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第一篇 静力学 2

1 静力学的基本概念 2

1.1 刚体的概念 2

1.2 静力学公理 2

1.3 约束与约束反力 5

1.3.1 光滑面约束 5

1.3.2 柔性约束 5

1.3.3 光滑铰链约束 6

1.3.4 其他类型约束 7

1.4 物体的受力分析 9

本章小结 11

复习思考题 11

2 平面力系 15

2.1 平面汇交力系 15

2.1.1 平面汇交力系合成与平衡的几何法（矢量法） 15

2.1.2 平面汇交力系合成与平衡的解析法 17

2.2 平面力偶系 20

2.2.1 力矩 20

2.2.2 力偶与力偶矩 21

2.2.3 平面力偶系的合成 22

2.2.4 平面力偶系的平衡条件 23

2.3 平面任意力系 24

2.3.1 力的平移定理 24

2.3.2 平面任意力系向一点简化、主矢和主矩 25

2.3.3 简化结果分析及合力矩定理 26

2.3.4 平面任意力系的平衡 28

2.4 工程中的平面力系问题 31

本章小结 35

复习思考题 36

3 空间力系 39

3.1 力在空间坐标轴上的投影 39

3.2 力对轴之矩 41

3.3 空间力系的平衡 43

3.4 工程中的空间力系问题 47

本章小结 49

复习思考题 50

第二篇 材料力学 58

4 轴向拉伸与压缩 58

4.1 工程实例 58

4.2 截面上的内力 59

4.2.1 内力 59

4.2.2 截面法、轴力、轴力图 59

4.3 截面上的应力 60

4.3.1 应力 60

4.3.2 拉（压）杆横截面上的正应力 60

4.3.3 拉（压）杆斜截面上的应力 61

4.4 轴向拉伸和压缩变形的计算 63

4.4.1 纵向变形与横向变形 63

4.4.2 虎克定律 63

4.5 轴向拉伸和压缩时材料的力学性能 66

4.5.1 拉伸试验 66

4.5.2 材料在压缩时的力学性能 68

4.6 轴向拉伸和压缩时构件的强度条件 69

4.6.1 极限应力、许用应力和安全系数 69

4.6.2 拉（压）杆的强度计算 69

4.7 应力集中的概念 71

4.8 变形能的概念 功能原理 72

4.8.1 功能原理 72

4.8.2 外力功 73

4.9 拉伸和压缩静不定问题 74

4.9.1 静不定的概念及解法 74

4.9.2 静不定问题求解步骤总结 76

4.9.3 装配应力 77

4.9.4 温度应力 78

本章小结 79

复习思考题 79

5 剪切 84

5.1 剪切和挤压的工程实例 84

5.2 剪切的概念及实用计算 84

5.2.1 剪切的概念 84

5.2.2 剪切的计算 85

5.3 挤压的概念及挤压实用计算 87

5.4 焊接实用计算 89

5.4.1 对接焊接 89

5.4.2 搭接焊接 89

本章小结 90

复习思考题 90

6 扭转 93

6.1 工程实例 93

6.2 扭转构件横截面上的内力 93

6.2.1 外力偶矩的计算 93

6.2.2 扭矩的计算和扭矩图 95

6.3 切应力互等定理 97

6.4 圆轴扭转时的应力 97

6.4.1 圆轴扭转时的应力 98

6.4.2 强度条件 101

6.5 圆轴扭转时的变形和刚度条件 103

6.5.1 圆轴扭转时的变形 103

6.5.2 刚度条件 104

6.5.3 关于空心圆轴的讨论 104

6.6 扭转变形能 105

6.7 扭转静不定问题 106

本章小结 106

复习思考题 107

7 弯曲内力 111

7.1 工程实例 111

7.1.1 平面弯曲 111

7.1.2 梁的计算简图 112

7.2 剪力与弯矩 113

7.3 剪力图与弯矩图 115

7.3.1 剪力方程和弯矩方程 115

7.3.2 剪力图和弯矩图 116

7.4 剪力、弯矩和分布载荷集度之间的微分关系 120

7.4.1 荷载集度、剪力和弯矩之间的微分关系 120

7.4.2 几种常见载荷作用下梁的内力图特征 121

本章小结 123

复习思考题 124

8 弯曲应力 128

8.1 工程实例 128

8.2 平面图形的基本性质 129

8.2.1 静矩和形心 129

8.2.2 惯性矩 130

8.2.3 惯性积 130

