材料力学基础PDF电子书下载

第1章 材料力学基本知识 1

1.1 材料力学的任务 1

1.1.1 材料力学的研究对象 1

1.1.2 材料力学的研究内容 3

1.2 材料力学的基本假设 4

1.2.1 连续性假设 5

1.2.2 均匀性假设 5

1.2.3 各向同性假设 5

1.3 外力和内力 6

1.3.1 外力 6

1.3.2 内力 6

1.3.3 截面法 8

1.4 应力和应变 9

1.4.1 应力 9

1.4.2 线应变 10

1.4.3 切应变 11

1.4.4 应力应变关系 12

1.5 思考与讨论 13

1.5.1 材料力学模型 13

1.5.2 材料力学分析方法 13

1.5.3 材料力学内力 14

1.5.4 旗杆的设计和强度分析 14

习题1 15

第2章 轴向拉伸与压缩 16

2.1 轴向拉伸与压缩杆件及实例 16

2.2 拉压杆横截面上的内力和轴力图 18

2.2.1 拉压杆横截面上的内力 18

2.2.2 轴力图 18

2.3 拉压杆的应力 21

2.3.1 拉压杆横截面上的应力 21

2.3.2 拉压杆斜截面上的应力 23

2.3.3 杆端区域的应力分布 24

2.3.4 应力集中 25

2.4 材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能 26

2.4.1 试件和设备 26

2.4.2 低碳钢拉伸时的力学性能 27

2.4.3 铸铁拉伸时的力学性能 30

2.4.4 其他塑性材料拉伸时的力学性能 31

2.4.5 低碳钢在压缩时的力学性能 31

2.4.6 铸铁在压缩时的力学性能 32

2.5 许用应力 安全系数 强度条件 32

2.5.1 许用应力与安全系数 32

2.5.2 强度条件 34

2.6 拉压杆的变形 36

2.6.1 沿杆件轴线的轴向变形 36

2.6.2 横向变形 37

2.6.3 变截面杆的伸长变形 37

2.7 拉压杆超静定问题 39

2.7.1 超静定的概念和解法 39

2.7.2 温度应力 42

2.8 思考与讨论 43

2.8.1 复合材料等截面直杆的轴向拉伸 43

2.8.2 拔河绳的拉伸强度 44

2.8.3 断缆事故的对策 44

2.8.4 塑性和脆性材料的力学性能比较 45

习题2 45

第3章 剪切 51

3.1 剪切的概念和工程实例 51

3.2 剪切的实用计算 53

3.3 挤压的实用计算 54

3.4 思考与讨论 58

3.4.1 连接件的简化计算 58

3.4.2 综合处理工程构件的强度 59

习题3 59

第4章 扭转 62

4.1 扭转的概念和工程实例 62

4.2 扭矩和扭矩图 63

4.2.1 外力偶矩 63

4.2.2 扭矩 64

4.2.3 扭矩图 65

4.3 圆轴扭转时的应力 67

4.3.1 变形几何关系 67

4.3.2 切应力互等定理和物理关系 68

4.3.3 静力学关系 69

4.3.4 横截面上的切应力表达式 70

4.4 圆轴扭转时的破坏和强度条件 71

4.4.1 扭转实验与扭转破坏现象 71

4.4.2 圆轴扭转时的强度条件 72

4.5 圆轴扭转时的变形和刚度条件 74

4.5.1 圆轴扭转时的变形 74

4.5.2 圆轴扭转时的刚度条件 74

4.6 简单静不定轴 77

4.7 非圆截面轴扭转简介 79

4.7.1 矩形与椭圆等非圆实心截面轴扭转 80

4.7.2 薄壁杆扭转 81

4.8 思考与讨论 83

4.8.1 圆轴扭转的切应力和扭矩的关系 83

4.8.2 复合材料圆轴的扭转 83

4.8.3 闭口和开口薄壁圆管的强度比较 84

习题4 84

第5章 弯曲内力 89

5.1 弯曲的概念和工程实例 89

5.1.1 梁的弯曲 89

5.1.2 平面弯曲 90

5.1.3 梁的计算简图 90

5.1.4 静定梁的基本形式 91

5.2 剪力和弯矩 91

5.2.1 剪力FS和弯矩M 91

5.2.2 剪力FS和弯矩M的符号规定 92

5.2.3 剪力和弯矩的求法 93

5.3 剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图 94

5.4 载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系 96

5.4.1 剪力、弯矩与分布载荷集度之间的微分关系 96

5.4.2 剪力、弯矩与分布载荷集度之间的积分关系 97

5.4.3 不同载荷作用下梁段的剪力图和弯矩图的形状 97

5.4.4 弯矩极值位置和弯矩极值大小 100

5.4.5 剪力图和弯矩图的画法 100

5.5 思考与讨论 103

习题5 104

第6章 弯曲应力 111

6.1 纯弯曲时的正应力 111

6.1.1 变形现象与平面假设 111

6.1.2 正应力分布规律 112

6.1.3 弯曲正应力 113

6.2 横力弯曲时的正应力及弯曲正应力强度条件 114

6.2.1 最大正应力 114

6.2.2 梁的正应力强度条件 115

6.3 梁的切应力及强度条件 119

6.3.1 矩形截面梁横截面上的切应力 119

6.3.2 工字型截面梁横截面上的切应力 121

6.3.3 圆形、圆环形截面梁横截面上的切应力 121

6.3.4 梁的切应力强度条件 122

6.4 提高梁强度的主要措施 123

6.4.1 合理布置梁上的载荷和合理安排梁的支承 123

6.4.2 选用合理的截面形状 125

6.4.3 合理利用材料的性能 126

6.4.4 采用变截面梁 126

6.5 思考与讨论 127

6.5.1 高架桥裂纹位置问题 127

6.5.2 三板搭桥问题 128

