工程力学教程 2PDF电子书下载

第一篇 分析静力学 1

第1章 引论1 1

1-1 刚体静力学与分析静力学比较 1

1-2 分析力学的基本概念 4

1-2-1 约束 4

1-2-2 广义坐标与自由度 6

1-2-3 虚位移与虚功 7

1-2-4 理想约束 10

1-3 结论与讨论 10

1-3-1 结论 10

1-3-2 讨论 11

习题 12

2-1-1 虚位移原理 14

2-1 虚位移原理及其应用 14

第2章 虚位移原理14 14

2-1-2 虚位移原理应用概述 15

2-1-3 虚位移原理在简单刚体系统中的应用 16

2-1-4 虚位移原理应用于变形体的形式及其应用初步 20

2-2 势能驻值定理与最小势能原理——虚位移原理的有势力形式 22

2-2-1 保守系统和势能的基本概念 22

2-2-2 势能驻值定理 24

2-2-3 最小势能原理 25

2-3 结论与讨论 30

2-3-1 结论 30

2-3-2 讨论 31

习题 32

3-1-2 应变能和余应变能 40

3-1-1 功和余功 40

第二篇 弹性静力学（二） 40

3-1 基本概念 40

第3章 虚位移原理在弹性杆件问题中的应用 40

3-1-3 应变能与余应变能的计算 41

3-2 互等定理 42

3-2-1 功的互等定理 43

3-2-2 位移互等定理 43

3-3 应用于弹性体的虚位移原理 45

3-3-1 原理表述 45

3-3-2 必要条件的简单证明 45

3-3-3 不同的虚位移模式 46

3-4-1 直接应用——求解位移曲线的近似方程 47

3-4 虚位移原理应用于弹性杆件 47

3-4-2 由虚位移原理导出卡氏第一定理 48

3-5 势能驻值定理与最小势能原理在弹性稳定分析中的应用 50

3-5-1 铁摩辛柯法 50

3-5-2 瑞利-里兹法 53

3-6 结论与讨论 54

3-6-1 虚位移原理应用于刚体和弹性体的比较 54

3-6-2 关于虚位移模式的多样性 55

3-6-3 能否通过虚位移原理确定弹性杆的内力和应力 55

3-6-4 怎样减小近似解的误差 55

习题 56

4-1-3 虚力原理应用于求解线性与非线性问题 64

4-1-2 关于虚力原理的几点讨论 64

4-1-1 弹性体的虚力原理 64

4-1 虚力原理 64

第4章 虚力原理及其在弹性杆件问题中的应用 64

4-2 卡氏第二定理 66

4-3 莫尔法 68

4-3-1 虚力数值等于1时的虚力原理 68

4-3-2 关于单位力与△i的讨论 69

4-3-3 莫尔法应用举例 70

4-4 图乘法——计算莫尔积分的图解解析法 72

4-5 应用能量原理求解超静定问题 75

4-5-1 对称结构的对称变形 76

4-5-2 对称结构的反对称变形 77

4-5-4 空间超静定结构的特殊情形 78

4-5-3 对称结构的一般变形及其简化 78

4-5-5 应用卡氏第二定理求解超静定问题 79

4-5-6 图乘法在求解超静定问题中的应用 83

4-6 结论与讨论 85

4-6-1 不同能量原理与方法之间的关系 85

4-6-2 应用图乘法时弯矩图的另一种绘制方法 85

4-6-3 关于超静定结构位移的确定 86

习题 90

第5章 开口薄壁截面杆件弹性静力学104 105

5-1 开口薄壁截面杆件应力变形特征 105

5-2 开口薄壁截面的扇性几何性质 107

5-2-1 扇性面积 107

5-2-2 对于不同极点与零点的扇性面积之间的关系 107

5-2-3 开口薄壁截面的扇性几何性质 108

5-2-4 主扇性面积与主扇性惯性矩 109

5-3 弯曲中心的扇性几何性质描述 114

5-4 开口薄壁截面杆件的约束扭转 116

5-4-1 基本假定 116

5-4-2 扭转中心与扭转翘曲位移 116

5-4-3 自由扭转与约束扭转 117

5-4-4 翘曲应力 119

5-4-5 扭转角变化率的微分方程 120

5-4-6 边界条件 122

5-4-7 约束扭转引起的自相平衡力系——双力矩 124

5-5 杆上作用有均布扭转外力偶时的微分方程及其解答 126

5-6 一般载荷作用下开口薄壁杆件的应力计算 128

5-6-1 叠加法及其前提 128

5-6-2 载荷的简化 128

5-6-3 算例 130

5-7 静力等效的影响区域——圣维南原理的适用范围 133

5-8 结论与讨论 135

5-8-1 截面翘曲与约束扭转 135

5-8-2 关于双力矩 135

5-8-3 关于静力等效 135

习题 136

第三篇 材料的力学行为 142

第6章 复合材料的力学行为 142

6-1 引言 142

6-2 单层纤维复合材料 143

6-2-1 垂直于纤维方向的弹性模量 143

6-2-2 平行于纤维方向的弹性模量 144

6-3-2 增强效应 147

6-3 纤维增强效应 147