8.2.4 平行移轴公式 131

8.2.5 转轴公式 131

8.2.6 主惯性轴、形心主惯性轴 131

8.3 梁弯曲时的正应力 132

8.3.1 变形几何关系 132

8.3.2 物理关系 134

8.3.3 静力学关系 134

8.3.4 横力弯曲时的正应力 136

8.3.5 横截面上的最大正应力 136

8.4 梁弯曲时的切应力 137

8.4.1 矩形截面梁的切应力 137

8.4.2 工字形截面梁的切应力 140

8.4.3 薄壁圆环形截面梁的切应力 141

8.4.4 圆形截面梁的切应力 141

8.5 弯曲梁的正应力强度条件 142

8.6 弯曲中心的概念 146

8.6.1 开口薄壁杆件的弯曲切应力 147

8.6.2 开口薄壁杆件的弯曲中心 148

8.7 提高梁承载能力的措施 149

8.7.1 选择合理的截面形状 150

8.7.2 合理安排梁的受力情况 151

8.7.3 采用变截面梁或等强度梁 152

本章小结 153

复习思考题 154

9 弯曲变形 160

9.1 工程实例 160

9.1.1 工程实践中的弯曲变形问题 160

9.1.2 弯曲变形的基本概念 160

9.2 梁的挠曲线近似微分方程 162

9.3 积分法计算梁的变形 163

9.4 用叠加法计算梁的变形 168

9.5 梁的刚度条件 172

9.6 弯曲变形能 173

9.7 静不定梁 174

9.7.1 静不定梁的基本概念 174

9.7.2 用变形比较法求解静不定梁 175

9.8 提高梁抗弯曲变形能力的措施 177

9.8.1 增大梁的抗弯刚度 177

9.8.2 减小梁的跨度 177

9.8.3 改变加载方式和支座位置 177

本章小结 178

复习思考题 178

10 应力状态和强度理论 184

10.1 应力状态的概念 184

10.2 材料的破坏形式 185

10.3 平面应力状态 186

10.3.1 平面应力状态应力分析的解析法 186

10.3.2 平面应力状态应力分析的图解法 190

10.4 空间应力状态 192

10.4.1 三向应力状态 192

10.4.2 广义虎克定律 192

10.5 强度理论 193

10.5.1 第一强度理论——最大拉应力理论 193

10.5.2 第二强度理论——最大伸长线应变理论 194

10.5.3 第三强度理论——最大切应力理论 194

10.5.4 第四强度理论——最大形状改变比能理论 195

10.6 应用举例 195

本章小结 197

复习思考题 199

11 组合变形 203

11.1 工程实例 203

11.2 斜弯曲 204

11.2.1 斜弯曲的概念 204

11.2.2 斜弯曲时杆件的内力、应力的计算 204

11.3 弯曲与拉伸（压缩）组合变形 206

11.3.1 横向力与轴向力共同作用 206

11.3.2 偏心拉伸（压缩） 208

11.3.3 截面核心 209

11.4 弯曲与扭转组合变形 210

本章小结 214

复习思考题 215

12 压杆稳定 219

12.1 工程实例 219

12.2 细长压杆的临界压力 220

12.2.1 两端铰支细长压杆的临界压力 220

12.2.2 其他支座条件下细长压杆的临界压力 221

12.3 欧拉公式的适用范围，中小柔度杆的临界应力 223

12.3.1 临界应力和柔度 223

12.3.2 欧拉公式的适用范围 224

12.3.3 中柔度压杆的临界应力公式 224

12.3.4 小柔度压杆 225

12.3.5 临界应力总图 226

12.4 压杆的稳定性计算 227

12.5 提高压杆稳定性的措施 231

本章小结 232

复习思考题 232

第三篇 运动学 238

13 刚体的基本运动 238

13.1 点的平面运动 238

13.1.1 矢量法 238

13.1.2 直角坐标法 239

13.1.3 自然坐标法 241

13.2 刚体的平行移动 246

13.3 刚体的定轴转动 247

13.4 转动刚体上各点的速度和加速度 248

13.5 轮系的传动比 249

13.5.1 齿轮传动 250

13.5.2 皮带轮传动 251

13.6 工程应用 252

13.6.1 点的平面运动在工程中的应用 252

