材料力学 第2版PDF电子书下载

目录 1

基础篇 1

第1章　基本概念 1

§1-1　什么是“材料力学” 1

§1-2　材料力学发展简史 5

§1-3　变形体及其理想化 7

§1-4　各向同性与各向异性弹性体 10

§1-5　弹性体受力与变形特征 11

1-6-1　应力——分布内力集度 14

§1-6　应力、应变及其相互关系 14

1-6-2　应力与内力分量之间的关系 15

1-6-3　应变——一点变形程度的度量 15

1-6-4　应力与应变之间的物性关系 16

§1-7　工程结构与构件 16

1-7-1　弹性体的几何分类 16

1-7-2　工程结构与构件 17

§1-8　杆件受力与变形的几种形式 17

1-8-1　轴向拉伸（或压缩） 17

1-8-4　弯曲 18

1-8-3　扭转 18

1-8-2　剪切 18

1-8-5　组合受力与变形 19

§1-9　结论与讨论 19

1-9-1　关于刚体与变形体模型 19

1-9-2　刚体静力学概念与原理在材料力学中的可用性与限制性 20

习题 20

2-1-1 内力主矢与主矩 23

2-1-2　内力分量 23

§2-1 内力与内力分量 23

第2章　杆件的内力与内力图 23

2-1-3　内力分量的正负号规则 24

§2-2　外力与内力之间的相依关系 25

2-2-1　弹性体的平衡原理 25

2-2-2　截面法 25

2-2-3　杆件内力变化的一般规律 26

2-2-4　控制面 26

2-2-5　平衡微分方程 26

§2-3　杆件的内力图 28

2-3-1 轴力图 28

2-3-2　扭矩图 29

2-3-3　剪力图与弯矩图 30

§2-4　刚架的内力图 36

§2-5　结论与讨论 38

2-5-1　关于杆件内力分析的几点结论 38

2-5-2　力系简化在确定控制面上内力时的应用 38

2-5-3　重视对平衡微分方程的理解和应用 40

2-5-4　叠加原理的应用限制 40

习题 41

第3章　最简单的材料力学问题 46

§3-1 轴向载荷作用下杆件横截面上的应力 46

3-2-1 强度设计准则、安全因数与许用应力 50

§3-2　最简单的强度问题 50

3-2-2　三类强度问题 51

3-2-3　强度计算举例 51

§3-3　轴向载荷作用下的变形分析与计算 54

3-3-1　绝对变形 弹性模量 54

3-3-2　相对变形 正应变 55

3-3-3　横向变形与泊松比 56

§3-4　轴向载荷作用下材料的力学性能 58

3-4-1　轴向拉伸时的应力-应变曲线 58

3-4-2　弹性力学性能 59

3-4-3　极限应力值——强度指标 60

3-4-4　韧性指标 61

3-4-5　轴向压缩时材料的力学性能 63

§3-5　结论与讨论 63

3-5-1　轴向拉伸及压缩应力和变形公式的应用条件 63

3-5-2　加力点附近区域的应力分布 64

3-5-3　应力集中的概念 65

3-5-4　卸载、再加载时材料的力学行为 66

习题 67

§4-1 与应力分析相关的截面图形几何性质 72

第4章　弹性杆件横截面上的正应力分析 72

4-1-1　静矩、形心及其相互关系 74

4-1-2　惯性矩、极惯性矩、惯性半径 75

4-1-3　主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩的概念 77

§4-2　平面弯曲时梁横截面上的正应力 79

4-2-1 梁弯曲的若干定义与概念 80

4-2-2　纯弯曲时梁横截面上正应力分析 81

4-2-3　弯曲正应力公式的应用与推广 87

§4-3　斜弯曲时梁横截面上的正应力 91

4-3-1　产生斜弯曲的加载条件 91

4-3-3　最大正应力 92

4-3-2　叠加法确定斜弯曲时横截面上的正应力 92

§4-4　弯矩与轴力同时作用时杆件横截面上的正应力 94

§4-5　基于最大正应力的强度计算 97

4-5-1　基于最大正应力的强度条件 97

4-5-2　强度计算步骤 98

