2 橫向載荷作用下開口薄壁桿件扭轉(zhuǎn)變形5.6.3 實(shí)心截面梁彎曲切應(yīng)力的誤差分析5.6.4 實(shí)心截面細(xì)長(zhǎng)梁彎曲正應(yīng)力與彎曲切應(yīng)力的量級(jí)比較5.6.5 薄壁截面梁與實(shí)心截面梁上外力簡(jiǎn)化時(shí)簡(jiǎn)化中心的不同選擇習(xí)題第6章 應(yīng)力狀態(tài)分析6.1 一點(diǎn)處應(yīng)力狀態(tài)的描述及其分類6.2 平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力分析6.2.1 正負(fù)號(hào)規(guī)則6.2.2 微元的局部平衡6.2.3 不同坐標(biāo)系中應(yīng)力狀態(tài)的表達(dá)形式6.3 主應(yīng)力、主方向與面內(nèi)最大切應(yīng)力6.3.1 主平面、主應(yīng)力與主方向6.3.2 平面應(yīng)力狀態(tài)的三個(gè)主應(yīng)力6.3.3 用主應(yīng)力表示的應(yīng)力狀態(tài)6.3.4 面內(nèi)最大切應(yīng)力6.4 類比法的應(yīng)用平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓6.4.1 應(yīng)力圓方程6.4.2 應(yīng)力圓的畫法6.4.3 應(yīng)力圓的應(yīng)用6.5 三向應(yīng)力狀態(tài)的特例分析6.5.1 三組特殊的方向面6.5.2 三向應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓6.5.3 一點(diǎn)處的最大切應(yīng)力+6.6 一般應(yīng)力狀態(tài)下各向同性材料的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系6.6.1 廣義胡克定律6.6.2 各向同性材料各彈性常數(shù)之間的關(guān)系6.7 一般應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能密度6.7.1 總應(yīng)變能密度6.7.2 體積改變能密度與畸變能密度6.8 結(jié)論與討論6.8.1 關(guān)于應(yīng)力狀態(tài)的幾點(diǎn)重要結(jié)論6.8.2 平衡方法是分析應(yīng)力狀態(tài)最重要、最基本的方法6.8.3 怎樣將應(yīng)力圓作為思考和分析問題的重要工具，求解復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)問題6.8.4 關(guān)于應(yīng)力狀態(tài)的不同的表示方法6.8.5 正確應(yīng)用廣義胡克定律習(xí)題第7章 一般應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則7.1 構(gòu)件失效概念與失效分類7.2 強(qiáng)度失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則概述7.3 屆服準(zhǔn)則：7.3.1 最大切應(yīng)力準(zhǔn)則7.3.2 畸變能密度準(zhǔn)則7.4 斷襄準(zhǔn)則7.4.1 斷裂失效的三種類型7.4.2 最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則7.5 強(qiáng)度失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)贈(zèng)的應(yīng)用7.6 結(jié)論與討論7.6.1 關(guān)于強(qiáng)度失效的幾點(diǎn)結(jié)論7.6.2 關(guān)于設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的應(yīng)用7.6.3 關(guān)于安全因數(shù)的確定習(xí)題第8章 復(fù)雜情形下的強(qiáng)度設(shè)計(jì)8.1 強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)過程8.1.1 強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則8.1.2 強(qiáng)度設(shè)計(jì)過程8.1.3 強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)容8.2 復(fù)雜情形下彎曲構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)8.2.1 彎曲時(shí)的可能危險(xiǎn)面8.2.2 彎曲時(shí)的可能危險(xiǎn)點(diǎn)8.2.3 三類危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的應(yīng)用……第9章 強(qiáng)性桿件的移分析與則度設(shè)計(jì)第10章 壓桿的彈性穩(wěn)定性分析與移定性設(shè)計(jì)專題篇第11章 材料力學(xué)中的能量法第12章 動(dòng)載荷與疲勞強(qiáng)度概述第13章 復(fù)合材料的力學(xué)性能簡(jiǎn)介第14章 聚合物的粘彈性行為與偽彈性設(shè)計(jì)方法附錄A 型鋼規(guī)格表附錄B 習(xí)題答案附錄C 索引主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　位移（displaCement）是指彈性體受力變形后，一點(diǎn)位置的改變。對(duì)于桿件則指橫截面在桿件受力變形后的位置改變?！　∥灰剖菞U件各部分變形累加的結(jié)果。位移與變形有著密切聯(lián)系，但又有嚴(yán)格區(qū)別。有變形不一定處處有位移；有位移也不一定該處有變形。這是因?yàn)?，桿件橫截面的位移不僅與變形有關(guān)，而且還與桿件所受的約束有關(guān)?！　≈灰趶椥苑秶鷥?nèi)加載，不管產(chǎn)生什么位移，桿件均保持為連續(xù)體，并在約束處滿足變形協(xié)調(diào)要求?！　≡跀?shù)學(xué)上，確定桿件橫截面位移的過程主要是積分運(yùn)算，積分限或積分常數(shù)則與約束條件和連續(xù)條件有關(guān)?！　∪舨牧系膽?yīng)力－應(yīng)變關(guān)系滿足胡克定律，又在彈性范圍內(nèi)加載，則位移與力（均為廣義的）之間均存在線性關(guān)系。因此，不同的力在同一處引起的同一種位移可以相互疊加?！　”菊聦⒃诘?、4、5章中有關(guān)變形分析的基礎(chǔ)上，建立位移與桿件橫截面上的內(nèi)力分量以及剛度之間的關(guān)系，進(jìn)而建立彈性桿件剛度設(shè)計(jì)（Stiffnessdesign）準(zhǔn)則。

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無

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