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第1章 绪论 1

1.1 材料力学的任务 1

1.1.1 工程中的三类问题 1

1.1.2 工程问题的二重性 1

1.1.3 任务 2

1.1.4 研究方法 2

1.2 材料力学的基本假设 2

1.2.1 连续性假设 2

1.2.2 均匀性假设 2

1.2.3 各向同性假设 2

1.2.4 小变形假设 3

1.3 弹性杆件的外力和内力 3

1.3.1 外力 3

1.3.2 内力 3

1.3.3 求解内力的截面法 3

1.4 正应力与切应力 5

1.5 正应变与切应变 6

1.6 杆件受力与变形的基本形式 6

第2章 轴向拉伸、压缩与剪切 10

2.1 工程中的轴向拉伸或压缩问题 10

2.2 轴力与轴力图 11

2.2.1 截面法求轴力 11

2.2.2 轴力图 11

2.3 直杆轴向拉伸或压缩时的应力 12

2.3.1 横截面上的应力 12

2.3.2 斜截面上的应力 13

2.3.3 圣维南原理 14

2.4 材料在拉伸与压缩时的力学性能 15

2.4.1 拉伸压缩试验 15

2.4.2 低碳钢在拉伸时的力学性能 15

2.4.3 其他材料在拉伸时的力学性能 18

2.4.4 铸铁拉伸时的力学性能 19

2.4.5 材料在压缩时的力学性能 20

2.5 拉压杆的强度计算 21

2.5.1 失效与许用应力 21

2.5.2 轴向拉伸与压缩时的强度设计 22

2.6 轴向拉伸与压缩时的变形计算 24

2.6.1 轴向变形与虎克定律 24

2.6.2 横向变形与泊松比 25

2.7 简单拉压静不定问题 27

2.8 连接部分的强度计算 32

2.8.1 剪切的实用计算 32

2.8.2 挤压的实用计算 33

第3章 圆轴的扭转 41

3.1 工程中的扭转问题 41

3.2 外力偶矩、扭矩与扭矩图 42

3.2.1 外力偶矩 42

3.2.2 扭矩 42

3.2.3 扭矩图 43

3.3 圆轴的扭转变形 44

3.3.1 纯扭转 44

3.3.2 切应变 45

3.3.3 纯剪切 45

3.4 圆轴扭转时横截面上的切应力 46

3.4.1 剪切胡克定律 46

3.4.2 扭转的切应力公式 47

3.4.3 极惯性矩和抗扭截面系数的计算 48

3.5 圆轴扭转时的强度条件和刚度条件 49

3.5.1 圆轴的扭转失效 49

3.5.2 强度条件 50

3.5.3 刚度条件 51

3.6 非圆截面轴扭转简介 54

第4章 梁的弯曲内力 59

4.1 工程中的弯曲问题 59

4.2 梁的计算简图 60

4.2.1 载荷的简化 60

4.2.2 实际约束的简化 60

4.2.3 静定梁的类型 60

4.3 剪力与弯矩 61

4.4 剪力方程与弯矩方程、剪力图与弯矩图 62

4.5 载荷集度、剪力、弯矩之间的微分关系 65

4.5.1 剪力、弯矩与载荷集度间的微分关系 65

4.5.2 Fs、M、q间微分关系在绘制剪力、弯矩图中的应用 66

第5章 弯曲应力 74

5.1 对称弯曲正应力 74

5.1.1 纯弯梁横截面上的正应力 74

5.1.2 常见截面的惯性矩、抗弯截面系数及组合截面的惯性矩 77

5.1.3 横力弯曲时梁横截面上的正应力计算 80

5.2 对称弯曲梁横截面上的切应力简介 82

5.3 梁的强度条件与强度设计 83

5.3.1 强度条件 83

5.3.2 强度设计 84

5.4 提高梁强度的主要措施 86

第6章 弯曲变形 94

6.1 工程中的弯曲变形问题 94

6.2 挠曲线的近似微分方程 95

6.3 计算梁弯曲变形的两种方法 95

6.3.1 积分法 95

6.3.2 叠加法 99

6.4 梁的刚度条件与刚度设计 104

6.4.1 刚度条件 104

6.4.2 刚度设计 104

6.5 提高梁弯曲刚度的措施 105

6.6 简单静不定梁 105

第7章 应力状态分析与强度理论 116

