力學基礎

前言

本叢書是在全國勘察設計注冊工程師管理委員會的指導下，由住房和城鄉(xiāng)建設部執(zhí)業(yè)資格注冊中心組織編寫的，其目的在于進一步幫助勘察設計行業(yè)廣大專業(yè)技術人員更準確、更清晰地了解勘察設計注冊工程師執(zhí)業(yè)資格考試對他們的科學與技術基礎知識的具體要求。新考試大綱將勘察設計注冊工程師公共基礎知識要求定位在“工程科學基礎”、“現代工程技術基礎”和“現代工程管理基礎”三個方面，其中包含理論性、方法性、技術性和知識性四個層次的基本要求。上述的三個方面和它們所包含的四個層次知識要求是從勘察設計注冊工程師執(zhí)業(yè)資格考試的角度提出的，是對工程師執(zhí)業(yè)所必須具備的基本素養(yǎng)的檢驗。它有別于高?；A課程教學的要求，但又和他們所受教育的背景有關；它不是對應考者學歷資格的重復檢驗，但又必須和我國高等工程教育的狀況保持必要的銜接。從工程師公共基礎知識檢驗的角度，編者在叢書中力圖體現新考試大綱的下述基本精神：1．對理論性問題，重基本概念描述物質世界基本規(guī)律的定理、定律，以及和從事工程設計工作的工程師們密切相關的社會和經濟運行的基本規(guī)律是人們終身收益的知識精髓，是保證工程師能夠跟上科學技術的發(fā)展，作到“與時俱進”的重要條件，工程師們必須對此具有清晰的概念和深刻的認識，要求“招之即來，來之能用”。對于更進一步的要求，如奇異現象解釋、疑難問題處理、綜合問題求解等則不做要求；2．對方法性問題，重要領方法指的是處理問題基本的科學方法，包括數學的、物理的、力學的、化學的，以及社會和經濟等各個基礎學科的基本描述與分析方法，如問題的描述與建模、模型求解、統計方法、數值計算，映射變換，物理實驗，化學分析等等。這些普遍的科學方法也都是人們終身受益的科學精髓，工程師們對這些基本方法的核心思想必須深刻領悟，對這些方法的基本要領必須掌握。但不強調解題技巧、難題求解以及復雜問題的綜合分析等。3．對技術性問題，重要點技術性問題，如技術名詞、術語的含義、技術設備的基本原理、應用系統的基本組成和主要功能等，要求具有明晰的概念和清楚的認識，而一些具體的細節(jié)問題，如技術設備和系統的設計方法與實現手段，以及和運行操作、維護管理有關的問題等，本叢書并不做特別的強調。鑒于現代電氣與信息技術已經成為各個專業(yè)領域核心技術中重要的、共有的組成部分，新大綱強調了對該技術領域知識的檢驗，在本叢書中也給予了特別的重視。4．對知識性問題，重知識面知識性問題是指那些對工程師而言是重要的、必要的常識性問題。知識性問題注重檢驗工程師們的知識面和應對科技進步挑戰(zhàn)的潛力，并不要求對多學科、多領域知識的系統掌握和深入理解。知識性問題遍布大綱的各個部分，在信息與計算機、經濟與法律法規(guī)部分則有更多體現。叢書對知識性內容以簡要、通俗的方式予以敘述或介紹。應當指出，上述所不特別強調的問題或內容只是從對工程師公共基礎知識背景檢驗或認定的角度考慮的，并不是說這些問題或內容對工程師不重要。相反，這些問題和內容是重要的，但它們應當在專業(yè)基礎以及專業(yè)知識和能力的檢驗中去體現。根據上述的基本精神和處理原則，讀者不難理解本叢書的下述性質和作用：1．叢書是對大綱條目內涵和外延的具體界定和詳盡說明，它是一套準確反映考試要求的詳解手冊而不是教科書。