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上篇 工程力学部分 1

第一章 绪论 1

第一节 工程力学的研究对象及其任务 1

第二节 工程力学的力学模型和研究方法 2

一、工程力学的力学模型 2

二、工程力学的研究方法 3

第三节 杆件变形的基本形式 4

本章小结 5

课后练习题 5

第二章 静力学基本知识 6

第一节力、力系、荷载 6

一、力 6

二、力系 7

三、荷载 7

第二节 静力学公理 8

一、二力平衡公理 8

二、加减平衡力系公理 9

三、力的平行四边形法则 9

四、作用与反作用公理 10

第三节 力矩与力偶 10

一、力矩 10

二、力偶 12

三、力偶矩 12

四、力偶的三要素 13

五、力偶的基本性质 13

六、力的平移定理 13

第四节 约束和约束反力 15

一、柔体约束 15

二、光滑接触面约束 15

三、光滑圆柱铰链约束 16

四、固定端约束 17

五、链杆约束 18

第五节 物体的受力分析 18

一、受力图 18

二、单个物体的受力分析 19

三、物体系统的受力分析 20

本章小结 22

课后练习题 22

第三章 平面力系的合成与平衡 26

第一节 平面汇交力系 26

一、平面汇交力系合成与平衡的几何法 26

二、平面汇交力系合成与平衡的解析法 28

第二节 平面力偶系 31

一、平面力偶系的合成 31

二、平面力偶系的平衡条件 32

第三节 平面一般力系的简化 33

一、平面一般力系向作用面内任意一点的简化 33

二、平面一般力系的简化结果分析 34

第四节 平面一般力系的平衡条件及应用 36

一、平衡条件和平衡方程 36

二、平衡方程的应用 37

三、物体系统的平衡 39

四、静定与超静定问题 42

本章小结 43

课后练习题 44

第四章 轴向拉伸与压缩 52

第一节 轴向拉（压）时横截面上的内力 52

一、轴力的计算 53

二、轴力图 55

第二节 轴向拉（压）时截面上的应力 55

一、应力的概念 55

二、轴向拉（压）时横截面上的正应力 56

三、轴向拉（压）时斜截面上的应力 57

第三节 轴向拉（压）时的变形计算 59

一、纵向变形和横向变形 59

二、胡克定律 59

第四节 材料在拉伸和压缩时的力学性能 60

一、材料拉伸时的力学性能 61

二、材料压缩时的力学性能 63

三、两类材料力学性能的比较 65

第五节 轴向拉（压）时的强度计算 65

一、许用应力与安全系数 65

二、强度条件 66

三、强度条件的应用 66

第六节 应力集中的概念 68

一、应力集中的概念 68

二、应力集中对构件强度的影响 68

本章小结 69

课后练习题 69

第五章 剪切和挤压 74

第一节 概述 74

第二节 剪切和挤压的实用计算 75

一、剪切的实用计算 75

二、挤压的实用计算 76

第三节 剪切胡克定律与切应力互等定理 79

一、剪切胡克定律 79

二、切应力互等定理 79

本章小结 80

课后练习题 80

第六章 扭转 82

第一节 扭转的概念 82

一、扭转的受力特点和变形特点 82

二、外力偶矩的计算 82

第二节 圆轴扭转时横截面上的内力——扭矩 83

一、扭矩的计算 83

二、扭矩图 84

第三节 圆轴扭转时横截面上的应力 86

第四节 圆轴扭转时的强度计算 90

第五节 矩形截面杆扭转时的应力简介 91

一、非圆截面杆扭转问题的概述 91

二、矩形截面杆的扭转 92

本章小结 94

课后练习题 94

第七章 截面的几何性质 98

第一节 重心和静矩 98

一、重心 98

二、静矩 101

三、静矩和形心 101

四、组合图形的静矩和形心位置计算 102

第二节 惯性矩、极惯性矩和惯性积 104

一、惯性矩及简单图形的惯性矩 104

二、极惯性矩 106

三、惯性积 106

第三节 惯性矩的平行移轴公式 108

一、平行移轴公式 108

二、组合图形惯性矩计算 109

本章小结 111

课后练习题 111

第八章 梁的内力 114

第一节 梁的弯曲 114

一、弯曲变形的概念 114

二、平面弯曲的概念 115

第二节 梁的内力——剪力和弯矩 115

一、剪力和弯矩的概念 115

二、剪力和弯矩的正负号规定 116

三、计算剪力和弯矩的规律 118

第三节 剪力图和弯矩图 119

一、剪力图和弯矩图 119

二、剪力图和弯矩图的绘制步骤 120

第四节 剪力图、弯矩图的作图规律 124

一、剪力、弯矩与荷载集度间的关系 124

二、剪力图和弯矩图的规律 125

第五节 叠加法绘制弯矩图 128

一、叠加原理 128

二、叠加法绘制弯矩图 128

本章小结 131

课后练习题 131

第九章 梁的应力及强度计算 135

第一节 纯弯曲梁横截面上的正应力 135

一、纯弯曲时正应力公式推导 136

二、弯曲正应力公式的适用条件 138

第二节 梁横截面上的切应力 139

一、矩形截面梁横截面上的切应力 140

二、工字形截面梁的切应力 140

三、圆形截面梁横截面上的最大切应力 141

第三节 梁的抗弯强度计算 143

一、弯曲正应力的强度计算 143

二、梁的切应力强度校核 147

第四节 提高梁抗弯强度的措施 148

一、降低最大弯矩值的措施 148

二、选择合理的截面形状 149

第五节 梁的应力状态 151

一、应力状态的概念 151