4-5-3　强度计算举例 98

§4-6　结论与讨论 107

4-6-1 弯曲正应力公式应用中的几个问题 107

4-6-2　对称性验证平面假定的正确性 107

4-6-4　关于形心和形心主轴 108

4-6-3　关于截面的惯性矩 108

4-6-5　关于中性轴的讨论 109

4-6-6　提高梁强度的措施 111

习题 113

第5章 弹性杆件横截面上的切应力分析 119

§5-1　切应力互等定理　剪切胡克定律 119

5-1-1　切应力互等定理 120

5-1-2　剪切胡克定律 120

§5-2　圆轴扭转时横截面上的切应力分析 121

5-2-1　平面假定与切应变分布规律 121

5-2-2　横截面上的切应力分布 122

5-2-3 圆轴扭转时扭转角变化率以及横截面上的切应力表达式 123

5-2-4　最大切应力与扭转截面系数 124

§5-3　薄壁截面梁弯曲时横截面上的切应力流与弯曲中心 126

5-3-1 切应力流 126

5-3-2　弯曲中心 129

§5-4　薄壁截面梁的弯曲切应力公式推广应用到实心截面梁 131

5-4-1　宽度和高度分别为b和h的矩形截面 131

5-4-2　直径为d的圆截面 131

5-4-4　工字形截面 132

§5-5　基于最大切应力的强度计算 132

5-4-3 内、外直径分别为d、D的圆环截面 132

§5-6　结论与讨论 134

5-6-1　矩形截面杆扭转时横截面上的切应力 134

5-6-2　横向载荷作用下开口薄壁杆件扭转变形 136

5-6-3　实心截面梁弯曲切应力的误差分析 137

5-6-4　实心截面细长梁弯曲正应力与弯曲切应力的量级比较 137

5-6-5　薄壁截面梁与实心截面梁上外力简化时简化中心的不同选择 138

习题 139

第6章　应力状态分析 145

§6-1　一点处应力状态的描述及其分类 145

6-2-1　正负号规则 147

§6-2　平面应力状态的应力分析 147

6-2-2　微元的局部平衡 148

6-2-3　不同坐标系中应力状态的表达形式 148

§6-3　主应力、主方向与面内最大切应力 149

6-3-1 主平面、主应力与主方向 149

6-3-2　平面应力状态的三个主应力 150

6-3-3　用主应力表示的应力状态 150

6-3-4　面内最大切应力 150

6-4-1　应力圆方程 151

§6-4　类比法的应用——平面应力状态的应力圆 151

6-4-2　应力圆的画法 152

6-4-3　应力圆的应用 152

§6-5　三向应力状态的特例分析 154

6-5-1　三组特殊的方向面 154

6-5-2　三向应力状态的应力圆 155

6-5-3　一点处的最大切应力 155

§6-6 一般应力状态下各向同性材料的应力-应变关系 160

6-6-1　广义胡克定律 160

6-6-2　各向同性材料各弹性常数之间的关系 161

6-7-1　总应变能密度 165

§6-7　一般应力状态下的应变能密度 165

6-7-2　体积改变能密度与畸变能密度 166

§6-8　结论与讨论 167

6-8-1　关于应力状态的几点重要结论 167

6-8-2　平衡方法是分析应力状态最重要、最基本的方法 167

6-8-3 怎样将应力圆作为思考和分析问题的重要工具，求解复杂的应力状态问题 168

6-8-4　关于应力状态的不同的表示方法 168

6-8-5　正确应用广义胡克定律 169

习题 169

§7-1　构件失效概念与失效分类 174

第7章 一般应力状态下的强度失效分析与设计准则 174

§7-2　强度失效判据与设计准则概述 175

§7-3　屈服准则 176

7-3-1　最大切应力准则 176

7-3-2　畸变能密度准则 177

§7-4　断裂准则 178

7-4-1　断裂失效的三种类型 178

7-4-2　最大拉应力准则 178

§7-5　强度失效判据与设计准则的应用 179

7-6-2　关于设计准则的应用 184