對于已有的知識，讀者可以從中得到溫故知新；對于或缺的知識，讀者可以從中得到進一步學習的指導，從而有效地加以補充。2．執(zhí)業(yè)資格考試的性質決定了它有別于學校培養(yǎng)人才的合格性認定，它不是對學歷背景的重新檢驗，所以考試大綱不是高校基礎課程教學大綱的簡單集合，它既包含高校課程的核心內容，也包括對勘察設計工程師基本素質的特定要求。讀者必須按照考試大綱的要求，逐條落實自己的應考準備，不可因盲目通讀大學課本而事倍功半。本叢書將對此提供有益的幫助。3．執(zhí)業(yè)資格考試實質上是一種國家設立的某一專業(yè)領域資格的認定標準，內容結構既有公共性，也有專業(yè)性，公共部分內容要求原則上不考慮個體差異的消弭或不同學歷背景間的平衡。本叢書也不是教科書，并不提供考試大綱條目內容所涉及知識體系的全貌，它只是一份詳細的提綱，為應考者提供脈絡清晰的備考指導。讀者還必須根據自身的情況做出自己的安排，作好切實的準備，該復習的復習、該補充的補充，沒有捷徑可走。為便于讀者使用，叢書分四冊編寫：1．第1冊《數理化基礎》：，本冊構成本叢書工程科學基礎的前3章，即數學基礎、物理基礎和化學基礎3章，是工程科學基礎要求的核心部分，包含描述物質結構和運動規(guī)律的基本理論和基本方法的提要和必要的講解。對于學歷基礎厚實的讀者，只要瀏覽本冊，了解具體要求即可；對于基礎欠缺的讀者則需要認真補充并深入理解有關的基礎概念、理論和方法。2．第2冊《力學基礎》：本冊構成本叢書工程科學基礎的后3章，即第4～6章。它根據勘察設計注冊工程師對工程力學基礎的特殊要求編寫，包含理論力學、材料力學和流體力學三個學科的基本理論、方法和應用的提要與講解。建議所有讀者都應精讀本冊并認真準備，借應考之機全面充實自身的力學知識，提高力學修養(yǎng)，加強運用力學知識分析工程問題的能力。3．第3冊《電氣與信息技術基礎》：現代工程技術基礎包括諸多方面，但作為勘察設計行業(yè)各個專業(yè)共同的基礎，則非電氣與信息技術莫屬。電氣與信息包括電工技術、電子技術和計算機技術三個領域，它們的核心任務都是處理信息，所以本叢書以信息為主線，將它們作為一個整體集中于一冊中加以說明。本冊共分三章編寫，即叢書的第7～9章，分別闡述對電工電子、信號與信息，以及計算機三個方面的知識性要求，其中信號與信息是信息處理的核心概念，電工電子是信息處理的核心技術，而計算機則是信息處理的主要工具。讀者對本冊的內容會感到似曾相識卻又相距甚遠，覺得自己的知識不甚完整、概念不甚明晰。所以，盡管本冊的內容是知識性的，還是應當予以足夠重視，通過必要的學習建立現代信息技術更清晰的概念，獲取現代信息技術更全面的知識，增強自己運用信息技術的能力。4．第4冊《工程經濟與法律法規(guī)》：本冊構成叢書的最后兩章，即第10章、第11章。工程經濟與法律法規(guī)是工程設計的社會要素，它和前面那些科學與技術要素具有同等的重要性，所以，新大綱強化了這方面知識的考核要求也就不言而喻了。盡管在我國的高等工程教育中設立了經濟與法規(guī)的相關課程，但在學生的學習進程中卻往往得不到足夠的重視，所以，讀者要特別關注本冊的內容，通過強化學習來增強自身的社會意識，做一個基礎知識全面、綜合素質優(yōu)秀的合格的設計工程師。本叢書的編寫是全國勘察設計注冊工程師公共基礎考試大綱修訂工作的一個重要組成部分，編寫的思路是明晰的，諒必會有益于讀者。但是，由于編寫時間緊促，必定存在諸多不完善之處，還望讀者及各方面人士不吝指教。

