工程力学 静力学和材料力学 第3版PDF电子书下载

工程力学课程概论 1

1 工程力学与工程密切相关 1

2 工程力学的主要内容与分析模型 6

2-1 工程力学的主要内容 6

2-2 工程力学的两种分析模型 8

3 工程力学的分析方法 9

3-1 工程力学的理论分析方法 9

3-2 工程力学的实验分析方法 10

3-3 工程力学的计算机分析方法 10

第一篇 静力学 12

第1章 静力学基础 12

1-1 力和力矩 12

1-1-1 力的概念 12

1-1-2 作用在刚体上的力的运动效应与力的可传性 13

1-1-3 力对点之矩 15

1-1-4 力系的概念 17

1-1-5 合力矩定理 17

1-2 力偶及其性质 18

1-2-1 力偶 18

1-2-2 力偶的性质 19

1-2-3 力偶系及其合成 20

1-3 约束与约束力 21

1-3-1 约束与约束力的概念 21

1-3-2 柔性约束 21

1-3-3 光滑面约束 22

1-3-4 光滑铰链约束 23

1-3-5 滚珠轴承与止推轴承 25

1-4 平衡的概念 26

1-4-1 二力平衡与二力构件 26

1-4-2 不平行的三力平衡条件 28

1-4-3 加减平衡力系原理 28

1-5 受力分析方法与过程 29

1-5-1 受力分析概述 29

1-5-2 受力图绘制方法应用举例 30

1-6 小结与讨论 32

1-6-1 关于约束与约束力 32

1-6-2 关于受力分析 32

1-6-3 关于二力构件 33

1-6-4 关于静力学中某些原理的适用性 33

习题 34

第2章 力系的简化 38

2-1 力系等效与简化的概念 38

2-1-1 力系的主矢与主矩 38

2-1-2 等效的概念 39

2-1-3 简化的概念 39

2-2 力系简化的基础——力向一点平移定理 39

2-3 平面力系的简化 40

2-3-1 平面汇交力系与平面力偶系的合成结果 40

2-3-2 平面一般力系向一点简化 41

2-3-3 平面力系的简化结果 41

2-4 固定端约束的约束力 43

2-5 小结与讨论 45

2-5-1 关于力的矢量性质的讨论 45

2-5-2 关于平面力系简化结果的讨论 45

2-5-3 关于实际约束的讨论 45

习题 46

第3章 静力学平衡问题 50

3-1 平面力系的平衡条件与平衡方程 50

3-1-1 平面一般力系的平衡条件与平衡方程 50

3-1-2 平面一般力系平衡方程的其他形式 55

3-1-3 平面汇交力系与平面力偶系的平衡方程 57

3-2 简单的空间力系平衡问题 57

3-2-1 力对轴之矩 58

3-2-2 空间力系的简化 60

3-2-3 空间力系的平衡条件 61

3-3 简单的刚体系统平衡问题 63

3-3-1 刚体系统静定与静不定的概念 63

3-3-2 刚体系统的平衡问题的特点与解法 64

3-4 考虑摩擦时的平衡问题 69

3-4-1 滑动摩擦定律 69

3-4-2 考虑摩擦时的平衡问题 70

3-5 小结与讨论 72

3-5-1 关于坐标系和力矩中心的选择 72

3-5-2 关于受力分析的重要性 73

3-5-3 关于求解刚体系统平衡问题时应注意的几个方面 74

3-5-4 摩擦角与自锁的概念 75

习题 77

第二篇 材料力学 89

第4章 材料力学的基本概念 89

4-1 关于材料的基本假定 90

4-1-1 均匀连续性假定 90

4-1-2 各向同性假定 90

4-1-3 小变形假定 90

4-2 弹性杆件的外力与内力 91

4-2-1 外力 91

4-2-2 内力与内力分量 91

4-2-3 截面法 91

4-3 弹性体受力与变形特点 94

4-4 杆件横截面上的应力 95

4-4-1 正应力与剪应力定义 95

4-4-2 应力与内力分量之间的关系 96

4-5 正应变与剪应变 97

4-6 线弹性材料的应力-应变关系 98

4-7 杆件受力与变形的基本形式 98

4-7-1 拉伸或压缩 98

4-7-2 剪切 99

4-7-3 扭转 99

4-7-4 平面弯曲 100

4-7-5 组合受力与变形 100

4-8 小结与讨论 101

4-8-1 关于静力学模型与材料力学模型 101

4-8-2 关于静力学概念与原理在材料力学中的可用性与限制性 101

习题 101

第5章 轴向拉伸与压缩 104

5-1 工程中承受拉伸与压缩的杆件 104

5-2 轴力与轴力图 106

5-3 拉压杆件的应力与变形 108

5-3-1 应力计算 108

5-3-2 变形计算 108

5-4 拉压杆件的强度计算 114

5-4-1 强度条件、安全因数与许用应力 114

5-4-2 三类强度计算问题 114

5-4-3 强度计算举例 115

5-5 拉伸与压缩时材料的力学性能 118

5-5-1 材料拉伸时的应力-应变曲线 118

5-5-2 韧性材料拉伸时的力学性能 119

5-5-3 脆性材料拉伸时的力学性能 120

5-5-4 强度失效概念与极限应力 121

