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第1章 绪论 1

1.1材料力学的任务与研究对象 1

1.1.1材料力学的任务 1

1.1.2材料力学的研究对象 3

1.2材料力学的基本假设 4

1.3外力及其分类 5

1.4内力与应力 5

1.4.1内力及截面法 5

1.4.2应力 6

1.4.3简单应力状态 7

1.4.4切应力互等定理 7

1.5变形、位移与应变 8

1.5.1变形与位移 8

1.5.2应变 8

1.6胡克定律 9

1.6.1拉压胡克定律 9

1.6.2剪切胡克定律 9

1.7杆件变形的基本形式 9

思考和练习题 10

第2章 轴向拉伸与压缩 12

2.1概述 12

2.2轴力与轴力图 13

2.2.1轴力 13

2.2.2轴力图 13

2.3拉压杆的应力与圣维南原理 15

2.3.1拉压杆横截面上的应力 15

2.3.2拉压杆斜截面上的应力 16

2.3.3圣维南原理 17

2.4材料拉伸与压缩时的力学性能 18

2.4.1拉伸试验与应力-应变图 18

2.4.2低碳钢拉伸时的力学性能 19

2.4.3材料在卸载与再加载时的力学性能 20

2.4.4材料的塑性 21

2.4.5其他材料拉伸时的力学性能 21

2.4.6材料压缩时的力学性能 22

2.5拉压杆的强度计算 23

2.5.1失效与许用应力 23

2.5.2强度条件 23

2.6拉压杆的变形 26

2.6.1拉压杆纵向变形与胡克定律 26

2.6.2拉压杆的横向变形与泊松比 26

2.7应力集中的概念 29

2.7.1应力集中的概念 29

2.7.2应力集中对构件强度的影响 30

2.8简单拉压超静定问题 30

2.8.1超静定问题的提出及求解方法 30

2.8.2温度应力 33

2.8.3装配应力 34

思考和练习题 37

第3章 剪切的实用计算 42

3.1概述 42

3.2剪切的实用计算 43

3.3挤压的实用计算 43

思考和练习题 47

第4章 扭转 50

4.1概述 50

4.2外力偶矩计算与扭矩 51

4.2.1外力偶矩计算 51

4.2.2扭矩与扭矩图 52

4.3圆轴扭转应力及强度计算 53

4.3.1圆轴扭转试验与假设 54

4.3.2圆轴扭转横截面上的应力 54

4.3.3圆轴扭转的强度计算 57

4.4圆轴扭转变形及刚度计算 59

4.4.1圆轴扭转变形 59

4.4.2圆轴扭转刚度计算 59

4.5简单超静定轴 61

4.6矩形截面杆自由扭转 63

4.6.1自由扭转与约束扭转 63

4.6.2矩形截面杆自由扭转 63

4.7薄壁截面杆自由扭转 65

4.7.1开口薄壁杆件自由扭转 65

4.7.2闭口薄壁杆件自由扭转 67

思考和练习题 69

第5章 截面几何性质 73

5.1概述 73

5.2形心与静矩 73

5.2.1截面的形心 73

5.2.2截面的静矩 74

5.2.3截面形心与静矩的关系 74

5.2.4组合截面的静矩与形心 74

5.3极惯性矩 76

5.3.1截面的极惯性矩 76

5.3.2圆截面的极惯性矩 76

5.4惯性矩及其平行移轴公式 77

5.4.1截面的惯性矩 77

5.4.2矩形及圆截面的惯性矩 77

5.4.3惯性半径 79

5.4.4惯性矩平行移轴公式 79

5.5惯性积及其平行移轴公式 80

5.5.1截面的惯性积 80

5.5.2惯性积平行移轴公式 80

5.6转轴公式与主惯性矩 81

5.6.1转轴公式 81

5.6.2主轴与主惯性矩 82

思考和练习题 85

第6章 弯曲内力 87

6.1概述 87

6.1.1弯曲概念与实例 87

6.1.2梁的支座形式及支座反力 88

6.1.3梁的类型 89

6.2剪力与弯矩 89

6.2.1剪力与弯矩的概念 89

6.2.2剪力与弯矩的正负号规定 90

6.3剪力方程与弯矩方程及剪力图与弯矩图 93

6.3.1剪力方程与弯矩方程 93

6.3.2剪力图与弯矩图 93

6.4剪力、弯矩与荷载集度之间的关系 96

6.4.1剪力、弯矩与荷载集度之间的微分关系 96

6.4.2根据微分关系作剪力图与弯矩图 96

6.4.3剪力、弯矩与荷载集度之间的积分关系 99

6.5叠加法作弯矩图 102

6.5.1叠加法作弯矩图的原理 102

6.5.2区段叠加法作弯矩图 102

6.6平面刚架与曲梁内力 103

6.6.1平面刚架内力 103

6.6.2平面曲梁内力 105

思考和练习题 105

第7章 弯曲应力 109

7.1概述 109

7.2弯曲正应力 110

7.2.1纯弯曲正应力 110

7.2.2横力弯曲正应力 113

7.2.3最大弯曲正应力 113

7.3弯曲切应力 114

7.3.1矩形截面梁的弯曲切应力 114

7.3.2工字形截面梁的弯曲切应力 116

7.3.3圆形截面梁的弯曲切应力 118

7.4梁的强度计算 119

7.4.1梁的强度条件 119

7.4.2梁的强度计算 120

7.5梁的合理强度设计 123

7.6非对称截面梁的平面弯曲及弯曲中心的概念 126

7.6.1非对称截面梁的平面弯曲 126

7.6.2开口薄壁杆件的弯曲中心 126

7.7两种材料的组合梁 128

思考和练习题 130

第8章 弯曲变形 136

8.1概述 136

8.1.1工程实际中的弯曲问题 136

8.1.2梁的挠度与转角 137

8.2挠曲线近似微分方程 138

8.3计算梁位移的积分法 139

8.3.1转角方程与挠度方程 139

