材料力学学习指导PDF电子书下载

第1章　材料力学概述 1

1.1　教学要求与学习目标 1

1.2　理论要点 1

1.2.1　关于弹性体理想化的基本假定 1

目录 1

1.2.2　弹性体的受力与变形特点 2

1.2.3　关于刚体静力学模型与材料力学模型 2

1.2.4　关于刚体静力学概念与原理在材料力学中的可用性与限制性 2

1.3　学习建议 3

1.4　例题示范 3

2.2　理论要点 7

2.2.1　拉伸与压缩杆件的应力与变形 7

2.1　教学要求与学习目标 7

第2章 轴向载荷作用下杆件的材料力学问题与材料的力学性能 7

2.2.2　拉伸与压缩杆件的强度设计 9

2.2.3　拉伸和压缩静不定问题 10

2.3　学习建议 11

2.3.1　用截面法计算内力 11

2.3.2　关于应力和变形公式的应用条件 12

2.3.3　拉伸与压缩杆件斜截面上的应力 13

2.3.4　求解拉、压杆件静不定问题的难点及应当注意的问题 15

2.4　例题示范 16

2.4.1　轴向力与轴向力图 16

2.4.2　应力和变形计算 17

2.4.3　强度计算 21

2.4.4　简单的拉压静不定问题 29

第3章 圆轴扭转时的强度与刚度计算 33

3.1 教学要求与学习目标 33

3.2　理论要点 33

3.2.1 圆轴扭转时的应力变形计算公式 33

3.2.2　与圆轴扭转应力、变形公式有关的几何量 35

3.2.3 圆轴扭转时的强度条件与刚度条件 35

3.3　学习建议 36

3.3.1 圆轴扭转应力与强度计算中需要注意的几个问题 36

3.4.1　扭矩图、扭转应力与变形计算 37

3.4　例题示范 37

3.3.2 刚度条件中不等号两侧的计量单位应保持一致 37

3.4.2　强度计算与刚度计算 41

3.4.3　扭转静不定问题 46

3.4.4　非圆截面杆扭转时的应力、变形计算 49

第4章　梁的强度问题 51

4.1　教学要求与学习目标 51

4.2　理论要点 52

4.2.1 弹性体的平衡原理与截面法 52

4.2.2 内力与外力的相依关系 53

4.2.3　弯矩、剪力的符号规则 53

4.2.4 应用截面法确定梁指定截面上的弯矩和剪力 54

4.2.6　弯矩、剪力与载荷集度之间的微分关系 55

4.2.5　弯矩方程和剪力方程 55

4.2.7　有关梁弯曲的基本概念 57

4.2.8　纯弯梁正应力公式及其应用与推广 58

4.2.9　斜弯曲 60

4.2.10　一个主轴平面内的偏心载荷 61

4.2.11 薄壁梁横截面上的剪应力流与弯曲中心的概念 61

4.2.12 弯曲强度问题的特点及强度计算方法 63

4.3　学习建议 66

4.3.1 绘制弯矩图和剪力图时要注意的几个问题 66

4.3.2 正确理解正应力分析方法与过程，熟练地应用正应力公式 68

4.3.3　进行弯曲强度计算时需要注意的两个问题 69

4.3.5 薄壁截面梁的变形与力的作用点位置以及作用线方向有关 70

4.3.4　关于剪应力流方向以及弯曲中心的判断 70

4.4　例题示范 71

4.4.1 应用截面法和平衡条件确定指定截面上的弯矩和剪力 71

4.4.2 建立弯矩和剪力方程并根据方程绘制弯矩图与剪力图、确定弯矩和剪力的最大值 74

4.4.3 利用弯矩、剪力和载荷集度之间的微分关系绘制弯矩图和剪力图 78

4.4.4　曲杆的弯矩与剪力方程 82

4.4.5　平面刚架的弯矩图与剪力图 83

4.4.6　弯曲正应力计算 88

4.4.7　弯曲强度计算 97

4.4.8　弯曲剪应力计算 103

5.2.1 弯曲时梁的微段变形 107

5.2　理论要点 107

5.1　教学要求与学习目标 107

第5章　梁的变形分析与刚度问题 107

5.2.2　梁的总体变形与位移 108

5.2.3　计算梁位移的叠加法 109

5.2.4　梁的刚度设计准则 110

5.2.5　简单的静不定问题 110

5.3　学习建议 111

5.3.1　变形、位移及其相互关系 111

5.3.2　应用微分方程计算梁的挠度和转角的过程 112

5.3.3　关于梁的连续光滑曲线 113

5.3.4　叠加法的注意事项 113

5.3.6　静不定结构的特性 114

5.3.5　有关求解静不定的几个问题 114

5.4　例题示范 115

5.4.1　用积分法求梁的挠度和转角 115

5.4.2　叠加法求梁的挠度和转角 120

5.4.3　弯曲刚度计算 123

5.4.4　简单的静不定梁 125

第6章　应力状态与强度理论及其工程应用 131

6.1　教学要求与学习目标 131

6.2　理论要点 132

6.2.1　一点应力状态及其表示方法 132

6.2.2　确定平面应力状态中任意斜截面上的应力 132

6.2.3　主应力、主平面、最大剪应力 133