§7-6　结论与讨论 184

7-6-1　关于强度失效的几点结论 184

7-6-3　关于安全因数的确定 185

习题 186

第8章 复杂情形下的强度设计 189

§8-1　强度设计原则与设计过程 189

8-1-1　强度设计准则 189

8-1-2　强度设计过程 190

8-1-3　强度设计内容 190

8-2-1 弯曲时的可能危险面 191

§8-2　复杂情形下弯曲构件的强度设计 191

8-2-2　弯曲时的可能危险点 192

8-2-3　三类危险点的应力状态与设计准则的应用 193

8-2-4　弯曲许用应力 195

§8-3　一般情形下弯曲构件的强度设计过程与应用举例 196

8-3-1　弯曲强度设计过程 196

8-3-2　应用举例 197

§8-4　轴的静载强度设计 204

§8-5　圆柱形薄壁容器强度设计简述 208

§8-6　连接件的工程假定计算 210

8-6-1　剪切假定计算 210

8-6-2　挤压假定计算 211

8-6-3　焊缝假定计算 213

§8-7　结论与讨论 215

8-7-1　关于构件强度计算的模型 215

8-7-2　注意综合应用基本概念与基本理论处理工程构件的强度问题 215

习题 216

第9章　弹性杆件的位移分析与刚度设计 224

§9-1　变形与位移的相依关系 224

9-1-1　应力分析中得到的结论——杆件微段变形 224

9-1-2　总体变形与位移 226

§9-2　圆轴扭转时的变形及刚度条件 230

§9-3　确定梁挠度的积分法 232

§9-4　叠加法确定梁的挠度与转角 236

9-4-1 叠加法应用于多个载荷作用的情形 236

9-4-2　叠加法应用于间断性分布载荷作用的情形 241

§9-5　梁的刚度计算 243

9-5-1　刚度计算的工程意义 243

9-5-2　梁的刚度条件 244

§9-6　简单的静不定问题 246

9-6-1　多余约束与静不定次数 246

9-6-3　拉压静不定问题 247

9-6-2　求解静不定问题的基本方法 247

9-6-4　扭转静不定问题 249

9-6-5　简单的静不定梁 250

§9-7　结论与讨论 254

9-7-1　小挠度微分方程的适用条件 254

9-7-2　关于变形和位移的相依关系 254

9-7-3　关于梁的连续光滑曲线 255

9-7-4　关于求解静不定问题的讨论 256

9-7-5　关于静不定结构特性的讨论 256

9-7-6　提高刚度的途径 257

习题 258

第10章 压杆的弹性稳定性分析与稳定性设计 266

§10-1　弹性体平衡状态稳定性的基本概念 266

10-1-1 弹性稳定性的静力学判别准则 266

10-1-2　弹性压杆的平衡状态及分叉屈曲 267

§10-2　确定压杆临界载荷的平衡方法 268

10-2-1　两端铰支的压杆 268

10-2-2　其他刚性支承条件下的压杆 270

§10-3　临界应力与临界应力总图 271

10-3-1 临界应力与长细比的概念 271

10-3-3　三类压杆的临界应力公式 272

10-3-2　三类不同压杆的不同失效形式 272

10-3-4　临界应力总图与λp、λs值的确定 273

§10-4　弹性屈曲的实验验证 277

10-4-1　试样 277

10-4-2　加载与位移测量装置 277

10-4-3　实验结果与非线性理论结果的比较 277

§10-5　压杆稳定性设计的安全因数法 279

10-5-1　稳定性设计内容 279

10-5-2　安全因数法与稳定性安全条件 279

10-5-4　应用举例 280

10-5-3　稳定性设计过程 280

§10-6　结论与讨论 283

10-6-1　稳定性问题的特点 283

10-6-2　要重视压杆稳定性分析与稳定性设计 284

10-6-3　要正确应用欧拉公式 286

10-6-4　其他形式的屈曲问题 286

10-6-5　提高压杆承载能力的途径 288

习题 289

