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第1章 绪论 1

1.1 工程力学的学习意义 1

1.1.1 生活中无处不在的工程力学 1

1.1.2 工程中承担重头戏的工程力学 3

1.2 工程力学的学习目标 5

1.3 工程力学能力要素分解 6

1.4 本书主要内容 8

1.4.1 研究对象 8

1.4.2 研究任务 9

1.4.3 研究方法 9

1.5 工程力学能力的养成 9

1.5.1 树立工程意识 9

1.5.2 用数学知识建立力学模型 10

1.5.3 勇于尝试、积极应用 10

1.6 阅读材料——工程力学的昨天、今天和明天 11

1.6.1 力学及其体系 11

1.6.2 经典力学的起源与建立 12

1.6.3 近代力学的发展 14

1.6.4 现代力学的发展 15

1.6.5 21世纪力学发展的动向 17

1.7 自主学习 18

第2章 刚体静力学分析 19

2.1 力 20

2.1.1 力与力系 20

2.1.2 静力学公理 21

2.1.3 力矩 24

2.2 力偶 26

2.2.1 力偶的定义及性质 26

2.2.2 力偶系及其合成 27

2.3 约束 27

2.3.1 约束与约束力 27

2.3.2 常见理想约束及其约束力的简化 27

2.4 力系的简化 30

2.4.1 力系等效与简化的概念 30

2.4.2 力向一点平移定理 30

2.4.3 平面力系的简化 31

2.4.4 空间力系的简化 37

2.5 力系的平衡 40

2.5.1 力系的平衡方程 40

2.5.2 刚体系的平衡 48

2.5.3 平面桁架 49

2.6 摩擦与摩擦力 52

2.6.1 滑动摩擦定律 52

2.6.2 摩擦角与自锁现象 53

2.6.3 滚动摩阻（擦） 54

2.7 小组合作解决工程问题 57

2.8 典型工程案例的编程解决 59

习题2 62

第3章 刚体平动力学分析 70

3.1 刚体平动运动方程 71

3.1.1 定义 71

3.1.2 刚体平动运动特点 73

3.1.3 刚体平动运动方程 73

3.2 刚体平动速度及其合成 73

3.2.1 刚体平动速度 73

3.2.2 点的合成运动及速度合成定理 74

3.3 刚体平动加速度及其合成 76

3.3.1 刚体平动加速度 76

3.3.2 点的加速度合成定理（牵连运动为平动） 77

3.4 刚体平动微分方程及质心运动定理 78

3.4.1 刚体平动微分方程 78

3.4.2 质心运动定理 79

3.5 刚体动量定理及其守恒 82

3.5.1 刚体动量定理 82

3.5.2 刚体动量守恒定理 82

3.6 刚体平动动能定理 83

3.7 典型工程案例的编程解决 85

3.8 团队合作解决工程问题 93

习题3 95

第4章 刚体定轴转动力学分析 101

4.1 刚体定轴转动运动方程 102

4.1.1 定义 102

4.1.2 刚体定轴转动方程 103

4.1.3 刚体定轴转动运动特点 103

4.2 刚体定轴转动速度及其合成 104

4.3 刚体定轴转动加速度及其合成 106

4.3.1 定轴转动刚体上点的加速度 106

4.3.2 点的加速度合成定理（牵连运动为转动） 106

4.4 刚体对轴的转动惯量 107

4.5 刚体定轴转动动量矩定理及动量矩守恒定理 109

4.6 刚体定轴转动动能定理 110

4.7 典型工程案例的编程解决 111

4.8 团队合作解决工程问题 114

习题4 115

第5章 刚体平面运动力学分析 121

5.1 刚体平面运动的概念及运动方程 123

5.1.1 刚体平面运动的概念 123

5.1.2 刚体的平面运动简化成平面图形的运动 123

5.1.3 刚体平面运动方程 124

5.1.4 平面运动的特性 125

5.2 平面运动时刚体平面图形的速度 126

5.2.1 用基点法求速度 126

5.2.2 用速度投影定理求速度 127

5.2.3 用瞬心法求速度 129

5.3 刚体平面运动的加速度 133

5.4 刚体平面运动的动力学方程 137

5.4.1 刚体平面运动与刚体平动及刚体定轴转动的关系 137

5.4.2 刚体平面运动的微分方程 137

5.5 刚体平面运动的动能定理 138

5.5.1 刚体平面运动的动能 138

5.5.2 刚体平面运动力系的功 139

5.5.3 刚体平面运动力系的动能定理 139

5.6 典型工程案例的编程解决 140

5.7 团队合作解决工程问题 149

习题5 152

第6章 动力学专题 161

6.1 达朗贝尔原理 162

6.1.1 惯性力和动静法 162

6.1.2 刚体运动的惯性力简化 164

6.1.3 典型案例的编程解决 170

6.1.4 团队合作解决工程问题 172

6.2 动载荷 173

6.2.1 动载荷的概念及分类 174

6.2.2 构件做匀加速直线运动时的动应力 175

6.2.3 构件做匀速转动时的动应力 177

6.2.4 冲击现象及冲击韧度 180

6.2.5 自由落体冲击的动应力 182

6.2.6 水平冲击的动应力 185

6.2.7 突然制动的冲击问题 188

6.2.8 典型工程案例的编程解决 189

6.2.9 团队合作解决工程问题 190

6.3 虚位移及虚位移原理 192

6.3.1 虚位移概念 192

6.3.2 虚位移原理 195

6.3.3 典型工程案例的编程解决 198

6.3.4 团队合作解决工程问题 200

6.4 机械振动基础 201

6.4.1 振动概念 201

6.4.2 拉格朗日方程简介 202

6.4.3 单自由度振动的线性方程 203

6.4.4 单自由度系统的自由振动 205

6.4.5 单自由度系统的强迫振动 209

6.4.6 典型工程案例的编程解决 215

6.4.7 团队合作解决工程问题 217

习题6 219

附录 225

附录Ⅰ Matlab编程基础 225

Ⅰ.1 Matlab简介 225

Ⅰ.2 变量与函数 228

Ⅰ.3 Matlab的数值计算功能 230

Ⅰ.4 Matlab的图形功能 236

Ⅰ.5 程序设计 245

Ⅰ.6 Matlab符号计算 251

Ⅰ.7 muPAD notebook符号运算 280

习题Ⅰ 285

附录Ⅱ 简单均质几何体的质心、转动惯量和惯性矩 287

参考文献 290