建筑力学 上PDF电子书下载

0 绪论 1

0.1 力学学科常识简介 1

0.1.1 力学的概念 1

0.1.2 力学与其他学科的关系 2

0.1.3 力学的研究方法与手段 2

0.1.4 力学学科的进一步分类 2

0.2 建筑力学研究的内容 3

0.3 结论与讨论 3

0.3.1 基本概念 3

0.3.2 建议阅读 3

习题0 3

第1篇 静力学基础 7

第1章 静力学基本概念和受力分析 7

1.1 静力学基本概念 7

1.1.1 力的基本概念 7

1.1.2 质点、刚体的概念 8

1.1.3 物体的平衡 9

1.1.4 力系 9

1.2 力的投影 9

1.2.1 力在轴上的投影 9

1.2.2 力在平面的投影 10

1.3 力的合成与分解 11

1.3.1 力的合成 11

1.3.2 合力投影定理 11

1.3.3 力的分解 12

1.4 力矩 13

1.4.1 力对点之矩 13

1.4.2 力对轴之矩 15

1.4.3 力对点之矩与力对轴之矩的关系 16

1.4.4 合力矩定理 16

1.5 力偶及力偶矩 19

1.5.1 力偶及力偶矩 19

1.5.2 力偶矩的合成 20

1.6 约束与约束反力 21

1.7 受力分析与受力图 27

1.8 力学建模简介 34

1.8.1 力学模型及力学计算简图 34

1.8.2 力学模型的简化原则 35

1.9 结论与讨论 36

1.9.1 基本概念 36

1.9.2 基本方法 36

1.9.3 基本概念的区分 36

1.9.4 力的数学描述 36

1.9.5 基本定理 36

1.9.6 工程实际中的约束分析 37

1.9.7 常见的基本约束及组合约束 37

习题1 37

第2章 力系的等效与简化 41

2.1 力系的分类 41

2.2 力系等效的基本原理 41

2.2.1 力系的主矢与主矩 41

2.2.2 等效力系定理 44

2.3 力系的简化 46

2.3.1 任意力系的简化 46

2.3.2 特殊力系简化的结果 49

2.3.3 平行力系的简化 50

2.4 力系简化的简单应用 54

2.5 结论与讨论 56

2.5.1 基本概念 56

2.5.2 基本定理 56

2.5.3 基本方法 56

2.5.4 力系简化的结果 56

2.5.5 力系简化的应用 56

2.5.6 讨论 56

习题2 56

第3章 重心、质心及形心 59

3.1 质点系的重心及质心 59

3.2 刚体的重心、质心及形心 60

3.3 组合体的重心、形心 65

3.4 结论与讨论 66

习题3 66

第4章 刚体和刚体系统的平衡 68

4.1 质点系和刚体的平衡条件 68

4.1.1 单质点的平衡条件 68

4.1.2 质点系的平衡条件 68

4.2 刚体的平衡方程 70

4.2.1 一般空间力系作用下刚体的平衡方程 70

4.2.2 特殊空间力系作用下刚体的平衡方程 70

4.2.3 平面力系作用下刚体的平衡方程 70

4.3 刚体平衡问题 72

4.3.1 单个刚体的平衡问题求解 72

4.3.2 静定和超静定问题的概念 75

4.4 静定刚体系统的平衡问题 77

4.5 刚化原理 82

4.6 摩擦及考虑摩擦时的平衡问题 82

4.6.1 滑动摩擦力及库仑摩擦定律 83

4.6.2 摩擦角与自锁现象 84

4.6.3 考虑滑动摩擦时的平衡分析 85

4.6.4 滚动摩擦简介 86

4.7 结论与讨论 88

4.7.1 基本概念 88

4.7.2 基本结论 88

4.7.3 基本原理 88

4.7.4 分析刚体平衡问题时需要注意的问题 88

4.7.5 分析刚体系统平衡问题时需要注意的问题 89

习题4 89

第2篇 可变形固体杆件的静力响应分析 99

第5章 可变形固体的平衡和杆件内力分析 99

5.1 可变形固体的概念及可变形固体静力学研究的内容 99

5.1.1 可变形固体的概念 99

5.1.2 可变形固体静力学研究的内容 99

5.2 可变形固体的模型化 99

5.3 可变形固体的几何分类 101

5.4 可变形固体的外力、内力及应力的概念 102

5.5 可变形固体平衡原理 103

5.6 弹性杆件横截面的内力主矢、主矩与内力分量 103

5.6.1 内力主矢、主矩与内力分量 103