5-5-5 压缩时材料的力学性能 122

5-6 小结与讨论 123

5-6-1 本章的主要结论 123

5-6-2 关于应力和变形公式的应用条件 124

5-6-3 加力点附近区域的应力分布 125

5-6-4 应力集中的概念 126

5-6-5 拉伸和压缩静不定问题概述 127

习题 129

第6章 圆轴扭转 134

6-1 工程上传递功率的圆轴及其扭转变形 134

6-2 扭矩与扭矩图 137

6-2-1 外加扭转力偶矩与功率、转速之间的关系 137

6-2-2 截面法确定圆轴横截面上的扭矩 137

6-2-3 扭矩的正负号规则 138

6-2-4 扭矩图 138

6-3 剪应力互等定理 139

6-4 圆轴扭转时的剪应力分析 140

6-4-1 平面假定 140

6-4-2 变形协调方程 141

6-4-3 弹性范围内的剪应力-剪应变关系 142

6-4-4 静力学方程 142

6-4-5 圆轴扭转时横截面上的剪应力表达式 143

6-5 圆轴扭转时的强度与刚度计算 146

6-5-1 圆轴扭转实验与破坏现象 146

6-5-2 圆轴扭转强度计算 147

6-5-3 圆轴扭转刚度计算 149

6-6 小结与讨论 150

6-6-1 圆轴扭转强度与刚度计算及其他 150

6-6-2 矩形截面杆扭转时的剪应力 151

6-6-3 扭转静不定问题概述 153

习题 154

第7章 梁的弯曲（1）——弯曲内力 158

7-1 工程中的弯曲构件 158

7-2 剪力方程与弯矩方程 160

7-2-1 弯曲时梁横截面上的剪力与弯矩 160

7-2-2 剪力与弯矩的正负号规则 160

7-2-3 截面法确定指定截面上剪力和弯矩 161

7-2-4 剪力方程和弯矩方程 163

7-3 剪力图和弯矩图 166

7-4 小结与讨论 170

7-4-1 弯矩、剪力与载荷集度之间的微分关系 170

7-4-2 绘制弯矩图和剪力图时要注意的几个问题 175

习题 176

第8章 梁的弯曲（2）——与应力分析相关的截面几何性质 179

8-1 为什么要研究截面图形的几何性质 179

8-2 静矩、形心及其相互关系 180

8-3 惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径 182

8-4 惯性矩与惯性积的移轴定理 184

8-5 惯性矩与惯性积的转轴定理 185

8-6 主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩 185

8-7 小结与讨论 187

习题 188

第9章 梁的弯曲（3）——弯曲应力与弯曲强度计算 191

9-1 平面弯曲与纯弯曲的概念 191

9-2 纯弯曲时梁横截面上的正应力分析 192

9-3 梁的弯曲正应力公式的应用与推广 197

9-3-1 计算梁的弯曲正应力需要注意的几个问题 197

9-3-2 纯弯曲正应力可以推广到横向弯曲 198

9-4 平面弯曲正应力公式应用举例 198

9-5 基于弯曲正应力的梁的强度计算 201

9-5-1 梁的失效判据 201

9-5-2 梁的弯曲强度条件 201

9-5-3 梁的弯曲强度计算步骤 201

9-6 小结与讨论 206

9-6-1 弯曲正应力公式的应用条件 206

9-6-2 弯曲剪应力的概念 207

9-6-3 剪切与挤压假定计算 208

9-6-4 提高梁强度的措施 211

习题 214

第10章 弯曲刚度 221

10-1 弯曲变形与位移的基本概念 221

10-1-1 梁弯曲后的挠度曲线 221

10-1-2 梁的挠度与转角 222

10-1-3 梁的位移与约束密切相关 223

10-1-4 梁的位移分析的工程意义 223

10-2 小挠度微分方程及其积分 224

10-2-1 小挠度曲线微分方程 224

10-2-2 积分常数的确定、约束条件与连续条件 226

10-3 工程中的叠加法 228

10-3-1 叠加法应用于多个载荷作用的情形 228

10-3-2 叠加法应用于间断性分布载荷作用的情形 230

10-4 简单的静不定梁 231

10-5 弯曲刚度计算 233

10-5-1 弯曲刚度条件 233

10-5-2 刚度计算举例 233

10-6 小结与讨论 236

10-6-1 关于变形和位移的相依关系 236

10-6-2 关于梁的连续光滑曲线 237

10-6-3 关于求解静不定问题的讨论 238

10-6-4 关于静不定结构特性的讨论 239

10-6-5 提高弯曲刚度的途径 239

习题 243

第11章 应力状态与强度理论 249

11-1 基本概念 249

11-1-1 什么是应力状态，为什么要研究应力状态 249

11-1-2 怎样表示一点处的应力状态 250

11-1-3 怎样建立一般应力状态下的强度条件 251

11-2 平面应力状态中任意方向面上的应力分析 252

11-2-1 方向角与应力分量的正负号规则 252

11-2-2 微元的局部平衡 253

11-2-3 平面应力状态中任意方向面上的正应力与剪应力 253

