工程力學

內容概要

　　根據教育部高等學校力學基礎課程教學指導委員會2009年制訂的“理論力學課程教學基本要求”和“材料力學課程教學基本要求”以及廣大讀者的意見，《工程力學(第2版)》在內容與體系方面作了如下調整：
　　 (1)
引入大量工程實例，突出從“工程構件與結構”到“力學模型”的理論分析的基礎；以及從“力學模型”與理論分析成果到解決“工程實際問題”的基本思路。
(2）新增“簡單的靜不定問題”一章，將原來分散在各章的靜不定問題都歸納到這一章里。
(3）更新了部分例題和習題。(4)彩色版全部采用彩色圖形和圖片，同時出黑白版。
　　《工程力學(第2版)》除課程概論外，分為3篇，共13章。第一篇為靜力學，包括：靜力學的基本概念與物體受力分析、力系的等效與簡化、力系的平衡條件與平衡方程共3章。第二篇為材料力學，包括：材料力學概述、桿件的內力分析與內力圖、拉壓桿件的應力變形分析與強度設計、圓軸扭轉時的應力變形分析以及強度和剛度設計、彎曲強度問題、彎曲剛度問題、應力狀態(tài)與強度理論及其工程應用、壓桿的穩(wěn)定性分析與穩(wěn)定性設計共8章。第三篇為專題概述，包括：
簡單的靜不定問題、動載荷與疲勞強度概述共2章。所需學時約為66～76。
　　與本書配套的立體化教材有學生用的學習指導用書，教師用的電子助教。全套教材可供高等院校理工科各專業(yè)工程力學課程使用。

書籍目錄

課程概論
0.1 工程力學與工程密切相關
0.2 工程力學的主要內容與分析模型
0.2.1 工程力學的主要內容
0.2.2 工程力學的兩種分析模型
0.3 工程力學的分析方法
0.3.1 兩種不同的理論分析方法
0.3.2 工程力學的實驗分析方法
0.3.3 工程力學的計算機分析方法
第一篇 靜 力 學
第1章 靜力學的基本概念與物體受力分析
1.1 靜力學模型
1.1.1 物體的抽象與簡化--剛體
1.1.2 集中力和分布力
1.2 力與力系的基本概念
1.2.1 力與力系
1.2.2 靜力學基本原理
1.3 工程中的約束與約束力
1.3.1 約束與約束力的概念
.1.3.2 繩索約束與帶約束
1.3.3 剛性光滑面約束
1.3.4 剛性光滑鉸鏈約束
1.4 力對點之矩與力對軸之矩
1.4.1 力對點之矩
1.4.2 力對軸之矩
1.4.3 合力矩定理
1.5 受力分析方法與過程
1.6 結論與討論
1.6.1 關于約束與約束力
1.6.2 關于受力分析
1.6.3 關于二力構件
1.6.4 關于靜力學中某些原理的適用性
習題
第2章 力系的等效與簡化
2.1 力系等效與簡化的概念
2.1.1 力系的主矢與主矩
2.1.2 力系等效的概念
2.1.3 力系簡化的概念
2.2 力偶及其性質
2.2.1 力偶--最簡單、最基本的力系
2.2.2 力偶的性質
2.2.3 力偶系及其合成
2.3 力系簡化的基礎--力向一點平移定理
2.4 平面力系的簡化
2.4.1 平面匯交力系與平面力偶系的合成結果
2.4.2 平面一般力系的簡化方法與過程
2.4.3 平面一般力系的簡化結果
2.5 固定端約束的約束力
2.6 結論與討論
2.6.1 幾個不同力學矢量的性質
2.6.2 平面一般力系簡化的幾種最后結果
2.6.3 關于實際約束的討論
2.6.4 關于力偶性質推論的應用限制
習題40第3章 力系的平衡條件與平衡方程
3.1 平面力系的平衡條件與平衡方程
3.1.1 平面一般力系的平衡條件與平衡方程
3.1.2 平面一般力系平衡方程的其他形式
3.2 簡單的剛體系統平衡問題
3.2.1 剛體系統靜定與靜不定的概念
3.2.2 剛體系統平衡問題的特點與解法
3.3 考慮摩擦時的平衡問題
3.3.1 滑動摩擦定律
3.3.2 考慮摩擦時構件的平衡問題
3.4 結論與討論
3.4.1 關于坐標系和力矩中心的選擇
3.4.2 關于受力分析的重要性
3.4.3 關于求解剛體系統平衡問題時要注意的幾個方面
3.4.4 摩擦角與自鎖的概念
3.4.5 空間力系特殊情形下的平衡方程
習題
第二篇 材 料 力 學
第4章 材料力學概述
