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第1篇　刚体静力学 1

引言 1

第1章　静力学基本概念 2

1.1 力和力偶 2

1.1.1　力的概念 2

1.1.2　力对点之矩 4

1.1.3　力偶及力偶矩 6

1.1.4　力偶系的合成 8

1.2　静力学基本公理 8

1.3　约束和约束力 11

1.3.1　柔索约束 11

1.3.2　刚性约束 12

1.4　受力分析和受力图 14

本章小结 16

思考题 18

习题 19

第2章　力系的简化 23

2.1　力的平移定理 23

2.2　平面任意力系的简化 24

2.3　简化结果分析·合力矩定理 26

2.4　平行力系的中心·重心 27

2.4.1　平行力系的中心 27

2.4.2　物体的重心、质心和形心 29

本章小结 32

思考题 33

习题 35

第3章　力系的平衡 37

3.1　平面力系的平衡 37

3.1.1　平面任意力系的平衡条件及平衡方程 37

3.1.2　平面特殊力系的平衡方程 39

3.1.3　空间任意力系的平衡方程 41

3.2　物体系统的平衡·静定与静不定 43

3.2.1　物体系统的平衡问题 43

3.2.2　静定与静不定的概念 46

3.3　考虑摩擦的平衡问题 47

3.3.1　滑动摩擦 47

3.3.2　摩擦角与自锁现象 49

3.3.3　考虑摩擦的平衡问题 50

本章小结 53

思考题 54

习题 56

第2篇　材料力学 59

引言 59

第4章 材料力学的基本概述 60

4.1　变形固体的基本假设 60

4.1.1　均匀连续性假设 60

4.1.2　各向同性假设 60

4.2　外力及其分类 60

4.3　内力及其截面法 61

4.3.1 内力 61

4.3.2　截面法 61

4.4　应力与应变 62

4.4.1　应力的概念 62

4.4.2　应变的概念 62

4.5　材料力学的研究对象·杆件变形的基本形式 63

4.5.1　轴向拉伸或压缩变形 63

4.5.2　剪切变形 64

4.5.3　扭转变形 64

4.5.4　弯曲变形 64

4.5.5　组合变形 65

第5章　杆件的内力 66

5.1　杆件轴向拉伸（压缩）时的内力·轴力图 66

5.1.1　受力特点 66

5.1.2　内力·轴力 66

5.1.3　轴力图 67

5.2　杆件扭转时的内力·扭矩图 68

5.2.1　杆件扭转变形的受力特点 68

5.2.2　内力·扭矩 68

5.3　杆件弯曲时的内力·切力图和弯矩图 70

5.3.1　杆件弯曲变形的受力特点 70

5.3.2　内力·切力和弯矩 71

5.3.3　切力图和弯矩图 72

5.4　切力、弯矩和载荷集度之间的微分关系 76

5.4.1　切力、弯矩和载荷集度之间的微分关系 76

5.4.2　利用微分关系画切力图及弯矩图 77

本章小结 79

思考题 80

习题 81

第6章　杆件的应力分析·强度设计 84

6.1　轴向拉伸（压缩）杆的正应力 84

6.1.1　拉（压）杆横截面上的正应力 84

6.1.2　拉（压）杆斜截面上的应力 85

6.2　材料在轴向拉伸或压缩时的力学性能 86

6.2.1　低碳钢的拉伸试验 86

6.2.2　其他塑性材料在拉伸时的力学性能 89

6.2.3　金属材料在压缩时的力学性能 89

6.2.4　安全系数和许用应力 90

6.3　拉（压）杆的强度设计 91

6.4　连接件的强度问题 93

6.4.1　剪切的实用计算 93

6.4.2　挤压的实用计算 94

6.5　受扭圆轴横截面上的切应力 96

6.5.1　切应力的计算 96

6.5.2　极惯性矩和抗扭截面系数的计算 99

6.6　圆轴扭转时的强度设计 100

6.7　梁弯曲变形时横截面上的应力 102

6.7.1　纯弯曲时的正应力 103

6.7.2　惯性矩 105

6.8　弯曲变形的强度设计 109

6.9　弯曲时的切应力 112

6.9.1　矩形截面梁的切应力 112

