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绪论 1

0.1 生活中的力学 1

0.2 工程中的力学 3

0.2.1 工程背景 3

0.2.2 工程力学的内容 4

0.2.3 研究方法 5

0.3 工程力学能力的养成 5

0.3.1 树立工程团队意识 5

0.3.2 用数学建立力学模型 5

0.3.3 勇于尝试、积极应用 6

阅读材料——工程力学的昨天、今天和明天 6

第1章 静力学基础 14

1.1 静力学的基本概念 15

1.1.1 力 15

1.1.2 刚体 15

1.2 静力学公理和定理 15

1.2.1 二力平衡公理 15

1.2.2 加减平衡力系公理 16

1.2.3 力的平行四边形公理 16

1.2.4 作用和反作用公理 17

1.3 约束和约束力 18

1.3.1 柔性约束 18

1.3.2 光滑接触面约束 19

1.3.3 光滑圆柱铰链约束 19

1.3.4 辊轴支座 20

1.3.5 球铰链 21

1.3.6 固定端约束 21

1.3.7 轴承约束 22

1.4 力矩 22

1.4.1 力对点之平面矩 22

1.4.2 力对点之空间矩 23

1.4.3 力对轴之矩 23

1.4.4 合力矩定理 24

1.5 力偶与力偶矩矢 26

1.5.1 力偶 26

1.5.2 力偶矩矢 26

1.5.3 力偶等效定理 27

1.5.4 力偶矩矢的合成 27

1.6 物体受力及变形分析 27

1.6.1 三种常见载荷形式 27

1.6.2 物体的受力分析 27

1.6.3 变形固体的基本假设 29

1.6.4 四种基本变形 29

1.7 典型工程案例的编程解决 30

1.8 小组合作解决问题 32

习题 33

第2章 力系及其平衡 36

2.1 主矢·主矩 37

2.2 力系的简化 37

2.2.1 力线平移定理 37

2.2.2 平面力系的简化 38

2.2.3 空间力系的简化 41

2.3 力系的平衡 43

2.3.1 平面力系的平衡 44

2.3.2 空间力系的平衡 46

2.3.3 干摩擦的平衡 48

2.4 计算机编程求解平衡问题 54

2.5 小组合作解决工程问题 56

2.6 典型工程案例的编程解决 57

习题 60

第3章 平面图形的几何性质 68

3.1 静矩 69

3.2 形心 69

3.2.1 积分法 69

3.2.2 组合法 70

3.3 惯性矩·惯性积·惯性半径 72

3.3.1 惯性矩 72

3.3.2 惯性积 74

3.3.3 主惯性轴和主惯性矩，形心主惯性轴和形心主惯性矩 76

3.3.4 平行移轴公式 76

3.4 转轴公式 78

习题 80

第4章 工程常用构件的变形及其内力分析 83

4.1 工程常用构件 85

4.1.1 拉压杆 86

4.1.2 剪切杆 86

4.1.3 扭转轴 87

4.1.4 弯曲梁 87

4.1.5 拉弯组合杆 89

4.1.6 偏心压弯杆 89

4.1.7 弯扭组合杆 90

4.1.8 连接件 91

4.1.9 组合杆／多轴杆——曲杆·刚架·桁架 93

4.2 内力的求解方法 96

4.3 拉压内力——轴力 98

4.3.1 轴力 98

4.3.2 轴力图 99

4.4 扭转内力——扭矩 101

4.4.1 外力偶矩 101

4.4.2 扭矩 102

4.4.3 扭矩图 103

4.5 弯曲内力 105

4.5.1 剪力·弯矩 105

4.5.2 剪力图·弯矩图 108

4.5.3 剪力、弯矩和载荷集度、集中载荷的微积分关系及应用 113

4.6 组合内力——静定曲杆·刚架·桁架内力 118

4.6.1 曲杆内力 118

4.6.2 静定平面刚架内力 120

4.6.3 静定桁架内力 122

4.7 典型工程案例的编程解决 129

4.7.1 基本原理 129

4.7.2 Matlab编程计算弯曲内力的原理 131

4.8 小组合作解决工程问题 137

习题 137

第5章 工程常用杆件的强度分析 146

5.1 拉压应力及强度设计 148

5.1.1 材料在拉伸时的力学性能 148

5.1.2 材料在压缩时的力学性能 153

5.1.3 许用应力及安全系数 154

5.1.4 横截面应力 156

5.1.5 斜截面应力 157

5.1.6 圣维南原理·应力集中 158