6-3-1 复合材料中的名义应力与纤维和基体中的实际应力 147

6-4 单层复合材料的沿轴性态 149

6-4-1 坐标与符号定义 149

6-4-2 柔度矩阵及其确定 150

6-4-3 刚度矩阵及其确定 151

6-5 单层复合材料的离轴性态 152

6-5-1 应力变换 152

6-5-2 应变变换 153

6-5-3 单层复合材料的离轴刚度矩阵与柔度矩阵 154

6-6 单层复合材料的失效判据与设计准则 157

6-7 对称叠层复合材料 158

6-7-1 面内载荷作用下对称叠层复合材料的刚度矩阵 159

6-7-2 面内载荷作用下对称叠层复合材料的柔度矩阵 161

6-7-3 对称叠层复合材料的弯曲性态 162

6-7-4 工程应用实例 162

6-8 结论与讨论 165

6-8-1 结论 165

6-8-2 几点讨论 165

习题 166

第7章 聚合物的粘弹性行为 168

7-1 引言 168

7-2 聚合物的粘弹性行为 169

7-2-1 基本概念 169

7-2-2 两种基本元件 170

7-2-3 串联模型 170

7-2-4 并联模型 171

7-3-1 变换应用于简单模型 174

7-3 拉普拉斯变换的应用 174

7-3-2 标准线性固体模型 176

7-4 聚合物的屈服与应变软化和硬化行为 177

7-5 结论与讨论 179

7-5-1 结论 179

7-5-2 几点讨论 179

习题 181

第8章 材料的非线性粘弹性行为 183

8-1 非线性蠕变分析 183

8-2 非线性应力松弛 185

8-3 工程应用实例 186

8-4-1 等应变线与等时线 190

8-4 非线性粘弹性构件设计的工程方法 190

8-4-2 伪弹性设计方法 191

8-4-3 应用举例 191

8-5 结论与讨论 193

8-5-1 结论 193

8-5-2 关于纯弯梁蠕变正应力分析的讨论 193

8-5-3 关于纯弯梁蠕变位移分析的讨论 194

8-5-4 关于圆轴扭转蠕变时应力与变形分析的讨论 195

8-5-5 关于橡胶的非线性粘弹性行为的讨论 195

习题 198

第9章 材料的屈服与塑性行为 201

9-1 经典屈服准则回顾 201

9-2 静水压力效应 202

9-3-1 塑性变形 204

9-3 材料的塑性行为 204

9-3-2 拉延问题 205

9-4 结论与讨论 207

9-4-1 结论 207

9-4-2 关于材料应力-应变关系简化模型的讨论 207

9-4-3 关于结构承载能力的讨论 208

9-4-4 关于残余应力的讨论 209

习题 210

第10章 材料的断裂行为 214

10-1 引言 214

10-2 线性断裂力学基础 214

10-2-1 格里菲斯断裂准则 214

10-2-2 临界应变能释放率的确定 216

10-3-1 裂纹类型 217

10-3 线弹性断裂判据 217

10-3-2 应力强度因子 218

10-3-3 线弹性断裂判据与设计准则 219

10-4 影响裂纹扩展的因素 220

10-4-1 试样的几何尺寸效应 220

10-4-2 温度与晶粒尺寸影响 221

10-5 结论与讨论 222

10-5-1 结论 222

10-5-2 关于塑性变形对裂纹尖端应力场影响的讨论 222

10-5-3 关于断裂韧性KIc的讨论 223

10-5-4 叠加原理在确定应力强度因子中的应用 223

习题 224

11-1-1 疲劳失效概述 226

第11章 材料的疲劳与损伤行为 226

11-1 引言 226

11-1-2 疲劳失效特征 228

11-1-3 疲劳极限与应力-寿命曲线 230

11-2 影响疲劳寿命的因素 232

11-2-1 应力集中的影响——有效应力集中系数 232

11-2-2 零件尺寸的影响——尺寸因素 236

11-2-3 表面加工质量的影响——表面质量因素 237

11-2-4 载荷频率的影响 238

11-2-5 提高构件疲劳强度的途径 238

11-3 有限寿命设计与无限寿命设计 239

11-3-1 基本概念 239

11-3-2 无限寿命设计方法概述 240

11-3-3 等幅交变应力时的疲劳寿命估算 241

11-4 线性累积损伤理论 242

11-4-1 基本概念 242

11-4-2 线性累积损伤理论——迈因纳准则 243

11-4-3 变幅交变应力作用下的疲劳强度设计 244

11-4-4 周期变幅交变应力时的疲劳寿命估算 247

11-5 疲劳强度可靠性概述 249

11-5-1 疲劳试验结果的分散性 249

11-5-2 标准离差与可靠性的关系 250

11-6 结论与讨论 252

11-6-1 结论 252

11-6-2 关于非对称应力循环疲劳问题的讨论 252

11-6-3 关于应用断裂力学估算疲劳裂纹扩展速度的讨论 253

习题 255