材料力學

前言

　　本書為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材，是江蘇省“力學系列課程教學內(nèi)容課程體系改革的研究與實踐”項目的研究成果之一，是為新世紀的工科大學生編寫的材料力學課程的更新教材。主要特色如下：　　1.增加了反映現(xiàn)代科學技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容，同時注意精選內(nèi)容，以減少教學學時?！　?.突出工程觀念的培養(yǎng)和力學在工程設計中的應用，編人了許多密切聯(lián)系工程實際的例題與習題，以便于教師選用和學生練習之用。在編寫過程中，注意通過對工程實例的簡化和比較，培養(yǎng)學生建立力學模型和解決實際問題的能力?！　?.全書體系合理，理論闡述簡明，概念敘述準確，文字簡潔。注意將難點分解，力求易教易學，便于學生真正理解和掌握材料力學的基本概念和方法?！　?.按照最新的材料力學教學基本要求，對非基本內(nèi)容均加上星號予以區(qū)別，以便于使用者根據(jù)需要選用。加“*”的內(nèi)容屬于加深和加寬部分，敘述力求簡練，內(nèi)容力求精練?！　?.進行啟發(fā)式教學，在正文中用楷體編入一些思考題，嘗試用提問的方式進行教學，從而將對重要概念的理解引向深入，給學生留下思考的空間。　　編寫中考慮到便于使用者取舍，采用了模塊式結(jié)構(gòu)?！　∪珪晒鶓骶帉?。東南大學的胡增強教授對本書的編寫提出了寶貴的意見。在此謹向他們表示衷心的感謝！　　本書在編寫過程中，主要參考了梁治明和邱侃編寫的《材料力學》，郭應征和李兆霞主編的《應用力學基礎》，郭應征和周志紅編寫的《工程力學》，同時還參考了國內(nèi)外一些優(yōu)秀教材，在此也向這些教材的編著者們表示感謝！

內(nèi)容概要

本書為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材，是江蘇省“力學系列課程教學內(nèi)容與課程體系改革的研究與實踐”項目的研究成果之一。    全書共分12章，主要內(nèi)容為拉伸與壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲內(nèi)力、彎曲應力、彎曲變形、應力狀態(tài)和強度理論、組合變形及連接件的計算、壓桿穩(wěn)定、動載荷和疲勞強度、能量方法、超靜定結(jié)構(gòu)。本書的主要特色是理論闡述簡明，文字簡潔；突出工程觀念的培養(yǎng)和力學在工程設計中的應用，編入了許多密切聯(lián)系工程實際的例題與習題；通過對工程實例的簡化和比較，培養(yǎng)學生建立力學模型和解決實際問題的能力；進行啟發(fā)式教學，在正文中編入一些思考題，嘗試用提問的方式進行教學，給學生留下思考的空間；本書編寫中考慮到便于使用者取舍，采用了模塊式結(jié)構(gòu)。    本書可作為普通高等院校工程力學、機械、動力、電力等專業(yè)教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章　緒論　1.1　材料力學的任務和研究方法　1.2　變形固體及其基本假設　1.3　桿件變形的基本形式第2章　拉伸與壓縮　2.1　軸向拉伸與壓縮的概念及實例　2.2　內(nèi)力　軸力與軸力圖　2.3　應力　拉伸或壓縮桿的應力　2.4　拉伸或壓縮桿的變形　2.5　拉伸或壓縮桿的應變能　2.6　拉伸或壓縮時材料的力學性能　2.7　拉伸或壓縮桿的強度計算　2.8　拉壓超靜定問題　本章小結(jié)　習題第3章　扭轉(zhuǎn)　3.1　扭轉(zhuǎn)的概念及實例　3.2　外力偶矩　扭矩與扭矩圖　3.3　切應力與切應變　3.4　扭轉(zhuǎn)圓軸的應力　強度計算　3.5　扭轉(zhuǎn)圓軸的變形　剛度計算　3.6　扭轉(zhuǎn)圓軸的應變能　3.7　非圓截面軸的扭轉(zhuǎn)　3.8　薄壁桿件的自由扭轉(zhuǎn)　本章小結(jié)　習題第4章　彎曲內(nèi)力　4.1　彎曲的概念及梁的計算簡圖　4.2　剪力與彎矩　剪力圖與彎矩圖　4.3　分布載荷集度、剪力及彎矩之間的關(guān)系　4.4　平面剛架和曲桿的內(nèi)力圖　本章小結(jié)　習題第5章　彎曲應力　5.1　彎曲正應力　5.2　慣性矩　平行軸定理　5.3　彎曲切應力　5.4　梁的強度計算　5.5　兩互垂平面內(nèi)的彎曲　5.6　提高梁彎曲強度的措施　5.7　非對稱彎曲正應力　5.8　開口薄壁梁的彎曲切應力　彎曲中心　本章小結(jié)　習題第6章　彎曲變形　6.1　梁的撓度和轉(zhuǎn)角　6.2　用積分法求梁的變形　6.3　用疊加法求梁的變形　6.4　梁的剛度計算　提高彎曲剛度的措施　6.5　簡單超靜定梁　本章小結(jié)　習題第7章　應力狀態(tài)　強度理論　7.1　應力狀態(tài)的概念　7.2　平面應力狀態(tài)分析　7.3　空間應力狀態(tài)簡介　7.4　廣義胡克定律　7.5　復雜應力狀態(tài)下的應變能密度　7.6　強度理論的概念　7.7　工程中常用的強度理論　本章小結(jié)　習題第8章　組合變形及連接件的計算　8.1　組合變形的概念　8.2　拉伸或壓縮與彎曲的組合　8.3　偏心壓縮　截面核心　8.4　彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合　8.5　連接件的實用計算　本章小結(jié)　習題第9章　壓桿穩(wěn)定　9.1　穩(wěn)定性的概念　9.2　壓桿的臨界載荷　9.3　壓桿的穩(wěn)定計算　9.4　提高壓桿穩(wěn)定性的措施　本章小結(jié)　習題第10章　動載荷　疲勞強度　10.1　慣性力作用下構(gòu)件的應力　10.2　沖擊載荷作用下構(gòu)件的應力和變形　10.3　常規(guī)疲勞強度計算　10.4　疲勞壽命估計　本章小結(jié)　習題第11章　能量方法　11.1　桿件應變能的一般表達式　11.2　互等定理　11.3　克羅第一恩格塞定理　卡氏第二定理　11.4　變形體虛功原理　11.5　單位載荷法　莫爾積分　11.6　計算莫爾積分的圖乘法　本章小結(jié)　習題第12章　超靜定結(jié)構(gòu)　12.1　超靜定結(jié)構(gòu)概述　12.2　用力法解超靜定結(jié)構(gòu)　12.3　對稱性和反對稱性的利用　本章小結(jié)　習題　習題答案附錄　型鋼表參考文獻

