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0 绪论 1

0.1 工程力学研究的内容与对象 1

0.2 工程力学在工程技术中的地位 1

0.3 工程力学的学习方法 1

模块1 理论力学的基本知识 5

项目1 静力学基本概念和物体的受力分析 5

1.1 任务1 静力学基础知识 6

1.1.1 刚体的概念 6

1.1.2 力的概念 7

1.2 任务2 静力学公理 7

1.2.1 公理一——二力平衡公理 7

1.2.2 公理二——加减平衡力系公理 8

1.2.3 推论一——力的可传性原理 8

1.2.4 公理三——力的平行四边形公理 8

1.2.5 推论二——三力平衡汇交定理 9

1.2.6 公理四——作用与反作用公理 9

1.2.7 公理五——刚化公理 9

1.3 任务3 约束和约束反力 10

1.3.1 基本概念 10

1.3.2 约束类型 10

1.4 任务4 物体的受力分析与受力图 12

任务要点总结 14

知识与技能训练 15

项目2 平面力系的合成与平衡 17

2.1 任务1 平面力系合成的方法 18

2.1.1 平面汇交力系合成的几何法 19

2.1.2 平面汇交力系合成的解析法 20

2.2 任务2 平面力系平衡的条件 24

2.2.1 力对点之矩 24

2.2.2 力偶 25

2.2.3 平面平行力系的合成与平衡 30

2.2.4 平面一般力系的平衡 31

2.3 任务3 平面力系平衡条件的应用 34

2.3.1 平面汇交力系平衡条件的应用 34

2.3.2 平面平行力系平衡条件的应用 36

2.3.3 平面一般力系平衡条件的应用 38

2.3.4 物体系统的平衡 40

2.4 任务4 考虑摩擦时的平衡问题 42

2.4.1 滑动摩擦 42

2.4.2 考虑摩擦时物体的平衡问题 45

2.4.3 滚动摩擦 48

任务要点总结 49

知识与技能训练 51

项目3 空间力系和重心 55

3.1 任务1 力沿空间坐标轴上的分解和投影 57

3.2 任务2 力对轴之矩 58

3.2.1 力对轴之矩的概念 58

3.2.2 力矩定理 60

3.3 任务3 空间力系的平衡方程及其应用 60

3.3.1 空间一般力系的简化 60

3.3.2 空间一般力系的平衡方程 61

3.3.3 空间约束及约束力 62

3.4 任务4 物体的重心和平面图形的形心 65

3.4.1 物体重心的概念 65

3.4.2 平面图形的形心 69

任务要点总结 73

模块2 工程中构件承载能力的设计与计算 77

项目4 材料力学的基本知识 77

4.1 任务1 变形固体的基本假设 78

4.2任务2 内力 截面法 应力 78

4.2.1 内力的概念 78

4.2.2 截面法 79

4.2.3 应力 79

4.3 任务3 杆件变形的基本形式 80

任务要点总结 80

知识与技能训练 80

项目5 轴向拉伸与压缩 81

5.1 任务1 轴向拉伸与压缩的概念 82

5.2 任务2 轴向拉伸与压缩时横截面上的内力 83

5.2.1 内力的大小 83

5.2.2 轴力的正负号规定 83

5.2.3 轴力图 84

5.3 任务3 轴向拉伸与压缩时横截面上的应力 85

5.4 任务4 拉压变形与胡克定律 86

5.4.1 纵向变形 86

5.4.2 横向变形 87

5.4.3 泊松比 87

5.4.4 胡克定律 88

5.5 任务5 材料在拉伸与压缩时的力学性能 89

5.5.1 低碳钢在拉伸时的力学性能 89

5.5.2 铸铁在拉伸时的力学性能 91

5.5.3 低碳钢和铸铁在压缩时的力学性能 91

5.6 任务6 许用应力及安全系数 92

5.6.1 极限应力 92

5.6.2 许用应力及安全系数 92

5.7 任务7 轴向拉伸和压缩时的强度计算 93

5.7.1 强度条件 93

5.7.2 强度计算 93

5.8 任务8 应力集中的概念 95

任务要点总结 95

知识与技能训练 96

项目6 剪切 98

6.1 任务1 剪切与挤压的概念 99

6.1.1 剪切的概念 99

6.1.2 挤压的概念 99

6.2 任务2 剪切和挤压的实用计算 100

6.2.1 剪切实用计算 100

6.2.2 挤压实用计算 101

6.3 任务3 剪切胡克定律 剪切双生定律 103

6.3.1 剪切胡克定律 103

6.3.2 剪切双生定律 104

任务要点总结 104