4.1 材料力學的研究內容
4.2 工程構件設計中的材料力學問題
4.3 桿件的受力與變形形式
4.4 關于材料的基本假定
4.4.1 各向同性假定
4.4.2 均勻連續(xù)性假定
4.4.3 小變形假定
4.5 彈性體受力與變形特征
4.6 材料力學的分析方法
4.7 桿件橫截面上的內力與內力分量
4.7.1 內力主矢、主矩與內力分量
4.7.2 確定內力分量的截面法
4.8 應力、應變及其相互關系
4.8.1 應力
4.8.2 應力與內力分量之間的關系
4.8.3 應變
4.8.4 應力與應變之間的物性關系
4.9 結論與討論
4.9.1 剛體模型與彈性體模型
4.9.2 彈性體受力與變形特點
4.9.3 剛體靜力學概念與原理在材料力學中的應用
習題
第5章 桿件的內力分析與內力圖
5.1 基本概念
5.1.1 整體平衡與局部平衡的概念
5.1.2 桿件橫截面上的內力與外力的相依關系
5.1.3 控制面
5.2 軸力圖與扭矩圖
5.2.1 軸力圖
5.2.2 扭矩圖
5.3 剪力圖與彎矩圖
5.3.1 剪力和彎矩的正負號規(guī)則
5.3.2 截面法確定梁指定橫截面上的剪力和彎矩
5.3.3 剪力方程與彎矩方程
5.3.4 載荷集度、剪力、彎矩之間的微分關系
5.3.5 剪力圖與彎矩圖
5.4 結論與討論
5.4.1 關于內力分析的幾點重要結論
5.4.2 正確應用力系簡化方法確定控制面上的內力分量
5.4.3 剪力、彎矩與載荷集度之間的微分關系的證明
習題
第6章 拉壓桿件的應力變形分析與強度設計
6.1 工程中承受拉伸與壓縮的桿件
6.2 拉伸與壓縮時桿件的應力與變形分析
6.2.1 應力計算
6.2.2 變形計算
6.3 拉伸與壓縮桿件的強度設計
6.3.1 強度條件、安全因數與許用應力
6.3.2 三類強度計算問題
6.3.3 強度條件應用舉例
6.4 拉伸與壓縮時材料的力學性能
6.4.1 材料拉伸時的應力-應變曲線
6.4.2 韌性材料拉伸時的力學性能
6.4.3 脆性材料拉伸時的力學性能
6.4.4 強度失效概念與失效應力
6.4.5 壓縮時材料的力學性能
6.5 結論與討論
6.5.1 本章的主要結論
6.5.2 關于應力和變形公式的應用條件
6.5.3 關于加力點附近區(qū)域的應力分布
6.5.4 關于應力集中的概念
6.5.5 拉伸與壓縮桿件斜截面上的應力
6.5.6 卸載、再加載時材料的力學行為
6.5.7 連接件強度的工程假定計算
習題
第7章 圓軸扭轉時的應力變形分析以及強度和剛度設計
7.1 圓軸在工程中的應用
7.2 受扭圓軸的扭轉變形
7.3 剪應力互等定理
7.4 圓軸扭轉時橫截面上的剪應力分析
7.4.1 變形協調方程
7.4.2 彈性范圍內的剪應力-剪應變關系
7.4.3 靜力學方程
7.4.4 圓軸扭轉時橫截面上的剪應力表達式
7.5 圓軸扭轉時的強度與剛度設計
7.5.1 扭轉實驗與扭轉破壞現象
7.5.2 圓軸扭轉強度設計
7.5.3 圓軸扭轉剛度設計
7.6 結論與討論
7.6.1 關于圓軸強度與剛度設計
7.6.2 矩形截面桿扭轉時的剪應力
習題
第8章 彎曲強度問題
8.1 承彎構件的力學模型與工程中的承彎構件
8.2 與應力分析相關的截面圖形的幾何性質
8.2.1 靜矩、形心及其相互關系
8.2.2 慣性矩、極慣性矩、慣性積、慣性半徑
8.2.3 慣性矩與慣性積的移軸定理
8.2.4 慣性矩與慣性積的轉軸定理
8.2.5 主軸與形心主軸、主慣性矩與形心主慣性矩
8.3 平面彎曲時梁橫截面上的正應力
8.3.1 基本概念
8.3.2 純彎曲時梁橫截面上的正應力分析
8.3.3 梁的彎曲正應力公式的應用與推廣
8.4 平面彎曲正應力公式應用舉例
8.5 梁的強度計算
8.5.1 基于最大正應力點的強度條件
8.5.2 梁的彎曲強度計算步驟
8.6 斜彎曲
8.7 彎矩與軸力同時作用時橫截面上的正應力
8.8 結論與討論
8.8.1 關于彎曲正應力公式的應用條件
8.8.2 彎曲剪應力的概念
8.8.3 關于截面的慣性矩