6.9.2　圆形截面梁的切应力 113

6.9.3　切应力强度条件 113

本章小结 113

思考题 115

习题 117

第7章　杆件的变形分析·刚度设计 121

7.1　轴向拉伸（压缩）杆的变形 121

7.1.1　拉（压）杆的变形和应变 121

7.1.2　胡克定律 122

7.2　受扭圆轴的变形与刚度设计 123

7.2.1　圆轴扭转时的变形 123

7.2.2　刚度设计 124

7.3　弯曲变形梁的变形与刚度设计 125

7.3.1　挠度和转角 126

7.3.2　挠曲线近似微分方程 126

7.3.3　积分法求梁的变形 127

7.3.4　叠加法求梁的变形 129

7.3.5　梁的刚度设计 132

7.4　提高梁弯曲强度和刚度的一些措施 133

7.4.1　合理安排梁的载荷 133

7.4.2　合理布置支座、减小跨度 134

7.4.3　合理选择截面的形状 134

7.4.4　采用等强度梁 135

本章小结 136

思考题 137

习题 138

第8章　应力状态和强度理论 141

8.1　应力状态的概念 141

8.1.1　一点应力状态的概念 141

8.1.2　研究一点应力状态的目的 141

8.1.3　研究方法 142

8.1.4　主单元体、主平面和主应力 142

8.1.5　应力状态的分类 142

8.2　二向应力状态分析的解析法 143

8.2.1　斜截面上的应力 143

8.2.2　主应力与主平面 144

8.2.3　极值切应力 145

8.3　二向应力状态分析的图解法 146

8.3.1　应力圆 146

8.3.2　应力圆的一般画法 147

8.3.3　用应力圆求斜截面上的应力 147

8.3.4　用应力圆求主应力大小和主平面位置 148

8.4　三向应力状态分析简介 149

8.5　广义胡克定律 150

8.6　工程设计中常用的强度理论 151

8.6.1　最大拉应力理论（第一强度理论） 151

8.6.2　最大拉应变理论（第二强度理论） 152

8.6.3　最大切应力理论（第三强度理论） 152

8.6.4　形状改变比能理论（第四强度理论） 153

本章小结 155

思考题 156

习题 157

第9章　组合变形的强度设计 159

9.1　拉伸（压缩）与弯曲的组合变形 159

9.2　扭转与弯曲的组合变形 161

本章小结 163

思考题 164

习题 165

第10章　压杆稳定 167

10.1　压杆稳定性的概念 167

10.2　细长压杆的临界载荷·欧拉公式 168

10.2.1　两端铰支细长压杆的临界载荷 168

10.2.2　其他约束情况下细长压杆的临界载荷 170

10.3　临界应力·临界应力总图 171

10.3.1 临界应力 171

10.3.2　临界应力总图 173

10.4　压杆稳定性的计算·提高压杆稳定性的措施 175

10.4.1　压杆稳定性的计算 175

10.4.2　提高压杆稳定性的措施 176

本章小结 176

思考题 177

习题 178

第11章　动载荷·交变应力 181

11.1　动载荷概述 181

11.2　构件作变速运动时的应力 181

11.2.1 构件在等加速直线运动时的动应力计算 181

11.2.2　构件匀速转动时的动应力计算 183

11.3　杆件受冲击时的应力和变形 184

11.3.1 动荷因数的确定 184

11.3.2　提高杆件抗冲击能力的措施 187

11.4　交变应力简介 188

11.4.1　交变应力的概念 188

11.4.2　交变应力作用下的疲劳破坏 188

11.4.3　交变应力的循环特征 189

11.4.4　材料的持久极限 189

11.4.5　疲劳强度条件 190

本章小结 190

思考题 191

习题 192

第12章　Maple在工程力学中的应用 194

12.1　Maple系统简介 194

12.2　算例 194

附录A　型钢规格表 201

附录B　习题部分答案 212

参考文献 216