8.3.2边界条件与光滑连续条件 139

8.4计算梁位移的叠加法 141

8.5梁的刚度计算及合理刚度设计 145

8.5.1梁的刚度计算 145

8.5.2梁的合理刚度设计 146

8.6简单超静定梁 147

8.6.1超静定梁的概念 147

8.6.2用变形比较法解超静定梁 147

思考和练习题 149

第9章 应力及应变状态分析 153

9.1概述 153

9.1.1一点应力状态的概念 153

9.1.2一点应力状态的描述 154

9.2平面应力状态应力分析的解析法 156

9.2.1平面应力状态的有关约定 156

9.2.2平面应力状态下任意斜截面的应力 156

9.2.3平面应力状态的极值应力 157

9.2.4主平面及主应力 158

9.3平面应力状态应力分析的图解法 162

9.3.1应力圆的原理 162

9.3.2应力圆的绘制 163

9.3.3应力圆的应用 163

9.4复杂应力状态的最大应力 165

9.4.1三向应力圆 165

9.4.2三向应力状态的最大应力 166

9.5广义胡克定律 167

9.6薄壁圆筒的应力分析 170

9.7平面应变状态应变分析 172

9.7.1任意方位的应变 172

9.7.2最大正应变及其方位 174

9.7.3应变的实测 175

思考和练习题 176

第10章 强度理论 181

10.1概述 181

10.2关于断裂的强度理论 182

10.2.1最大拉应力理论 182

10.2.2最大拉应变理论 183

10.3关于屈服的强度理论 184

10.3.1最大切应力理论 184

10.3.2畸变能理论 184

10.4莫尔强度理论 185

10.4.1莫尔强度理论要点 185

10.4.2莫尔强度理论的强度条件 186

10.5强度理论的应用 188

10.5.1相当应力 188

10.5.2强度理论的应用 188

思考和练习题 191

第11章 组合变形 193

11.1概述 193

11.1.1 工程中杆件的组合变形 193

11.1.2组合变形的求解方法 194

11.2斜弯曲 195

11.2.1斜弯曲的概念 195

11.2.2斜弯曲内力与应力的计算 195

11.2.3斜弯曲变形的计算 196

11.2.4斜弯曲时梁的中性轴与正应力强度条件 196

11.3拉伸（或压缩）与弯曲的组合变形 198

11.3.1轴向力与横向力共同作用 198

11.3.2拉（压）弯组合变形实例 199

11.4偏心压缩与截面核心 201

11.4.1偏心压缩 201

11.4.2截面核心的概念 202

11.5弯曲与扭转的组合变形 203

11.5.1弯曲与扭转组合变形的概念 204

11.5.2弯曲与扭转组合变形的强度计算 204

11.5.3拉伸（或压缩）、扭转与弯曲的组合变形 207

思考和练习题 208

第12章 压杆稳定 212

12.1概述 212

12.2压杆临界荷载的欧拉公式 214

12.2.1两端铰支细长压杆的临界荷载 214

12.2.2其他约束下细长压杆的临界荷载 216

12.2.3细长压杆临界荷载的统一公式 217

12.3临界应力与临界应力总图 219

12.3.1临界应力与柔度 219

12.3.2欧拉公式的适用范围 219

12.3.3临界应力的经验公式 220

12.3.4临界应力总图 221

12.4压杆稳定性计算及提高稳定性的措施 222

12.4.1压杆稳定性计算 222

12.4.2提高稳定性措施 227

思考和练习题 228

第13章 能量法 231

13.1概述 232

13.2外力功的计算 232

13.2.1外力功的基本公式 232

13.2.2克拉比隆定理 232

13.3应变能的计算 233

13.3.1杆件的应变能 233

13.3.2应变能密度 235

13.3.3复杂应力状态下的应变能密度 236

13.4卡氏定理 238

13.4.1卡氏定理的一般表达式 238

13.4.2卡氏定理的应用 239

13.5单位荷载法 243

13.6图乘法 247

13.6.1图乘法的原理 247

13.6.2图乘法的应用 248

13.7冲击应力分析 251

13.7.1冲击问题概述 251

13.7.2自由落体对线性弹性体的冲击 252

13.7.3等速水运动的物体对线性弹性体的冲击 253

13.7.4起吊重物时的冲击 253

思考和练习题 257

第14章 疲劳强度计算 263

14.1概述 263

14.2交变应力的类型 264

14.2.1交变应力的参数 264

14.2.2交变应力的类型 265

14.3材料的疲劳极限 267

14.3.1疲劳极限的概念 267

14.3.2疲劳试验与S-N曲线 267

14.4影响构件疲劳极限的主要因素 268

14.4.1构件外形的影响 268

14.4.2构件截面尺寸的影响 271

14.4.3构件表面加工质量的影响 272

14.5对称循环应力下的疲劳强度计算 273

14.5.1构件疲劳极限的确定 273

14.5.2对称循环应力下的疲劳强度条件 273

14.6非对称循环应力下的疲劳强度计算 274

14.6.1非对称循环应力下的疲劳强度条件 274

14.6.2弯扭组合交变应力下的疲劳强度条件 275

14.7提高构件疲劳强度的措施 278

思考和练习题 278

附录A 常用材料的力学性能 281

附录B 常见截面的几何性质 282

附录C 简单荷载作用下梁的挠度与转角 284

附录D 型钢表 286

附录E 材料力学自测题 299

参考答案 306

参考文献 316