8.8.4 關于中性軸的討論
8.8.5 提高梁強度的措施
習題
第9章 彎曲剛度問題
9.1 基本概念
9.1.1 梁彎曲后的撓度曲線
9.1.2 梁的撓度與轉角
9.1.3 梁的位移與約束密切相關
9.1.4 梁的位移分析的工程意義
9.2 小撓度微分方程及其積分
9.2.1 小撓度曲線微分方程
9.2.2 積分常數的確定 約束條件與連續(xù)條件
9.3 工程中的疊加法
9.3.1 疊加法應用于多個載荷作用的情形
9.3.2 疊加法應用于間斷性分布載荷作用的情形
9.4 梁的剛度設計
9.4.1 梁的剛度條件
9.4.2 剛度設計舉例
9.5 結論與討論
9.5.1 關于變形和位移的相依關系
9.5.2 關于梁的連續(xù)光滑曲線
9.5.3 基于逐段剛化的疊加法
9.5.4 提高彎曲剛度的途徑
習題
第10章 應力狀態(tài)與強度理論及其工程應用
10.1 應力狀態(tài)與強度理論的基本概念與分析方法
10.1.1 應力狀態(tài)的基本概念
10.1.2 應力狀態(tài)分析的基本方法
10.1.3 建立復雜受力時失效判據的思路與方法
10.2 平面應力狀態(tài)分析--任意方向面上應力的確定
10.2.1 方向角與應力分量的正負號約定
10.2.2 微元的局部平衡方程
10.2.3 平面應力狀態(tài)中任意方向面上的正應力與剪應力
10.3 應力狀態(tài)中的主應力與最大剪應力
10.3.1 主平面、主應力與主方向
10.3.2 平面應力狀態(tài)的三個主應力
10.3.3 面內最大剪應力與一點的最大剪應力
10.4 分析應力狀態(tài)的應力圓方法
10.4.1 應力圓方程
10.4.2 應力圓的畫法
10.4.3 應力圓的應用
10.5 三向應力狀態(tài)的特例分析
10.5.1 三組特殊的方向面
10.5.2 三向應力狀態(tài)的應力圓
10.6 復雜應力狀態(tài)下的應力-應變關系 應變能密度
10.6.1 廣義胡克定律
10.6.2 各向同性材料各彈性常數之間的關系
10.6.3 總應變能密度
10.6.4 體積改變能密度與畸變能密度
10.7 工程設計中常用的強度理論
10.7.1 第一強度理論
10.7.2 第二強度理論
10.7.3 第三強度理論
10.7.4 第四強度理論
10.8 圓軸承受彎曲與扭轉共同作用時的強度計算
10.8.1 計算簡圖
10.8.2 危險點及其應力狀態(tài)
10.8.3 強度設計準則與設計公式
10.9 薄壁容器強度設計簡述
10.9.1 薄壁容器承受內壓時的環(huán)向應力與縱向應力
10.9.2 承受內壓薄壁容器的強度設計簡述
10.10 結論與討論
10.10.1 關于應力狀態(tài)的幾點重要結論
10.10.2 平衡方法是分析應力狀態(tài)最重要、最基本的方法
10.10.3 關于應力狀態(tài)的不同的表示方法
10.10.4 正確應用廣義胡克定律
10.10.5 應用強度理論需要注意的幾個問題
習題
第11章 壓桿的穩(wěn)定性分析與穩(wěn)定性設計
11.1 工程結構中的壓桿
11.2 基本概念
11.2.1 剛體平衡穩(wěn)定性的概念
11.2.2 壓桿的平衡構形、平衡路徑及其分叉
11.2.3 判別彈性平衡穩(wěn)定性的靜力學準則
11.2.4 細長壓桿臨界點平衡的穩(wěn)定性
11.3 兩端鉸支壓桿的臨界載荷 歐拉公式
11.4 不同剛性支承對壓桿臨界載荷的影響
11.5 臨界應力與臨界應力總圖
11.5.1 臨界應力與長細比的概念
11.5.2 三類不同壓桿的不同失效形式
11.5.3 三類壓桿的臨界應力公式
11.5.4 臨界應力總圖與λp、λs值的確定
11.6 壓桿穩(wěn)定性設計的安全因數法
11.6.1 穩(wěn)定性設計內容
11.6.2 安全因數法與穩(wěn)定性安全條件
11.6.3 穩(wěn)定性設計過程
11.7 結論與討論
11.7.1 穩(wěn)定性設計的重要性
11.7.2 影響壓桿承載能力的因素