5.6.2 内力分量的正负号规定 104

5.6.3 杆件横截面内力分量各自对应的杆件的基本变形 104

5.6.4 内力与外力间的关系 106

5.7 特殊平衡力系作用下杆件的内力计算 106

5.7.1 轴心拉压杆的内力 106

5.7.2 受扭圆直杆的内力 109

5.7.3 平面弯曲梁的内力 111

5.8 一般力系作用下杆件的内力计算 123

5.9 结论与讨论 128

5.9.1 基本概念 128

5.9.2 基本原理 128

5.9.3 基本方法 128

5.9.4 杆件内力的性质 128

习题5 129

第6章 应力与应变基本概念 134

6.1 应力、正应力、切应力 134

6.1.1 应力、正应力及切应力的概念 134

6.1.2 杆件横截面上的内力与应力之间的关系 135

6.1.3 微单元体上的应力 136

6.2 应变、正应变、切应变 137

6.2.1 正应变、切应变的概念 137

6.2.2 微单元体的变形 138

6.2.3 杆件整体变形的数学描述及杆件变形描述的特征量 138

6.3 轴向拉压等截面直杆横截面上的平均正应力与轴向平均正应变 139

6.4 受扭薄壁圆筒横截面上的平均切应力与平均切应变 140

6.5 圣维南局部影响原理 142

6.6 结论与讨论 143

习题6 143

第7章 工程材料的基本静力学性能 144

7.1 概述 144

7.2 常温静载下工程材料的拉伸与压缩试验 145

7.2.1 低碳钢常温静载单向拉伸试验 145

7.2.2 其他工程材料的常温静载拉伸试验 148

7.2.3 工程材料常温静载压缩试验 150

7.2.4 塑性材料和脆性材料的比较 152

7.2.5 轴向拉压构件横向变形及泊松比 153

7.2.6 变形体的体积变化 153

7.3 常温静载下金属材料的扭转试验 153

7.4 材料的屈服及断裂失效判据 154

7.5 结论与讨论 155

7.5.1 基本概念 155

7.5.2 基本定律 155

7.5.3 材料的其他力学性质 155

习题7 156

第8章 弹性杆件横截面应力与应变分析 157

8.1 概述 157

8.2 轴心拉压直杆横截面的应力与应变 158

8.2.1 轴心拉压直杆横截面正应力与应变 158

8.2.2 应力集中的概念 160

8.3 受扭直杆横截面上的应力与应变 161

8.3.1 受扭圆轴横截面上的应力与应变 161

8.3.2 切应力成对互等定理 164

8.3.3 非圆轴自由扭转时横截面上的切应力 166

8.4 平面弯曲梁横截面的应力与应变 169

8.4.1 直梁平面弯曲时横截面上的正应力与应变 169

8.4.2 梁横截面上的切应力 175

8.5 组合受力构件横截面的应力 177

8.6 截面图形的几何性质 180

8.6.1 形心、静矩及其相互关系 180

8.6.2 惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径 182

8.6.3 惯性矩与惯性积的移轴定理 184

8.6.4 惯性矩与惯性积的转轴定理 185

8.6.5 主惯性轴与形心主惯性轴、主惯性矩与形心主惯性矩 186

8.7 结论与讨论 188

8.7.1 基本公式 188

8.7.2 组合受力杆件横截面应力 189

习题8 189

第9章 应力状态分析 195

9.1 一点处的应力状态 195

9.1.1 应力状态的概念 195

9.1.2 应力状态的描述 196

9.1.3 原始单元体的截取及其上应力计算 196

9.1.4 应力状态分类 198

9.2 平面应力状态分析 198

9.2.1 任意方向面上的应力 198

9.2.2 主应力和主平面 200

9.2.3 平面应力状态的最大切应力 200

9.3 应力圆及其应用 201

9.3.1 应力圆方程 202

9.3.2 应力圆的画法 202

9.3.3 应力圆的应用 202

9.4 基本变形杆件的应力状态分析 205

9.4.1 轴心拉压杆件应力状态分析 205

9.4.2 受扭转圆轴的应力状态分析 206

9.4.3 平面弯曲梁的应力状态分析 207

9.4.4 主应力轨迹线的概念 208

9.5 三向应力状态的特例分析 209

9.5.1 三组特殊的方向面 209