11-1-1　作用在弹性杆件上的力所作的常力功和变力功 295

§11-1　基本概念 295

第11章　材料力学中的能量法 295

专题篇 295

11-1-2　杆件的弹性应变能 296

§11-2　互等定理 298

11-2-1　功的互等定理 298

11-2-2　位移互等定理 300

§11-3　应用于弹性杆件的虚位移原理 302

11-3-1　应用于弹性构件的虚位移原理 302

11-3-2　必要条件的证明 302

11-3-3　虚位移模式的多样性 304

§11-4　计算位移的莫尔积分 305

§11-5　直杆莫尔积分的图乘法 308

§11-6　结论与讨论 314

11-6-1　关于单位力的讨论 314

11-6-2　应用图乘法时弯矩图的另一种画法 314

习题 316

第12章　动载荷与疲劳强度概述 320

§12-1 等加速度直线运动时构件上的惯性力与动应力 321

§12-2　旋转构件的受力分析与动应力计算 322

12-3-2　机械能守恒定律的应用 326

12-3-1　计算冲击载荷所用的基本假定 326

§12-3　构件上的冲击载荷与冲击应力计算 326

12-3-3　冲击时的动荷系数 328

§12-4　疲劳强度概述 330

12-4-1　交变应力的名词和术语 330

12-4-2　疲劳失效特征 332

§12-5　疲劳极限与应力-寿命曲线 334

§12-6　影响疲劳寿命的因素 336

12-6-1 应力集中的影响——有效应力集中因数 336

12-6-3　表面加工质量的影响——表面质量因数 337

12-6-2　零件尺寸的影响——尺寸因数 337

§12-7　基于无限寿命的疲劳强度设计方法 338

12-7-1　构件寿命的概念 338

12-7-2　无限寿命设计方法——安全因数法 339

12-7-3　等幅对称应力循环下的工作安全因数 339

12-7-4　等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 340

§12-8　基于累积损伤概念的有限寿命估算 340

12-8-1　基本概念 340

12-8-2　线性累积损伤理论——迈因纳准则 341

12-8-3　周期性变幅交变应力时的疲劳寿命估算 343

12-9-1 不同情形下动荷系数具有不同的形式 345

§12-9　结论与讨论 345

12-9-2　运动物体突然制动或突然刹车的动载荷与动应力 346

12-9-3　提高构件疲劳强度的途径 346

习题 347

第13章 复合材料的力学性能简介 351

§13-1 引言 351

§13-2　单层纤维复合材料的弹性模量 352

13-2-1 垂直于纤维方向的弹性模量 353

13-2-2　平行于纤维方向的弹性模量 354

13-3-1 复合材料的名义应力与纤维和基体中的实际应力 356

§13-3　纤维增强效应 356

13-3-2　增强效应 357

§13-4　结论与讨论 358

13-4-1　结论 358

13-4-2　两点讨论 358

习题 359

第14章 聚合物的粘弹性行为与伪弹性设计方法 361

§14-1　引言 361

§14-2　聚合物的粘弹性行为 362

14-2-1　基本概念 362

14-2-2　两种基本元件 363

14-2-4　并联模型 364

14-2-3　串联模型 364

14-2-5　应用举例 365

§14-3　粘弹性构件的伪弹性设计方法 367

14-3-1　等应变线与等时线 367

14-3-2　伪弹性设计方法 368

14-3-3　应用举例 368

§14-4　结论与讨论 369

14-4-1　结论 369

14-4-3　各种粘弹性模型处理问题的范围 370

14-4-2　关于粘弹性模型与本构方程 370

习题 371

附录A 型钢规格表 373

附录B 习题答案 391

附录C　索引 398

主要参考文献 404

Introduction 405

Contents 407

主编简介 420