內容概要

　　《力學基礎（第2冊）》是由住房和城鄉(xiāng)建設部執(zhí)業(yè)資格注冊中心組編，由勘察設計注冊工程師考試委員會主編，根據最新修定的2009版的《勘察設計注冊工程師公共基礎考試大綱》同步編寫的一套輔導叢書中的一本——《力學基礎》。本書分理論力學、材料力學和流體力學共三章，完全按照考試大綱要求的知識點、深度和廣度對這三門基礎課進行了系統且簡明扼要的闡述，并穿插了歷年的有代表性考題配合講解，以便考生能在最短的時間內熟悉并掌握考試要點和解題訣竅，從而在繁忙的工作之余有效地抓住要點，梳理出脈絡，進行備考復習，順利通過考試?！　　读W基礎（第2冊）》適合于所有參加全國勘察設計注冊工程師各專業(yè)考試的備考人員。

書籍目錄

前言第4章 理論力學4.1 靜力學4.1.1 基本概念4.1.2 約束與約束力4.1.3 平面匯交力系4.1.4 平面力偶理論4.1.5 平面任意力系4.1.6 平面靜定桁架結構的平衡問題4.1.7 摩擦4.2 運動學4.2.1 點的運動學4.2.2 剮體的基本運動4.3 動力學4.3.1 牛頓定律及質點運動微分方程4.3.2 動量定理4.3.3 動量矩定理4.3.4 動能定理4.3.5 達朗貝爾原理4.3.6 質點的直線振動第5章 材料力學5.1 緒論5.1.1 材料力學的任務5.1.2 材料力學的研究對象5.1.3 材料力學的基本假設5.1.4 內力及應力5.1.5 位移變形及應變5.1.6 構件的基本變形5.2 軸向拉伸與壓縮5.2.1 軸向拉伸與壓縮的概念5.2.2 拉壓桿橫截面上的內力5.2.3 橫截面上的應力及強度條件5.2.4 斜截面上的應力5.2.5 拉壓變形與胡克定律5.2.6 簡單拉壓超靜定(靜不定)問題5.2.7 材料拉伸壓縮時的力學性能5.3 剪切5.3.1 剪切的概念5.3.2 剪切強度的實用計算5.3.3 擠壓強度的實用計算5.4 圓軸扭轉5.4.1 扭轉概念5.4.2 扭矩與扭矩圖5.4.3 切應力互等定理與剪切胡克定律5.4.4 圓軸扭轉切應力與強度條件5.4.5 圓軸的扭轉變形與剛度條件5.5 截面的幾何性質5.5.1 靜矩與形心5.5.2 簡單截面的慣性矩與慣性積5.5.3 形心主慣性軸與形心主慣性矩5.5.4 組合截面的二次矩與平行移軸公式5.6 彎曲內力5.6.1 平面彎曲的概念5.6.2 彎曲內力及內力圖5.6.3 分布荷載集度q與剪力彎矩肼之間的微分關系5.7 彎曲應力5.7.1 彎曲正應力5.7.2 彎曲切應力5.7.3 彎曲強度條件5.7.4 提高梁強度的措施5.7.5 彎曲中心的概念5.8 彎曲變形5.8.1 梁的撓曲線撓度與轉角5.8.2 撓曲線近似微分方程5.8.3 梁變形的求解5.8.4 梁的剛度條件和提高梁彎曲剛度的措施5.8.5 變形比較法求解簡單超靜定(靜不定)梁5.9 應力狀態(tài)與強度理論5.9.1 應力狀態(tài)的概念5.9.2 平面應力狀態(tài)分析的解析法5.9.3 平面應力狀態(tài)分析的圖解法5.9.4 三向應力狀態(tài)及廣義胡克定律5.9.5 強度理論5.10 組合變形5.10.1 組合變形的概念5.10.2 斜彎曲5.10.3 軸向拉伸(壓縮)與彎曲組合5.10.4 彎曲與扭轉組合變形5.11 壓桿穩(wěn)定5.11.1 壓桿穩(wěn)定性的概念5.11.2 細長壓桿的臨界力5.11.3 臨界應力及歐拉公式的適用范圍5.11.4 臨界應力總圖5.11.5 壓桿穩(wěn)定校核5.11.6 提高穩(wěn)定性的措施第6章 流體力學6.1 流體主要物性及流體靜力學6.1.1 流體的連續(xù)介質模型6.1.2 流體的慣性6.1.3 流體的壓縮性和熱脹性6.1.4 流體的粘性6.1.5 流體靜壓強及其特性6.1.6 重力作用下靜水壓強的分布規(guī)律6.1.7 作用于平面的液體總壓力的計算6.2 流體動力學基礎6.2.1 流場的基本概念6.2.2 恒定總流的連續(xù)性方程6.2.3 恒定總流的能量方程6.2.4 恒定總流的動量方程6.3 流動阻力和能量損失6.3.1 實際流體流動的兩種流態(tài)6.3.2 均勻流基本方程6.3.3 圓管中的層流運動6.3.4 圓管中的紊流運動6.3.5 局部水頭損失，6.3.6 局部阻礙之間的相互干擾和減阻措施6.3.7 邊界層的基本概念6.4 孔口管嘴管道流動6.4.1 孔口自由出流6.4.2 孔口淹沒出流6.4.3 管嘴出流6.4.4 有壓管道恒定流6.5 明渠恒定流6.5.1 明渠流的基本概念6.5.2 過水斷面的幾何要素6.5.3 明渠均勻流的水力特征和形成條件6.5.4 明渠均勻流基本公式6.5.5 明渠均勻流的水力最優(yōu)斷面6.5.6 明渠非均勻流6.6 滲流井和集水廊道6.6.1 概述6.6.2 滲流基本定律6.6.3 集水廊道6.6.4 單井6.7 相似原理和量綱分析6.7.1 流動相似的基本概念6.7.2 相似準則6.7.3 量綱與量綱和諧原理

