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第一篇 静力学 1

引言 1

第1章 静力学基本概念和物体受力分析 2

1.1静力学的基本概念 2

1.1.1刚体的概念 2

1.1.2力的概念 2

1.1.3集中力与均布载荷 3

1.1.4力系 3

1.1.5平衡 4

1.2静力学公理 4

1.2.1力的平行四边形法则（公理一） 4

1.2.2二力平衡公理（公理二） 4

1.2.3加减平衡力系公理（公理三） 5

1.2.4作用和反作用定律（公理四） 7

1.3约束和约束反力 7

1.3.1约束相关概念 7

1.3.2常见的约束类型 8

1.4物体的受力分析和受力图 11

思考题 14

习题 14

第2章 简单力系 17

2.1汇交力系合成与平衡的几何法 17

2.1.1汇交力系合成的几何法 17

2.1.2平面汇交力系平衡的几何条件 18

2.2平面汇交力系合成与平衡的解析法 19

2.2.1力在坐标轴上的投影 20

2.2.2合力投影定理 20

2.2.3平面汇交力系合成的解析法 21

2.2.4平面汇交力系平衡的解析条件 22

2.3力对点之矩与合力矩定理 24

2.3.1力对点之矩的概念 24

2.3.2合力矩定理 25

2.4平面力偶理论 26

2.4.1力偶的概念 26

2.4.2力偶的性质 27

2.4.3平面力偶系的合成 27

2.4.4平面力偶系的平衡条件 27

思考题 28

习题 29

第3章 平面任意力系 32

3.1力的平移定理 32

3.2平面任意力系向一点简化 33

3.2.1平面任意力系向一点简化 33

3.2.2平面一般力系简化结果 34

3.3平面任意力系的平衡条件 36

3.3.1平面一般力系的平衡条件和平衡方程 36

3.3.2平面平行力系的平衡方程 37

3.4静定与超静定问题的概念及物体系统的平衡 40

3.4.1静定与超静定问题 40

3.4.2物体系统的平衡 40

3.5考虑摩擦时的平衡问题 42

思考题 45

习题 45

第4章 空间力系 49

4.1力在空间直角坐标轴上的投影 50

4.1.1力在空间直角坐标轴上的投影 50

4.1.2合力投影定理 51

4.2力对轴的矩 52

4.2.1力对轴之矩 52

4.2.2合力矩定理 53

4.3空间力系的平衡及其应用 53

4.3.1空间力系的简化 53

4.3.2空间力系的平衡方程 54

4.3.3空间任意力系的平衡问题转化为平面问题的解法 55

4.4重心与形心 56

4.4.1物体的重心 56

4.4.2平面图形的形心 57

4.4.3用组合法确定平面组合图形的形心 58

思考题 59

习题 59

第二篇 材料力学 62

引言 62

第5章 轴向拉伸和压缩 66

5.1轴向拉伸与压缩的概念 66

5.2截面法、轴力、轴力图 66

5.2.1内力的概念 66

5.2.2截面法 67

5.2.3轴力与轴力图 68

5.3截面上的应力 70

5.3.1应力的概念 70

5.3.2轴向拉伸或压缩时横截面上的正应力 71

5.3.3轴向拉伸或压缩时斜截面上的正应力 72

5.4轴向拉伸或压缩时的变形及胡克定律 73

5.4.1纵向变形 73

5.4.2胡克定律 73

5.4.3横向变形 74

5.5材料在拉伸与压缩时的机械性能 74

5.5.1低碳钢在拉伸时的机械性质 75

5.5.2其他塑性材料在拉伸时的机械性质 77

5.5.3铸铁在拉伸时的机械性质 77

5.5.4常温静载下压缩时材料的力学性能 77

5.6轴向拉伸或压缩时的强度计算 78

5.6.1失效与许用应力 78

5.6.2强度条件 79

5.7简单拉（压）超静定问题 81

5.7.1简单拉压超静定问题的解法 81

5.7.2温度应力的概念 83

5.7.3装配应力的概念 83

5.8应力集中的概念 84

思考题 85

习题 85

第6章 剪切与挤压 89

6.1剪切的概念与实用计算 89

6.1.1剪切的概念 89

6.1.2剪切的实用计算 90

6.2挤压的概念与实用计算 91

6.2.1挤压的概念 91

6.2.2挤压的实用计算 92

思考题 96

习题 97

第7章 圆轴扭转 99

7.1圆轴扭转的概念 99

7.2扭矩与扭矩图 100

7.2.1外力偶矩的计算 100

7.2.2扭矩与扭矩图 100

7.3纯剪切及剪切胡克定律 104

7.3.1薄壁圆筒扭转试验 104

7.3.2切应力互等定理 105

7.3.3剪切胡克定律 105

7.4圆轴扭转时的应力和强度条件 105

7.4.1圆轴扭转时的应力 105

7.4.2圆轴极惯性矩Ip和抗扭截面模量Wp的计算 108

7.4.3圆轴扭转的强度条件 110

7.5圆轴扭转时的变形和刚度条件 111

7.5.1圆轴扭转时的变形 111

7.5.2圆轴扭转时的刚度条件 112

思考题 114

习题 115

第8章 弯曲内力 118

8.1引言 118

8.1.1弯曲的概念 118

8.1.2梁的支承简化 118

8.1.3梁的分类 119

8.2剪力与弯矩 120

8.2.1剪力和弯矩的概念 120

8.2.2剪力和弯矩符号的规定 121