二、平面应力状态的数解法——斜截面上的应力计算公式 152

三、平面应力状态的图解法——应力圆法 154

四、梁的主应力迹线 156

五、应力现象分析 157

本章小结 159

课后练习题 159

第十章 组合变形 164

第一节 组合变形的概念 164

一、组合变形的概念 164

二、组合变形的解题方法 164

第二节 斜弯曲 165

一、正应力计算 165

二、桁架的分类 249

第二节 平面桁架的数解法 250

一、结点法 250

二、截面法 253

三、截面法和结点法的联合应用 254

第三节 桁架外形与受力性能的比较 255

一、平行弦桁架 256

二、抛物线形桁架 256

三、三角形桁架 256

第四节 组合结构 257

本章小结 258

课后练习题 259

第十七章 静定结构的位移计算 263

第一节 结构位移概述 263

一、位移概述 263

二、计算结构位移的目的 264

三、结构位移计算基础 264

第二节 虚功原理及虚功方程 265

一、功的概念及其计算 265

二、实功和虚功 266

三、虚功原理 267

四、虚功方程 268

五、虚功原理的应用 269

第三节 单位荷载法 269

一、单位荷载法 269

二、结构位移的计算公式 270

第四节 静定结构在荷载作用下的位移计算 272

一、积分法 272

二、图乘法 279

第五节 温度改变、制造误差、支座位移引起的结构位移计算 292

一、温度改变引起的位移 292

二、制造误差引起的位移 294

三、支座位移引起的结构位移 295

第六节 弹性结构的互等定理 297

一、功的互等定理 297

二、位移互等定理 298

三、反力互等定理 299

四、反力与位移互等定理 299

本章小结 300

课后练习题 300

第十八章 力法 305

第一节 超静定结构概述 305

一、超静定结构 305

二、超静定结构的类型 306

三、超静定结构的超静定次数 307

第二节 力法的几个基本点 309

一、力法的基本思路 309

二、力法的基本未知量 309

三、力法的基本结构 309

四、力法的基本方程 310

五、力法的基本原理 310

第三节 力法典型方程 312

第四节 荷载作用下各种超静定结构的力法计算 313

一、力法的解题步骤 313

二、力法计算举例 314

第五节 对称性的利用 320

一、结构的对称性和荷载的对称性 320

二、对称性利用之一：选取对称的基本结构进行计算 321

三、对称性利用之二：选取半边结构进行计算 323

第六节 温度改变和支座位移时超静定结构的内力计算 325

一、温度变化时的内力计算 325

二、支座位移时的内力计算 327

第七节 超静定结构的位移计算和最后内力图的校核 328

一、超静定结构的位移计算 328

二、超静定结构最后内力图的校核 330

第八节 超静定结构与静定结构的比较 332

本章小结 333

课后练习题 333

第十九章 超静定拱的计算 338

第一节 两铰拱的计算 338

第二节 无铰拱的计算 341

一、弹性中心法 341

二、系数和自由项的简化 342

三、内力计算 343

第三节 温度改变和混凝土收缩对无铰拱的影响 345

一、温度改变的影响 345

二、混凝土收缩的影响 346

第四节 支座移动对无铰拱的影响 347

本章小结 348

课后练习题 348

第二十章 位移法及应用 350

第一节 位移法适用范围及基本概念 350

第二节 位移法基本未知量和基本体系的确定 352

一、结点独立角位移的确定 352

二、结点独立线位移的确定 352

三、位移法的基本体系 352

第三节 等截面直杆转角位移方程 355

一、两端固定的等截面直杆 356

二、一端固定一端铰支的等截面直杆 356

三、一端固定一端滑动的等截面直杆 356

第四节 位移法典型方程 358

第五节 位移法的应用 360

一、仅有结点独立角位移的结构 360

二、仅有结点独立线位移的结构 362

三、既有独立结点角位移又有独立线位移的结构 363

本章小结 365

课后练习题 365

第二十一章 力矩分配法 369

第一节 力矩分配法的适用范围及其基本概念 369

一、转动刚度（S） 369

二、分配系数（μ） 370

三、传递系数（C） 370

第二节 单结点的力矩分配法 371

第三节 多结点的力矩分配法 374

本章小结 380

课后练习题 380

第二十二章 影响线及其应用 384

第一节 影响线的概念 384

第二节 我国公路和铁路的标准荷载制 385

第三节 静力法绘制单跨静定梁的影响线 386

一、简支梁的影响线 386

二、外伸梁的影响线 388

三、内力图与内力影响线的区别 389

第四节 机动法绘制多跨静定梁的影响线 389

一、机动法的基本原理 390

二、机动法绘制多跨静定梁影响线 390

第五节 结点荷载作用下的影响线 391

第六节 影响线的应用 392

一、利用影响线求固定荷载作用下的量值 392

二、利用影响线确定最不利荷载位置 394

第七节 简支梁的绝对最大弯矩 398

第八节 简支梁的内力包络图 400

第九节 连续梁的影响线及其应用简介 402

本章小结 403

课后练习题 403

附录 408

附录一 课后练习题参考答案 408

附录二 土木工程力学课程参考教学要求 427

附录三 型钢表 431

参考文献 441