章節(jié)摘錄

插圖：（1）減少梁跨長靜定梁的跨長l對彎曲變形影響最大，因為撓度與跨度的三次方（集中力時）或四次方（分布力時）成正比。減少梁的跨長，可以顯著降低最大彎矩。（2）超靜定梁超靜定梁比靜定梁增加了約束，使其剛度增大。例如車床在加工細長工件時安裝尾架或頂尖支承（圖5.8-2），使工件由懸臂梁變?yōu)橐欢斯潭ㄒ欢算q支的超靜定梁，大幅降低了工件的彎曲變形，提高了加工精度。（3）改變截面形狀和合理安排荷載施加方式和支座位置其理由請參照提高梁強度措施一節(jié)。為提高梁的彎曲剛度，還可以選擇彈性模量高的材料。但需注意，各種鋼材的極限應力差別較大，但它們的彈性模量卻相當接近，選用優(yōu)質鋼材比選用普通鋼材只能提高梁的強度并不能提高剛度。5.8.5變形比較法求解簡單超靜定（靜不定）梁梁的支座反力數目超過了有效平衡方程數，單純依據靜力平衡不能確定全部未知力的梁稱為超靜定梁。多余約束：超出維持平衡所必須的約束稱為多余約束，相應的約束反力稱為多余約束反力。超靜定的次數：等于多余約束或多余約束反力的個數。超靜定梁比靜定梁有許多優(yōu)點，如可用較少材料獲得較大的剛度和強度，個別約束破壞后仍可工作等。因而在工程中得到較多的應用。但應注意，增加結構約束有時會增加成本。超靜定梁的解法：1）首先去掉多余約束得到靜定基；2）在靜定基的多余約束處加上約束反力（此力是未知力）；3）比較多余約束處的變形，多余約束處的變形必須與原超靜定梁在此處的約束相一致，由此列出變形協調條件。4）利用物理關系，將變形協調條件的位移關系轉換成力之間的關系，得到補充方程。5）補充方程與靜力平衡方程聯立求解，得到全部未知力。超靜定梁的這種解法稱為變形比較法。多余約束的選擇不是唯一的，可有不同選擇方式，應以便于計算為宜。

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《力學基礎(第2冊)》是由住房和城鄉(xiāng)建設部執(zhí)業(yè)資格注冊中心組編寫的。

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