章節(jié)摘錄

　　工程結(jié)構(gòu)的零、部件，統(tǒng)稱為構(gòu)件（element）。一切構(gòu)件都是由固體形態(tài)的材料制成的。在外力作用下，構(gòu)件的幾何形狀和尺寸大小都要發(fā)生一定程度的改變，這種改變稱為變形（deformation）。若所受外力不斷增加，最后構(gòu)件將會破壞?！　」こ虡?gòu)件在外力作用下喪失正常功能的現(xiàn)象稱為失效（failure）。工程構(gòu)件的失效形式很多，通?？煞譃槿悾骸　姸龋╯trength）失效，是指構(gòu)件在外力作用下發(fā)生斷裂或產(chǎn)生不可恢復的變形；　　剛度（stiffness）失效，是指構(gòu)件在外力作用下產(chǎn)生過大的彈性變形；　　穩(wěn)定（stability）失效，是指構(gòu)件在軸向壓力作用下其原有平衡形態(tài)發(fā)生突然轉(zhuǎn)變?！　≡诠こ讨?，為保證機械設備或結(jié)構(gòu)能正常工作而不失效，要求各個構(gòu)件都必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。工程中所用的任何機械設備或結(jié)構(gòu)，應該是既安全又適用，而且設計時還要使它是最經(jīng)濟的。安全、適用和經(jīng)濟是任何機械設備或工程結(jié)構(gòu)必須滿足的三個基本要求?！　≡谘芯繕?gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性時，還應了解材料在外力作用下的力學性能，材料的力學性能要由材料試驗來測定。因此，研究材料的力學性能也是本課程的重要內(nèi)容。　　材料力學的任務是：研究各種材料及構(gòu)件在外力作用下所表現(xiàn)出的力學性能，在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的條件下，為工程構(gòu)件的力學設計提供必要的理論基礎和分析計算方法，以保證設計出的構(gòu)件能夠滿足安全、適用和經(jīng)濟的要求。　　材料力學中所研究的問題，都是工程或生活實際中的問題。遵循認識論的規(guī)律，其研究方法是首先從生活、工程或?qū)嶒炛杏^察各種現(xiàn)象，從復雜的現(xiàn)象中抓住共性，找出反映事物本質(zhì)的主要因素，略去次要因素，經(jīng)過簡化，把作機械運動的實際物體抽象為力學模型（mechanical model），建立力學模型是工程力學研究方法中很重要的一個步驟。因為實際中的力學問題往往是很復雜的，這就需要對同一個研究對象，為了不同的研究目的，進行多次實驗，反復觀察，仔細分析，抓住問題的本質(zhì)，做出正確的假設，使問題理想化或簡化，從而達到在滿足一定精確度的要求下用簡單的模型解決問題的目的?！　〔牧狭W的研究與數(shù)學有著密切的關(guān)系，建立了力學模型以后，還要按照機械運動的基本規(guī)律和力學定理，對力學模型進行數(shù)學描述，建立力學量之間的數(shù)量關(guān)系，得到力學方程，即數(shù)學模型（mathematical model）。然后，經(jīng)過邏輯推理和數(shù)學演繹進行理論分析和計算，或用計算機求數(shù)值解。最后，所得到的結(jié)果和結(jié)論是否正確，還要進一步通過實驗或工程實踐來檢驗。

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