9.5.2 三向应力状态的应力圆 210

9.5.3 一点处的最大切应力 210

9.6 一般应力状态下各向同性材料的应力与应变关系 212

9.7 应变能和应变能密度 213

9.7.1 轴向拉压杆件的应变能和应变能密度 214

9.7.2 三向应力状态的应变能密度 214

9.8 结论与讨论 216

9.8.1 基本概念 216

9.8.2 基本公式 216

9.8.3 基本分析方法 217

习题9 217

第10章 弹性杆件的变形和杆件横截面的位移分析 222

10.1 轴心拉压杆件的轴向伸长或缩短 222

10.2 圆轴的扭转变形与相对扭转角 224

10.3 平面弯曲梁的弹性曲线与平面弯曲梁的挠度与转角 226

10.3.1 平面弯曲梁变形与内力间的关系 226

10.3.2 直接积分法计算平面弯曲梁的转角与挠度 227

10.3.3 弯矩—面积法计算平面弯曲梁的转角与挠度 231

10.4 叠加法计算梁的位移 234

10.5 结论与讨论 239

10.5.1 基本概念 239

10.5.2 基本原理 239

10.5.3 基本公式 239

10.5.4 有关位移计算的讨论 239

习题10 240

第11章 压杆的平衡稳定性分析 242

11.1 稳定性的基本概念 242

11.1.1 平衡的类别 242

11.1.2 工程结构或构件的失稳现象 243

11.1.3 失稳现象的物理本质 244

11.2 理想压杆的稳定性分析 244

11.2.1 细长压杆的临界荷载及临界应力 244

11.2.2 欧拉公式的适用范围及临界应力总图 247

11.3 结论与讨论 251

11.3.1 稳定性问题的几个特点 251

11.3.2 受压杆件的强度和稳定性问题的分界 251

11.3.3 临界应力总图 251

习题11 252

第3篇 可变形固体杆件的静力设计 257

第12章 构件的力学功能及杆形构件的静力学设计准则 257

12.1 构件的力学功能及构件的力学设计的概念 257

12.1.1 构件的力学功能 257

12.1.2 构件的静力学设计的概念 258

12.2 构件的强度失效的判据及设计准则 258

12.2.1 脆性断裂失效判据和强度设计准则 259

12.2.2 塑性屈服失效判据和强度设计准则 260

12.2.3 莫尔准则 261

12.2.4 对失效判据和设计准则的历史认识 262

12.3 强度设计准则应用 262

12.3.1 失效判据及设计准则的选用 262

12.3.2 强度设计准则的应用 263

12.4 杆类构件的刚度设计准则 266

12.4.1 轴心拉压杆的刚度设计准则 266

12.4.2 受扭圆轴的刚度设计准则 266

12.4.3 平面弯曲杆件的刚度设计准则 266

12.5 理想压杆稳定性的设计准则 266

12.5.1 理想压杆的稳定判据 266

12.5.2 理想压杆的设计准则 267

12.6 结论与讨论 267

12.6.1 关于构件的功能要求和构件的失效 267

12.6.2 应用强度设计准则要注意的几个问题 267

12.6.3 结构可靠性设计方法简介 268

习题12 268

第13章 杆形构件的静力学设计 270

13.1 轴心拉压杆件的强度设计 270

13.2 受扭圆轴的强度、刚度设计 273

13.2.1 受扭圆轴杆件的强度设计 273

13.2.2 受扭圆轴杆件的刚度设计 274

13.3 连接件的工程设计 275

13.3.1 剪切的实用计算 275

13.3.2 挤压的实用计算 276

13.4 平面弯曲梁的强度设计和刚度设计 277

13.4.1 平面弯曲梁的强度设计 277

13.4.2 平面弯曲梁的刚度设计 284

13.5 理想压杆的弹性稳定设计 285

13.5.1 安全系数法 285

13.5.2 折减系数法 287

13.5.3 提高压杆稳定性的措施 289

13.6 结论与讨论 291

13.6.1 静力学分析的方法 291

13.6.2 圆轴扭转时强度设计和刚度设计的一般过程 291

13.6.3 平面弯曲梁强度和刚度设计方法 291

13.6.4 压杆稳定设计要点 291

习题13 291

附录 型钢表 296

主要符号表 309

参考文献 310