6.2.4　应力圆及其应用 134

6.2.5　广义胡克定律 136

6.2.6　建立复杂受力时强度条件的思路与方法 137

6.2.7　几种常用的强度理论 138

6.2.8 圆轴承受弯曲与扭转共同作用时的强度计算 139

6.2.9 圆柱形薄壁容器的应力状态分析与强度设计 142

6.3　学习建议 143

6.3.1　应力状态分析的重点和难点 143

6.3.2　应用强度理论时需要注意的几个问题 143

6.4　例题示范 145

6.4.1　微单元体的取法及其各个面上应力的确定 145

6.3.3　工程应用中的综合性 145

6.4.2　微单元任意方向面上的应力分析、应力圆的应用 147

6.4.3 主应力、主方向与最大剪应力 150

6.4.4　广义胡克定律的应用 155

6.4.5　强度理论的应用 160

第7章　压杆的稳定问题 167

7.1 教学要求与学习目标 167

7.2　理论要点 167

7.2.1　平衡构形的稳定性和不稳定性 167

7.2.2　临界状态与临界载荷 168

7.2.3　三种类型的压杆的不同临界状态 168

7.2.4　细长压杆的临界载荷——欧拉公式 169

7.2.5　长细比的概念三类不同压杆的判断 170

7.2.6　压杆的稳定性设计 173

7.3　学习建议 174

7.3.1　正确判断杆件是否受压，是否存在稳定问题 174

7.3.2　正确确定压杆的长细比，判断压杆的类型 175

7.3.3　正确应用欧拉公式 175

7.3.4　稳定性设计时应注意的问题 176

7.3.5　注意综合性问题 176

7.4　例题示范 177

7.4.1　压杆临界载荷公式的推导 177

7.4.2　应用欧拉公式计算临界载荷 179

7.4.3　压杆稳定安全校核 182

7.4.4　综合性问题 184

第8章　材料力学中的能量方法 189

8.1　教学要求与学习目标 189

8.2　理论要点 189

8.2.1 作用在弹性杆件上的力所作的常力功和变力功 189

8.2.2　杆件的弹性应变能 190

8.2.3　功的互等定理 191

8.2.4　位移互等定理 191

8.2.5　应用于弹性杆件的虚位移原理 192

8.2.6　莫尔方法与莫尔积分 193

8.3.3　应用莫尔积分的解题步骤 194

8.3.2　功的互等定理及其应用 194

8.3.1　计算应变能需要注意的问题 194

8.2.7　图形互乘法 194

8.3　学习建议 194

8.3.4　图形互乘法中需要注意的几个问题 195

8.3.5　关于单位力 195

8.4　例题示范 196

8.4.1　应变能的计算及能量方法的简单应用 196

8.4.2　功的互等定理的应用 200

8.4.3 虚位移原理在确定约束力时的简单应用 201

8.4.4　莫尔积分的应用 203

8.4.5　图形互乘法 204

9.2　理论要点 211

9.2.1 等加速度运动时构件的应力计算方法 211

第9章　动载荷与疲劳强度概述 211

9.1　教学要求与学习目标 211

9.2.2 冲击载荷作用下的应力计算方法 212

9.2.3　交变应力的几个概念 213

9.2.4　疲劳破坏特征、疲劳破坏过程与破坏原因 214

9.2.5　应力-寿命曲线与疲劳极限 217

9.2.6　影响疲劳寿命的因素 217

9.3　学习建议 218

9.3.1 正确进行速度和加速度分析，正确应用达朗贝尔原理 218

9.3.2　应用机械能守恒定律时需要注意的问题 218

9.3.4　分析疲劳问题时需要注意的问题 219

9.3.3 确定动荷因数时要区分不同的动载荷和不同的加载方式 219

9.4　例题示范 220

9.4.1　等加速度运动时构件的应力计算 220

9.4.2　旋转杆件的动应力计算 221

9.4.3 冲击载荷与冲击应力计算 223

9.4.4　疲劳问题中应力比的计算 228

第10章　新材料的材料力学概述 231

10.1　教学要求与学习目标 231

10.2　理论要点 231

10.2.1　复合材料的基本知识 231

10.2.2　单层纤维复合材料的弹性模量 232

10.2.3　纤维的增强效应 235

10.2.4　聚合物的粘弹性行为 236

10.2.5　伪弹性设计方法 238

10.3　学习建议 239

10.3.1 学会从经典的方法引申出解决现代问题的方法 239

10.3.2 单向铺层复合材料的弹性常数及其相互关系 240

10.3.3　关于粘弹性模型与本构方程 241

10.3.4　需要注意各种粘弹性模型处理问题的范围 241

10.4　例题示范 241

10.4.1 复合材料弹性模量的计算 241

10.4.2　线性粘弹性问题 243

10.4.3　伪弹性设计方法的应用 244

参考文献 247