5.1.7 强度条件及其应用 160

5.2 剪切、挤压及其实用计算 162

5.2.1 剪切及其实用计算 162

5.2.2 挤压及其实用计算 163

5.3 扭转切应力及强度设计 165

5.3.1 纯剪切·切应力互等 165

5.3.2 剪切胡克定律 166

5.3.3 扭转的切应力公式 167

5.3.4 应力集中 170

5.4 弯曲正应力及强度设计 172

5.4.1 纯弯曲正应力 173

5.4.2 细长梁弯曲正应力 176

5.4.3 纯弯曲正应力强度设计 177

5.5 弯曲切应力及强度设计 180

5.5.1 矩形截面梁弯曲切应力 180

5.5.2 工字截面梁弯曲切应力 182

5.5.3 圆形截面梁弯曲切应力 185

5.5.4 横力弯曲时梁的强度条件及应用 185

5.6 提高梁强度的措施 186

5.7 典型工程案例的编程解决 190

5.8 小组合作解决工程问题 190

习题 197

第6章 轴和梁的刚度设计／分析 214

6.1 轴向拉压杆的刚度设计 215

6.1.1 轴向变形与胡克定律 215

6.1.2 横向变形与泊松比 216

6.1.3 位移 217

6.2 扭转刚度设计 219

6.3 弯曲变形 223

6.3.1 弯曲变形的基本参数 223

6.3.2 用积分法求弯曲变形 224

6.3.3 求弯曲变形的叠加法 229

6.3.4 弯曲刚度 233

6.3.5 刚度的合理设计 233

6.3.6 提高弯曲刚度的措施 234

6.4 典型工程案例的编程解决 235

6.5 小组合作解决工程问题 237

习题 242

第7章 应力状态和强度理论 248

7.1 基本概念 249

7.1.1 一点处的应力状态 249

7.1.2 一点处应力状态的表示方法 250

7.1.3 一般应力状态下强度条件的建立方法 251

7.2 平面应力状态下的应力分析 251

7.2.1 解析法 251

7.2.2 几何法——应力圆法 255

7.3 空间应力状态下的应力分析 258

7.3.1 任意截面上的应力 258

7.3.2 最大切应力及其方位 259

7.4 广义胡克定律 260

7.4.1 广义胡克定律概述 260

7.4.2 总应变能密度 262

7.5 强度理论 263

7.5.1 第一强度理论——最大拉应力准则 264

7.5.2 第二强度理论——最大拉应变准则 264

7.5.3 第三强度理论——最大切应力准则 264

7.5.4 第四强度理论——畸变能密度准则 264

7.5.5 四种强度理论的适用范围 265

7.6 典型工程案例的编程解决 266

7.7 小组合作解决工程问题 267

习题 268

第8章 组合变形 271

8.1 组合变形概述 271

8.2 斜弯曲 272

8.3 拉伸（压缩）和弯曲的组合变形 274

8.3.1 轴向荷载与横向荷载同时作用 274

8.3.2 偏心加载 275

8.4 弯曲和扭转的组合变形 276

8.5 典型工程案例的编程解决 279

8.6 小组合作解决工程问题 279

习题 281

第9章 压杆稳定 284

9.1 压杆稳定的概念 284

9.2 压杆的临界荷载欧拉公式 286

9.2.1 两端铰支细长压杆的临界载荷 286

9.2.2 其他约束下细长压杆的临界载荷 288

9.3 欧拉公式的适用范围、经验公式与临界应力总图 290

9.4 压杆的稳定性校核 293

9.5 提高压杆承载能力的措施 296

习题 297

第10章 能量法 303

10.1 概述 303

10.2 杆件的应变能计算 304

10.3 互等定理 308

10.4 莫尔积分及图乘法 310

习题 314

第11章 超静定结构 317

11.1 超静定系统概述 318

11.2 用力法解超静定结构 320

11.3 对称及反对称性质的利用 325

11.4 连续梁及三弯矩方程 328

习题 331

第12章 交变应力与疲劳强度 334

12.1 交变应力与疲劳失效 334

12.1.1 交变应力 334

12.1.2 疲劳 337

12.2 疲劳极限及其影响因素 338

12.2.1 疲劳极限 338

12.2.2 影响疲劳极限的因素 339

12.3.3 提高构件疲劳强度的措施 342

12.3 构件的疲劳强度计算 343

习题 346

附录 常用型钢规格表 349