习题6 128

第7章 弯曲变形 134

7.1 挠度和转角的概念 134

7.2 挠曲线近似微分方程 135

7.3 计算梁变形的积分法 136

7.4 计算梁变形的叠加法 139

7.4.1 叠加法 139

7.4.2 逐段分析法 141

7.4.3 基于逐段刚化的叠加法 142

7.5 梁的刚度条件和提高弯曲刚度的措施 142

7.5.1 梁的刚度条件 142

7.5.2 提高梁的刚度的措施 144

7.6 简单静不定梁 144

7.7 思考与讨论 147

7.7.1 梁的位移分析的工程意义 147

7.7.2 生活实例探讨 148

习题7 149

第8章 应力状态分析与强度理论 152

8.1 应力状态的概念 152

8.2 平面应力状态分析 154

8.2.1 斜截面上的应力 154

8.2.2 应力圆的绘制与应用 155

8.3 极值应力与主应力 157

8.3.1 主应力和主方向 157

8.3.2 最大切应力 158

8.3.3 纯剪切状态的最大应力 159

8.4 三向应力状态下的最大应力 159

8.5 广义胡克定律 161

8.6 复杂应力状态下的强度理论 162

8.6.1 最大拉应力理论（第一强度理论） 162

8.6.2 最大拉应变理论（第二强度理论） 163

8.6.3 最大切应力理论（第三强度理论） 163

8.6.4 形状改变比能理论（第四强度理论） 164

8.6.5 单向与纯剪切组合应力状态的强度条件 165

8.7 思考与讨论 168

8.7.1 应力概念的再认识 168

8.7.2 如何建立一点的应力状态并应用 168

习题8 170

第9章 组合变形 175

9.1 组合变形的概念 175

9.2 斜弯曲 176

9.3 拉伸（压缩）与弯曲组合变形 177

9.4 弯曲与扭转组合变形 180

9.5 思考与讨论 185

9.5.1 复杂荷载处理方法 185

9.5.2 归纳组合变形的解题步骤 186

习题9 187

第10章 压杆稳定 190

10.1 压杆稳定的概念 190

10.2 细长压杆的临界压力 191

10.2.1 两端铰支压杆的临界压力 191

10.2.2 其他约束情况压杆的临界压力 192

10.3 压杆的临界应力 194

10.4 压杆的稳定计算 196

10.5 提高压杆承载能力的措施 199

10.5.1 影响压杆承载能力的因素 199

10.5.2 工程中提高压杆承载能力的常见措施 200

习题10 204

第11章 动载荷 208

11.1 构件做等加速直线运动或匀速转动时的动应力计算 208

11.1.1 动应力分析中的动静法 208

11.1.2 等加速运动构件中的动应力分析 208

11.1.3 匀速转动构件内的动应力分析 209

11.2 构件受冲击载荷作用时的动应力计算 210

11.2.1 杆件受冲击时的应力和变形 210

11.2.2 提高构件抗冲能力的措施 214

11.3 交变应力和疲劳破坏的概念 214

11.4 交变应力的特性和疲劳极限 216

11.5 材料的力学性能进一步探讨 217

11.5.1 冲击韧度 218

11.5.2 蠕变与松弛 219

习题11 220

第12章 能量法 224

12.1 外力功、应变能与克拉比隆定理 224

12.1.1 计算外力功的基本公式 224

12.1.2 克拉比隆定理 225

12.1.3 应变能的一般表达式 225

12.2 单位荷载法 227

12.3 静不定问题分析 231

12.4 思考与讨论 235

12.4.1 应变能与加载次序无关 235

12.4.2 互等定理的论证 236

习题12 237

附录A 静力学平衡问题 241

A.1 静力学基本概念和公理 241

A.1.1 力 241

A.1.2 力矩 242

A.1.3 力偶 242

A.1.4 静力学公理 243

A.2 物体的受力分析 245

A.2.1 约束与约束反力 245

A.2.2 画受力图 248

A.3 力系的简化 249

A.3.1 平面汇交力系的简化 249

A.3.2 平面力偶系的简化 251

A.3.3 力线平移定理 251

A.3.4 平面任意力系的简化、主矢和主矩 252

A.4 力系的平衡 255

A.4.1 空间力系的平衡 255

A.4.2 平面任意力系的平衡 256

A.4.3 物体系的平衡 258

习题A 260

附录B 截面的几何性质 263

B.1 静矩和形心 263

B.1.1 静矩 263

B.1.2 形心 264

B.1.3 组合图形的静矩和形心 264

B.2 惯性矩 265

B.3 惯性矩的平行移轴公式 268

B.4 惯性积与惯性积的平行轴公式 269

B.4.1 截面惯性积 269

B.4.2 惯性积的平行轴公式 270

B.5 转轴公式与主惯性矩 271

B.5.1 转轴公式 271

B.5.2 主轴与主惯性矩 272

习题B 273

附录C 电测法和应变分析 276

C.1 电测法的基本原理 276

C.1.1 应变计的工作原理 276

C.1.2 直流电桥 277

C.1.3 温度补偿 277

C.1.4 全桥接线法 278

C.1.5 半桥接线法 278

C.1.6 串联和并联接线法 278

C.2 应变分析 283

C.2.1 应变状态概念 283

C.2.2 平面应变分析 283

C.3 应变测量与应力计算 286

C.3.1 单轴应力状态 286

C.3.2 主应力方向已知的平面应力状态 286

C.3.3 主应力方向未知的平面应力状态 287

习题C 292

附录D 型钢表 294

附录E 主要符号表 297

参考答案 299

参考文献 306