13.6.2 刚体的平动和定轴转动在工程中的应用 253

本章小结 255

复习思考题 256

14 刚体平面运动 261

14.1 点的合成运动 261

14.2 刚体平面运动的分解 266

14.3 平面图形上各点的速度 268

14.3.1 速度合成法（基点法） 268

14.3.2 速度投影定理 269

14.3.3 瞬心法 270

14.4 平面图形上各点的加速度 273

14.5 工程应用 274

14.5.1 点的合成运动在工程中的应用 274

14.5.2 平面运动在工程中的应用 276

本章小结 278

复习思考题 278

第四篇 动力学 285

15 动力学基本方程 285

15.1 动力学基本定律 285

15.2 质点的运动微分方程 286

15.2.1 矢径方法 286

15.2.2 直角坐标方法 287

15.2.3 自然坐标方法 287

15.3 刚体绕定轴转动的微分方程转动惯量 290

15.3.1 刚体绕定轴转动的微分方程 290

15.3.2 刚体对轴的转动惯量 291

15.4 工程应用 296

本章小结 300

复习思考题 301

16 达朗伯原理 304

16.1 质点的达朗伯原理 惯性力 304

16.1.1 质点的达朗伯原理 304

16.1.2 惯性力 305

16.2 质点系的达朗伯原理 308

16.3 刚体惯性力系的简化 312

16.3.1 刚体的平动 313

16.3.2 刚体的定轴转动 313

16.3.3 刚体的平面运动 313

16.4 加速平动和匀速转动时的应力分析 314

16.5 工程应用 317

本章小结 319

复习思考题 321

17 动能定理 325

17.1 力的功 325

17.1.1 常力在直线运动中的功 325

17.1.2 变力在曲线运动中的功 326

17.1.3 合力的功 326

17.1.4 几种常见力的功 326

17.1.5 质点系内力的功 329

17.1.6 约束力的功 329

17.2 质点、质点系的动能定理 330

17.2.1 质点和质点系的动能 330

17.2.2 质点和质点系的动能定理 332

17.3 功率功率方程 机械效率 335

17.3.1 功率 335

17.3.2 功率方程 335

17.3.3 机械效率 336

17.4 构件加速平动和匀速转动时的应力分析 337

17.4.1 加速平动构件的动应力计算 337

17.4.2 匀速转动构件的动应力计算 338

17.5 工程应用 339

17.5.1 动能定理应用——简单刚体系统 339

17.5.2 动能定理应用——定常流系统 340

本章小结 342

复习思考题 344

18 动量定理和动量矩定理 347

18.1 动量定理 347

18.1.1 质点的动量定理 347

18.1.2 质点系的动量定理 348

18.2 质心运动定理 350

18.2.1 质心的概念 350

18.2.2 质心运动定理 351

18.2.3 质心运动守恒定理 352

18.3 动量矩定理 354

18.3.1 动量矩 354

18.3.2 刚体的转动惯量和平行移轴定理 355

18.3.3 动量矩定理 357

18.4 工程应用 361

18.4.1 质点系动量定理应用于简单刚体系统 361

18.4.2 质点系动量守恒定理在工程上的应用 364

本章小结 366

复习思考题 368

19 振动 373

19.1 工程实例 373

19.2 质点的自由振动 374

19.2.1 自由振动的力学模型 374

19.2.2 自由振动的微分方程 375

19.2.3 自由振动的等效质量和等效刚度 378

19.2.4 计算固有频率的能量法 379

19.3 质点的阻尼振动 381

19.3.1 阻尼 381

19.3.2 阻尼振动的微分方程 381

19.4 质点的受迫振动 385

19.4.1 受迫振动的微分方程 385

19.4.2 稳态受迫振动 387

19.5 受迫振动下的构件应力计算 392

19.6 振动的消除和利用 394

19.6.1 振动的消除或抑制 394

19.6.2 振动的利用 395

本章小结 395

复习思考题 397

附录一 习题答案 401

附录二 型钢表 411

参考文献 426