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引论 1

0.1“工程力学”概述 1

0.1.1“工程力学”的内涵 1

0.1.2机械工程中的力学问题 1

0.1.3工程力学研究的内容 2

0.2工程力学发展简介 2

项目1基础知识与基本技能的学习 5

任务1.1静力学基础知识的学习 5

1.1.1力系与载荷 6

1.1.2构件与刚体 7

1.1.3平衡与平衡力系 7

1.1.4二力平衡与二力构件 7

1.1.5加减平衡力系公理 8

1.1.6三力平衡汇交与三力构件 8

任务1.2力的投影与分解的学习 9

1.2.1平面力的投影与分解 10

1.2.2空间力的投影与分解 11

任务1.3力矩与力偶的学习 13

1.3.1平面力对点之矩 14

1.3.2空间力对轴之矩 15

1.3.3平面力偶 15

任务1.4力的滑移与平移的分析 17

1.4.1力的滑移性 18

1.4.2力的平移性 19

任务1.5构件受力分析的学习与训练 20

1.5.1自由体与非自由体 21

1.5.2主动力与约束力 21

1.5.3工程常见约束模型的分析 21

1.5.4构件的受力分析 25

项目2构件静力学问题的分析与解决 31

任务2.1构件平面力系问题的分析 31

2.1.1平面汇交力系的合成与平衡 32

2.1.2平面力偶系的合成与平衡 36

2.1.3平面任意力系的合成与平衡 37

任务2.2构件空间力系问题的分析 54

2.1.1空间力系的合成与平衡 54

2.2.2空间力系平衡问题的平面求解 57

任务2.3构件重心问题的分析 61

2.3.1重心与形心的分析求解 62

2.3.2平面图形形心的分析求解 63

任务2.4考虑摩擦平衡问题简介 66

2.4.1摩擦平衡问题的分析 67

2.4.2摩擦与自锁及其工程应用 69

项目3构件承载能力的分析与设计 72

任务3.1构件承载能力分析的预备知识学习 73

3.1.1材料的变形与构件的基本变形 73

3.1.2变形固体的基本假设 74

3.1.3构件的承载能力 75

3.1.4内力与截面法 76

3.1.5应力与应变 77

任务3.2杆件拉伸（压缩）变形下的强度与刚度设计 80

3.2.1杆件拉伸（压缩）变形的特点 80

3.2.2轴力的分析与轴力图的绘制 80

3.2.3杆件拉伸（压缩）截面上的应力分布 82

3.2.4杆件拉伸（压缩）的强度准则与工程上的应用 84

3.2.5杆件拉伸（压缩）的刚度准则与工程上的应用 86

任务3.3金属材料的力学性能分析 90

3.3.1轴向载荷作用下材料的力学性能 91

3.3.2材料失效与构件失效 95

3.3.3材料的极限应力与许用应力 96

任务3.4梁米构件承载能力的分析与设计 98

3.4.1梁弯曲变形的特点 100

3.4.2剪力与弯矩的分析与计算 101

3.4.3剪力图与弯矩图的绘制 103

3.4.4梁弯曲强度准则与工程上的应用 109

3.4.5梁弯曲刚度准则与工程上的应用 119

3.4.6复杂受力梁的强度设计 123

3.4.7提高梁弯曲强度与刚度的措施 126

任务3.5轴向压缩杆件的稳定性设计 130

3.5.1压杆稳定性的基本概念 131

3.5.2临界力与临界应力 132

3.5.3压杆稳定性的设计 135

3.5.4提高压杆稳定性的实用措施 137

任务3.6圆截面轴的承载能力分析与设计 139

3.6.1圆截面轴扭转变形的特点 140

3.6.2扭矩的分析与扭矩图的绘制 140

3.6.3圆轴扭转变形横截面上的应力分析 142

3.6.4圆轴扭转变形的强度准则及工程上的应用 146

3.6.5圆轴扭转变形的刚度准则及工程上的应用 149

3.6.6复杂受力圆轴扭转变形的强度设计 151

3.6.7提高圆轴扭转变形的强度及刚度措施 153

任务3.7连接件的设计 154

3.7.1连接件的特点 156

3.7.2连接件的剪切与挤压假定计算 157

3.7.3焊接和胶粘接件简介 159

项目4运动与动力分析 164

任务4.1运动与动力分析概述 164

4.1.1运动分析概述 165

4.1.2动力分析概述 166

任务4.2点与刚体的基本运动分析 167

4.2.1点的运动的分析 169

4.2.2刚体的基本运动的分析 175

任务4.3点的复合运动分析 182

4.3.1点的复合运动概述 183

4.3.2相对不同参考系点的运动分析 184

4.3.3点的速度合成分析 185

任务4.4刚体的平面运动分析 190

4.4.1描述刚体平面运动的方法 191

4.4.2平面图形内各点的速度分析 192

任务4.5动力学分析 200

4.5.1动力学分析预备知识的学习 202

4.5.2质点动力学分析 203

4.5.3刚体定轴转动动力学分析 207

4.5.4质点与质点系动量分析 210

4.5.5质点与质点系动量矩分析 213

4.5.6质点与质点系动能分析 215

4.5.7综合分析应用的讨论 220

项目5工程力学专题分析 224

任务5.1动静法在工程上的应用 224

5.1.1惯性力与动静法概述 226

5.1.2质点与质点系运动惯性力分析 226

5.1.3刚体运动惯性力系分析 229

5.1.4轴承动反力分析简介 232

任务5.2动载荷与交变应力作用下构件承载能力分析 234

5.2.1动载荷作用下构件承载能力分析 236

5.2.2交变应力分析 237

5.2.3材料的疲劳破坏与持久极限分析 238

5.2.4冲击载荷作用下构件承载能力分析 243

任务5.3构件的应力集中现象分析 247

任务5.4强度失效判据与设计准则简述 249

5.4.1最大拉应力理论 250

5.4.2最大剪应力理论 251

5.4.3莫尔强度理论 251

5.4.4相当应力概念 252

项目6典型实际案例分析 255

任务6.1赵州桥赏析——强度问题 255

6.1.1故事背景 255

6.1.2问题与思考题 256

6.1.3参考分析 256

6.1.4总结 259

任务6.2蹦极意外谁之过——拉伸刚度、冲击动荷 259

6.2.1事件背景 259

6.2.2问题与思考题 259

6.2.3参考分析 259

6.2.4总结 261

任务6.3脚手架因何垮塌——提高压杆稳定性的措施 261

6.3.1事件背景 261

6.3.2问题与思考题 262

6.3.3参考分析 262

6.3.4总结 263

任务6.4矩形截面高宽比——截面几何性质、梁的合理截面设计 263

6.4.1事件背景 263

6.4.2问题与思考题 264

6.4.3参考分析 264

6.4.4总结 265

部分项目测试参考答案 266

附录 272

参考文献 287