工程力学课程概论 1
1 工程力学与工程密切相关 1
2 工程力学的主要内容与分析模型 6
2-1 工程力学的主要内容 6
2-2 工程力学的两种分析模型 8
3 工程力学的分析方法 9
3-1 两种不同的理论分析方法 9
3-2 工程力学的实验分析方法 10
3-3 工程力学的计算机分析方法 10
第一篇 静力学 13
第1章 静力学基础 13
1-1 力和力矩 13
1-1-1 力的概念 13
1-1-2 作用在刚体上的力的效应与力的可传性 14
1-1-3 力对点之矩 16
1-1-4 力系的概念 18
1-1-5 合力矩定理 18
1-2 力偶及其性质 19
1-2-1 力偶 19
1-2-2 力偶的性质 20
1-2-3 力偶系及其合成 21
1-3 约束与约束力 22
1-3-1 约束与约束力的概念 22
1-3-2 绳索约束与带约束 22
1-3-3 光滑面约束 23
1-3-4 光滑铰链约束 24
1-3-5 滑动轴承与止推轴承 26
1-4 平衡的概念 27
1-4-1 二力平衡与二力构件 27
1-4-2 不平行的三力平衡条件 29
1-4-3 加减平衡力系原理 29
1-5 受力分析方法与过程 30
1-5-1 受力分析概述 30
1-5-2 受力图绘制方法应用举例 31
1-6 结论与讨论 33
1-6-1 关于约束与约束力 33
1-6-2 关于受力分析 34
1-6-3 关于二力构件 34
1-6-4 关于静力学中某些原理的适用性 34
习题 35
第2章 力系的简化 41
2-1 力系等效与简化的概念 41
2-1-1 力系的主矢与主矩 41
2-1-2 等效的概念 42
2-1-3 简化的概念 42
2-2 力系简化的基础——力向一点平移定理 42
2-3 平面力系的简化 43
2-3-1 平面汇交力系与平面力偶系的合成结果 43
2-3-2 平面一般力系向一点简化 44
2-3-3 平面力系的简化结果 45
2-4 固定端约束的约束力 47
2-5 结论与讨论 48
2-5-1 关于力的矢量性质的讨论 48
2-5-2 关于平面力系简化结果的讨论 48
2-5-3 关于实际约束的讨论 49
习题 49
第3章 静力学平衡问题 51
3-1 平面力系的平衡条件与平衡方程 51
3-1-1 平面一般力系的平衡条件与平衡方程 51
3-1-2 平面一般力系平衡方程的其他形式 57
3-1-3 平面汇交力系与平面力偶系的平衡方程 58
3-2 简单的空间力系平衡问题 59
3-2-1 力对轴之矩 60
3-2-2 空间力系的简化 61
3-2-3 空间力系的平衡条件 63
3-3 简单的刚体系统平衡问题 64
3-3-1 刚体系统静定与静不定的概念 65
3-3-2 刚体系统的平衡问题的特点与解法 65
3-4 考虑摩擦时的平衡问题 70
3-4-1 滑动摩擦定律 70
3-4-2 考虑摩擦时的平衡问题 72
3-5 结论与讨论 77
3-5-1 关于坐标系和力矩中心的选择 77
3-5-2 关于受力分析的重要性 77
3-5-3 关于求解刚体系统平衡问题时应注意的几个方面 78
3-5-4 摩擦角与自锁的概念 79
习题 81
第二篇 材料力学 91
第4章 材料力学的基本概念 91
4-1 关于材料的基本假定 92
4-1-1 均匀连续性假定 92
4-1-2 各向同性假定 92
4-1-3 小变形假定 92
4-2 弹性杆件的外力与内力 93
4-2-1 外力 93
4-2-2 内力与内力分量 93
4-2-3 截面法 93
4-3 弹性体受力与变形特点 96
4-4 杆件横截面上的应力 96
4-4-1 正应力与切应力定义 96
4-4-2 应力与内力分量之间的关系 98
4-5 正应变与切应变 98
4-6 线弹性材料的应力-应变关系 99
4-7 杆件受力与变形的基本形式 100
4-7-1 拉伸或压缩 100
4-7-2 剪切 101
4-7-3 扭转 101
4-7-4 平面弯曲 102
4-7-5 组合受力与变形 102
4-8 结论与讨论 103
4-8-1 关于静力学模型与材料力学模型 103
4-8-2 关于静力学概念与原理在材料力学中的可用性与限制性 103
习题 104
第5章 轴向拉伸与压缩 106
5-1 轴力与轴力图 106
5-2 拉压杆件的应力与变形 108
5-2-1 应力计算 108
5-2-2 变形计算 109
5-3 拉压杆件的强度计算 114
5-3-1 强度条件、安全因数与许用应力 115
5-3-2 三类强度计算问题 115
5-3-3 强度计算举例 115
5-4 拉伸与压缩时材料的力学性能 118