11.7.3 提高壓桿承載能力的主要途徑
11.7.4 穩(wěn)定性設計中需要注意的幾個重要問題
習題
第三篇 專 題 概 述
第12章 簡單的靜不定問題
12.1 靜不定問題的概念與方法
12.1.1 靜定與靜不定的概念
12.1.2 多余約束的概念與靜不定次數
12.1.3 求解靜不定問題的基本方法
12.2 簡單的靜不定問題
12.2.1 拉壓靜不定問題
12.2.2 扭轉靜不定問題
12.2.3 簡單的靜不定梁
12.3 結論與討論
12.3.1 關于靜不定結構性質的討論
12.3.2 對稱性在分析與求解靜不定問題中的應用
習題
第13章 動載荷與疲勞強度概述
13.1 達朗貝爾原理(動靜法)
13.2 等加速度直線運動時構件上的慣性力與動應力
13.3 旋轉構件的受力分析與動應力計算
13.4 構件上的沖擊載荷與沖擊應力計算
13.4.1 計算沖擊載荷所用的基本假定
13.4.2 機械能守恒定律的應用
13.4.3 沖擊時的動荷系數
13.5 疲勞強度概述
13.5.1 交變應力的名詞和術語
13.5.2 疲勞失效特征
13.6 疲勞極限與應力-壽命曲線
13.7 影響疲勞壽命的因素
13.7.1 應力集中的影響--有效應力集中因數
13.7.2 零件尺寸的影響--尺寸因數
13.7.3 表面加工質量的影響--表面質量因數
13.8 基于無限壽命設計方法的疲勞強度
13.8.1 構件壽命的概念
13.8.2 無限壽命設計方法--安全因數法
13.8.3 等幅對稱應力循環(huán)下的工作安全因數
13.8.4 等幅交變應力作用下的疲勞壽命估算
13.9 結論與討論
13.9.1 不同情形下動荷系數具有不同的形式
13.9.2 運動物體突然制動或突然剎車的動載荷與動應力
13.9.3 提高構件疲勞強度的途徑
習題
附錄a 型鋼規(guī)格表
附錄b 習題答案
附錄c 索引
主要參考書目

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   6.4.2 韌性材料拉伸時的力學性能 1.彈性模量 應力—應變曲線中的直線段稱為線彈性階段。彈性階段中的應力與應變成正比，比例常數即為材料的彈性模量E。 2.比例極限與彈性極限 應力—應變曲線上線彈性階段的應力最高限稱為比例極限（proportional limit），用σp表示。線彈性階段之后，應力—應變曲線上有一小段微彎的曲線，這表示應力超過比例極限以后，應力與應變不再成正比關系，但是，如果在這一階段，卸去試樣上的載荷，試樣的變形將隨之消失。這表明這一階段內的變形都是彈性變形，因而包括線彈性階段在內，統稱為彈性階段。彈性階段的應力最高限稱為彈性極限（elastic limit），用σe表示。大部分韌性材料比例極限與彈性極限極為接近，只有通過精密測量才能加以區(qū)分。 3.屈服應力 許多韌性材料的應力—應變曲線中，在彈性階段之后，出現近似的水平段，這一階段中應力幾乎不變，而變形急劇增加，這種現象稱為屈服（yield）。這一階段曲線的最低點的應力值稱為屈服應力或屈服強度（yield stress），用σs表示。 對于沒有明顯屈服階段的韌性材料，工程上則規(guī)定產生0.2％塑性應變時的應力值為其屈服應力，稱為材料的條件屈服應力（offset yield stress），用σ0.2表示。 4.強度極限 應力超過屈服應力或條件屈服應力后，要使試樣繼續(xù)變形，必須再繼續(xù)增加載荷。這一階段稱為強化（strengthening）階段。這一階段應力的最高限稱為強度極限（strength limit），用σb表示。 5.頸縮與斷裂 某些韌性材料（例如低碳鋼和銅），應力超過強度極限以后，試樣開始發(fā)生局部變形，局部變形區(qū)域內橫截面尺寸急劇縮小，這種現象稱為頸縮（neck）。出現頸縮之后，試樣變形所需拉力相應減小，應力—應變曲線出現下降階段。

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