8.3剪力、弯矩方程与剪力、弯矩图 123

8.3.1剪力和弯矩方程 123

8.3.2剪力和弯矩图 123

8.4弯矩、剪力和载荷集度之间的关系 127

思考题 132

习题 132

第9章 弯曲应力 135

9.1弯曲时的正应力 135

9.1.1梁的纯弯曲概念 135

9.1.2纯弯曲平面假设 135

9.1.3纯弯曲应力 136

9.1.4截面惯性矩的计算 139

9.2横力弯曲时梁横截面上的正应力 141

9.2.1横力弯曲正应力公式 141

9.2.2弯曲正应力的强度条件 142

9.3弯曲切应力简介 145

9.4提高梁弯曲强度的主要措施 147

9.4.1选择合理的截面形状 147

9.4.2合理布置载荷和支座位置 149

思考题 150

习题 150

第10章 弯曲变形 153

10.1弯曲变形的概念 153

10.2梁的挠曲线近似微分方程 154

10.3用积分法求弯曲变形 155

10.4用叠加法求梁的变形 158

10.5简单超静定梁的解法 159

10.6梁的刚度校核和提高刚度的措施 161

10.6.1梁的刚度条件 161

10.6.2提高梁的弯曲刚度的措施 162

思考题 162

习题 162

第11章 应力状态分析和强度理论 165

11.1应力状态的概念 165

11.2平面应力状态分析 166

11.2.1斜截面应力 166

11.2.2应力圆 168

11.2.3平面应力状态主应力 169

11.2.4最大切应力的确定 170

11.3强度理论 171

11.3.1强度理论的概念 171

11.3.2四个强度理论 171

11.3.3单向与纯剪切组合应力状态的强度条件 172

思考题 174

习题 175

第12章 组合变形 177

12.1组合变形的概念与叠加原理 177

12.2拉伸（压缩）与弯曲的组合变形 177

12.3弯曲与扭转的组合 181

思考题 184

习题 185

第13章 压杆稳定 187

13.1压杆稳定的概念 187

13.2细长压杆的临界载荷 187

13.2.1理想压杆的临界载荷 187

13.2.2压杆临界载荷的计算 188

13.3欧拉公式的适用范围和经验公式 189

13.4压杆稳定性校核 193

13.5提高压杆稳定性措施 194

13.5.1选择合理的截面形状 194

13.5.2减小压杆的长度 194

13.5.3改善杆端约束情况 195

13.5.4合理地选用材料 195

思考题 195

习题 196

第三篇 运动学与动力学 198

第14章 点的运动 198

14.1自然法 198

14.1.1点的运动方程 198

14.1.2点的速度 198

14.1.3点的加速度 199

14.2直角坐标法 202

14.2.1点的运动方程 202

14.2.2点的速度 203

14.2.3点的加速度 204

思考题 205

习题 206

第15章 刚体的基本运动 208

15.1刚体平动 208

15.1.1刚体平动概念 208

15.1.2平移刚体上各点的轨迹、速度、加速度特征 208

15.2刚体的定轴转动 209

15.2.1转动方程 210

15.2.2角速度 210

15.2.3角加速度 210

15.3定轴转动刚体上点的速度和加速度 212

15.3.1定轴转动刚体上点的运动方程 212

15.3.2定轴转动刚体上点的速度 212

15.3.3定轴转动刚体上点的加速度 212

思考题 215

习题 215

第16章 点的合成运动 217

16.1点的合成运动的概念 217

16.2点的速度合成定理 217

思考题 219

习题 220

第17章 刚体的平面运动 222

17.1刚体平面运动的运动分解 222

17.2平面图形上点的速度 223

思考题 226

习题 226

第18章 质点和刚体动力学基础 229

18.1动力学基本定律 229

18.1.1第一定律（惯性定律） 229

18.1.2第二定律（力与加速度关系定律） 229

18.1.3第三定律（作用与反作用定律） 230

18.2质点运动微分方程 230

18.2.1直角坐标形式的质点运动微分方程 230

18.2.2自然坐标形式的质点运动微分方程 231

18.3刚体定轴转动微分方程和转动惯量 233

18.3.1刚体定轴转动的微分方程 233

18.3.2刚体的转动惯量 234

思考题 238

习题 239

第19章 动能定理 241

19.1力的功、功率和机械效率 241

19.1.1力的功 241

19.1.2常见力的功 242

19.1.3功率和机械效率 244

19.2动能和动能定理 246

19.2.1动能 246

19.2.2动能定理 249

思考题 253

习题 253

第20章 动静法 256

20.1惯性力与质点的达朗贝尔原理 256

20.1.1惯性力的概念 256

20.1.2质点的达朗贝尔原理 257

20.2刚体的惯性力简化及轴承反力 258

20.2.1刚体平动 258

20.2.2刚体绕定轴转动 258

20.2.3轴承的动反力 259

思考题 260

习题 260

附录Ⅰ常用图形的几何性质 263

附录Ⅱ型钢表 264

附录Ⅲ习题答案 268

参考文献 274