知识与技能训练 105

项目7 圆轴的扭转 106

7.1 任务1 圆轴扭转概念及外力偶矩的计算 107

7.1.1 圆轴扭转的基本概念 107

7.1.2 外力偶矩的计算 108

7.2 任务2 圆轴扭转时横截面上的内力 108

7.2.1 扭矩 108

7.2.2 扭矩图 109

7.3 任务3 圆轴扭转时横截面上的应力 110

7.3.1 剪切胡克定律应用于圆轴扭转分析 110

7.3.2 圆轴扭转时横截面上的应力 111

7.4 任务4 圆轴扭转时的强度计算 113

7.4.1 极惯性矩Ip与抗扭截面模量WT 113

7.4.2 圆轴扭转时的强度计算 114

7.5 任务5 圆轴扭转时的刚度计算 116

7.5.1 圆轴扭转的变形 116

7.5.2 圆轴扭转的刚度计算 116

任务要点总结 118

知识与技能训练 118

项目8 直梁弯曲 120

8.1 任务1 平面弯曲的概念 121

8.1.1 平面弯曲的概念 122

8.1.2 梁的计算简化 122

8.2 任务2 梁弯曲时横截面上的内力 123

8.3 任务3 剪力图和弯矩图 125

8.4 任务4 纯弯曲时横截面上的应力 130

8.4.1 纯弯曲概念 130

8.4.2 纯弯曲时梁横截面上的正应力 130

8.4.3 常见截面的I、W计算公式 132

8.5 任务5 梁弯曲时的强度计算 132

8.5.1 梁弯曲时的正应力强度条件 132

8.5.2 梁弯曲时的正应力强度计算 132

8.6 任务6 提高梁抗弯强度的措施 136

8.6.1 合理布置梁的支座和载荷 136

8.6.2 选择梁的合理截面 137

8.6.3 采用变截面梁 138

8.7 任务7 梁的弯曲变形概述 138

8.7.1 梁的挠度和转角 138

8.7.2 用查表法和叠加法求梁变形 139

8.7.3 梁的刚度条件 141

任务要点总结 143

知识与技能训练 143

项目9 复杂应力下构件强度设计与计算 147

9.1 任务1 应力状态的概念 148

9.1.1 一点的应力状态 149

9.1.2 单元体的概念 149

9.1.3 主平面和主应力 150

9.1.4 应力状态分类 150

9.2 任务2 二向应力状态分析 151

9.2.1 斜截面上的应力 151

9.2.2 主应力的大小和方向 152

9.2.3 最大切应力 152

9.3 任务3 强度理论知识 154

9.3.1 强度理论的概念 154

9.3.2 常用的四种强度理论 155

9.3.3 四种强度理论的适用范围 155

9.4 任务4 构件组合变形时承载能力的设计与计算 156

9.4.1 组合变形概述 156

9.4.2 弯曲和拉伸（压缩）组合变形时承载能力的设计与计算 157

9.4.3 弯曲和扭转组合变形时承载能力的设计与计算 159

任务要点总结 161

知识与技能训练 162

项目10 压杆稳定 165

10.1 任务1 压杆稳定性的概念 166

10.1.1 压杆稳定性的概念 166

10.1.2 压杆的失稳与临界力 167

10.2 任务2 计算细长压杆临界应力的欧拉公式 167

10.2.1 细长压杆的临界力 167

10.2.2 细长压杆的临界应力 168

10.2.3 欧拉公式的适用范围 169

10.2.4 超过比例极限时压杆的临界力 170

10.2.5 临界应力总图 170

10.3 任务3 压杆稳定性的计算 171

10.3.1 压杆的稳定性计算 171

10.3.2 提高压杆稳定性的措施 173

任务要点总结 174

知识与技能训练 174

项目11 动载荷与交变应力 176

11.1 任务1 动载荷 177

11.1.1 动载荷概念 177

11.1.2 构件作匀加速直线运动或等角速转动时的动应力计算 177

11.1.3 构件受冲击载荷作用时的动应力计算 179

11.1.4 提高构件承受冲击能力的措施 182

11.2 任务2 交变应力 182

11.2.1 交变应力基本概念 182

11.2.2 交变应力的循环特性或应力比 183

11.2.3 平均应力与应力幅 183

11.2.4 最大应力与最小应力 183

11.2.5 构件的疲劳极限 184

11.2.6 构件的疲劳强度条件 187

11.2.7 提高构件疲劳强度的措施 187

任务要点总结 187

知识与技能训练 189

附录 型钢表 191

参考文献 206