11-3 应力状态中的主应力与最大剪应力 255

11-3-1 主平面、主应力与主方向 255

11-3-2 平面应力状态的三个主应力 255

11-3-3 面内最大剪应力与一点处的最大剪应力 256

11-4 分析应力状态的应力圆方法 260

11-4-1 应力圆方程 260

11-4-2 应力圆的画法 260

11-4-3 应力圆的应用 261

11-5 一般应力状态下的应力-应变关系 应变能密度 263

11-5-1 广义胡克定律 263

11-5-2 各向同性材料各弹性常数之间的关系 265

11-5-3 总应变能密度 266

11-5-4 体积改变能密度与畸变能密度 267

11-6 一般应力状态下的强度条件 268

11-6-1 第一强度理论 268

11-6-2 第二强度理论 269

11-6-3 第三强度理论 270

11-6-4 第四强度理论 271

11-7 小结与讨论 273

11-7-1 关于应力状态的几点重要结论 273

11-7-2 平衡方法是分析应力状态最重要、最基本的方法 273

11-7-3 关于应力状态的不同的表示方法 274

11-7-4 正确应用广义胡克定律 274

11-7-5 应用强度理论需要注意的几个问题 275

习题 276

第12章 组合受力与变形杆件的强度计算 282

12-1 斜弯曲 282

12-1-1 产生斜弯曲的加载条件 282

12-1-2 叠加法确定横截面上的正应力 282

12-1-3 最大正应力与强度条件 283

12-2 拉伸（压缩）与弯曲的组合 287

12-3 弯曲与扭转的组合 291

12-3-1 计算简图 291

12-3-2 危险点及其应力状态 292

12-3-3 强度条件与设计公式 293

12-4 薄壁容器强度设计简述 296

12-5 小结与讨论 298

12-5-1 关于中性轴的讨论 298

12-5-2 关于强度计算的全过程 299

习题 299

第13章 压杆的稳定性问题 304

13-1 压杆稳定性的基本概念 304

13-1-1 平衡状态的稳定性和不稳定性 304

13-1-2 临界状态与临界载荷 305

13-1-3 三种类型压杆的不同临界状态 305

13-2 细长压杆的临界载荷——欧拉临界力 306

13-2-1 两端铰支的细长压杆 306

13-2-2 其他刚性支承细长压杆临界载荷的通用公式 308

13-3 长细比的概念 三类不同压杆的判断 309

13-3-1 长细比的定义与概念 309

13-3-2 三类不同压杆的区分 309

13-3-3 三类压杆的临界应力公式 310

13-3-4 临界应力总图与λp、λs的确定 311

13-4 压杆稳定性计算 312

13-4-1 压杆稳定性计算内容 312

13-4-2 安全因素法与稳定性安全条件 312

13-4-3 压杆稳定性计算过程 312

13-5 压杆稳定性计算示例 313

13-6 小结与讨论 317

13-6-1 稳定性计算的重要性 317

13-6-2 影响压杆承载能力的因素 318

13-6-3 提高压杆承载能力的主要途径 318

13-6-4 稳定性计算中需要注意的几个重要问题 319

习题 322

第14章 动载荷与疲劳强度简述 327

14-1 等加速直线运动时构件上的惯性力与动应力 327

14-2 旋转构件的受力分析与动应力计算 328

14-3 冲击载荷与冲击应力计算 332

14-3-1 冲击载荷概述 332

14-3-2 冲击的两种主要模式 334

14-3-3 计算冲击载荷的基本假定 335

14-3-4 机械能守恒定律的应用 335

14-3-5 冲击动荷因数 337

14-4 疲劳强度简述 339

14-4-1 承受交变应力的火车车轴 339

14-4-2 交变应力的名词和术语 340

14-4-3 疲劳破坏特征 343

14-5 疲劳极限与应力-寿命曲线 345

14-6 影响疲劳极限的因素 346

14-6-1 应力集中的影响——有效应力集中因数 347

14-6-2 零件尺寸的影响——尺寸因数 347

14-6-3 表面加工质量的影响——表面质量因数 348

14-7 基于无限寿命设计方法的疲劳强度设计 348

14-7-1 构件寿命的概念 348

14-7-2 无限寿命设计方法——安全因数法 349

14-7-3 等幅对称应力循环下的工作安全因数 350

14-7-4 等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 350

14-8 小结与讨论 351

14-8-1 不同情形下动荷系数具有不同的形式 351

14-8-2 运动物体突然制动或刹车时的动载荷与动应力 351

14-8-3 减小冲击力的有效措施 352

14-8-4 提高构件疲劳强度的途径 353

习题 354

附录A 型钢规格表 359

附录B 习题答案 375

索引 384

参考文献 389

Synopsis 390

Contents 391

主编简介 401