7.1 点的应力状态 116

7.2 平面应力状态——解析法 117

7.2.1 平面应力状态斜截面上的应力 117

7.2.2 主平面、主应力、最大正应力、最大切应力 118

7.3 平面应力状态——几何法 122

7.4 三向应力状态简介与最大切应力 125

7.4.1 三向应力状态 125

7.4.2 最大切应力 127

7.5 广义虎克定律 128

7.6 复杂应力状态的应变比能 131

7.7 断裂失效与屈服失效 133

7.8 四种常用的强度理论 135

7.8.1 最大拉应力理论（第一强度理论） 135

7.8.2 最大伸长线应变理论（第二强度理论） 135

7.8.3 最大剪应力理论（第三强度理论） 136

7.8.4 形状改变比能理论（第四强度理论） 137

第8章 组合变形 147

8.1 工程中的组合变形问题 147

8.2 拉伸（压缩）与弯曲组合变形的强度计算 147

8.3 斜弯曲 150

8.4 弯曲与扭转组合变形的强度计算 153

第9章 能量法 161

9.1 概述 161

9.2 线弹性杆件的变形能计算 161

9.2.1 轴向拉伸或压缩 161

9.2.2 扭转 162

9.2.3 弯曲 163

9.2.4 组合变形杆件 163

9.3 卡氏定理 165

9.4 莫尔定理 167

9.5 功的互等定理和位移互等定理 170

9.6 用能量法求解静不定问题 171

第10章 压杆稳定 181

10.1 工程中的压杆稳定问题 181

10.2 两端铰支细长压杆的临界压力 182

10.3 其他约束条件下的细长压杆临界压力 183

10.4 临界压力和临界应力的欧拉公式 184

10.5 中、小柔度杆的临界应力 187

10.5.1 中柔度杆临界应力的经验公式 187

10.5.2 小柔度杆的临界应力 188

10.5.3 临界应力总图 188

10.6 压杆的稳定计算与合理设计 189

10.6.1 压杆的稳定条件 189

10.6.2 压杆的合理设计 190

10.6.3 提高压杆稳定性的措施 191

第11章 动载荷 199

11.1 概述 199

11.2 动静法 199

11.2.1 构件作匀加速直线运动的应力 199

11.2.2 构件作匀速转动运动的应力与变形 201

11.3 构件受冲击时的近似计算 202

11.4 交变应力的概念 205

11.5 金属疲劳破坏的概念 207

11.6 材料的疲劳极限与S-N曲线 208

11.7 影响构件疲劳极限的因素 209

11.7.1 构件外形的影响 210

11.7.2 构件尺寸的影响 211

11.7.3 表面状态的影响 211

11.8 构件疲劳极限 212

11.9 对称循环下的疲劳强度计算与合理设计 213

第12章 工程应用 222

12.1 ANSYS简介 222

12.1.1 有限元分析的基本概念 222

12.1.2 ANSYS 12.0的启动 223

12.1.3 ANSYS 12.0的退出 224

12.1.4 ANSYS 12.0的界面 224

12.1.5 命令流 227

12.2 工程中的桁架结构的计算 227

12.2.1 问题描述 227

12.2.2 ANSYS的启动 227

12.2.3 设置分析模块 227

12.2.4 定义单元类型、实常数和材料 228

12.2.5 建立模型（有限元模型） 229

12.2.6 加载与求解 230

12.2.7 查看结果 232

12.2.8 退出系统 233

12.3 工程中的梁的内力、应力和变形的计算 233

12.3.1 问题描述与分析 233

12.3.2 计算命令流 234

12.4 工程中的组合变形杆件的内力、变形的计算 235

12.4.1 问题描述与分析 235

12.4.2 计算命令流 236

12.5 工程中的压杆稳定的计算 238

12.5.1 问题描述与分析 238

12.5.2 计算命令流 238

附录Ⅰ 平面图形的几何性质 242

附录Ⅱ 参考答案 254