5-4-1 材料拉伸时的应力-应变曲线 119
5-4-2 韧性材料拉伸时的力学性能 119
5-4-3 脆性材料拉伸时的力学性能 120
5-4-4 强度失效概念与极限应力 121
5-4-5 压缩时材料的力学性能 121
5-5 结论与讨论 123
5-5-1 本章的主要结论 123
5-5-2 关于应力和变形公式的应用条件 124
5-5-3 加力点附近区域的应力分布 125
5-5-4 应力集中的概念 126
5-5-5 拉伸和压缩静不定问题概述 126
习题 128
第6章 圆轴扭转 132
6-1 工程上传递功率的圆轴及其扭转变形 132
6-2 扭矩与扭矩图 133
6-2-1 外加扭转力偶矩与功率、转速之间的关系 133
6-2-2 截面法确定圆轴横截面上的扭矩 133
6-2-3 扭矩的正负号规则 134
6-2-4 扭矩图 135
6-3 切应力互等定理 135
6-4 圆轴扭转时的切应力分析 136
6-4-1 平面假定 137
6-4-2 变形协调方程 137
6-4-3 弹性范围内的切应力-切应变关系 137
6-4-4 静力学方程 138
6-4-5 圆轴扭转时横截面上的切应力表达式 139
6-5 圆轴扭转时的强度与刚度计算 141
6-5-1 圆轴扭转实验与破坏现象 141
6-5-2 圆轴扭转强度计算 142
6-5-3 圆轴扭转刚度计算 144
6-6 结论与讨论 145
6-6-1 圆轴扭转强度与刚度计算及其他 145
6-6-2 矩形截面杆扭转时的切应力 146
习题 148
第7章 弯曲强度 152
7-1 工程中的弯曲构件 152
7-2 剪力方程与弯矩方程 153
7-2-1 弯曲时梁横截面上的剪力与弯矩 153
7-2-2 剪力与弯矩的正负号规则 154
7-2-3 截面法确定指定截面上的剪力和弯矩 154
7-2-4 剪力方程与弯矩方程 157
7-3 剪力图与弯矩图 160
7-4 与应力分析相关的截面图形几何量 165
7-4-1 静矩、形心及其相互关系 165
7-4-2 惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径 167
7-4-3 惯性矩与惯性积的移轴定理 169
7-4-4 惯性矩与惯性积的转轴定理 170
7-4-5 主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩 171
7-5 平面弯曲时梁横截面上的正应力 173
7-5-1 平面弯曲与纯弯曲的概念 173
7-5-2 纯弯曲时梁横截面上的正应力分析 174
7-5-3 梁的弯曲正应力公式的应用与推广 179
7-6 平面弯曲正应力公式应用举例 180
7-7 梁的强度计算 183
7-7-1 梁的失效判据 183
7-7-2 梁的弯曲强度条件 183
7-7-3 梁的弯曲强度计算步骤 184
7-8 结论与讨论 189
7-8-1 弯矩、剪力与载荷集度之间的微分关系 189
7-8-2 绘制弯矩图和剪力图时要注意的几个问题 195
7-8-3 弯曲正应力公式的应用条件 196
7-8-4 弯曲切应力的概念 197
7-8-5 剪切与挤压假定计算 198
7-8-6 提高梁强度的措施 200
习题 203
第8章 弯曲刚度 209
8-1 弯曲变形与位移的基本概念 209
8-1-1 梁弯曲后的挠度曲线 209
8-1-2 梁的挠度与转角 210
8-1-3 梁的位移与约束密切相关 210
8-1-4 梁的位移分析的工程意义 211
8-2 小挠度微分方程及其积分 212
8-2-1 小挠度曲线微分方程 212
8-2-2 积分常数的确定、约束条件与连续条件 213
8-3 工程中的叠加法 216
8-3-1 叠加法应用于多个载荷作用的情形 218
8-3-2 叠加法应用于间断性分布载荷作用的情形 220
8-4 简单的静不定梁 221
8-5 弯曲刚度计算 224
8-5-1 弯曲刚度条件 224
8-5-2 刚度计算举例 224
8-6 结论与讨论 227
8-6-1 关于变形和位移的相依关系 227
8-6-2 关于梁的连续光滑曲线 227
8-6-3 关于求解静不定问题的讨论 228
8-6-4 关于静不定结构特性的讨论 228
8-6-5 提高弯曲刚度的途径 229
习题 230
第9章 应力状态与强度理论 234
9-1 基本概念 234
9-1-1 什么是应力状态，为什么要研究应力状态 234
9-1-2 怎样表示一点处的应力状态 235
9-1-3 怎样建立一般应力状态下的强度条件 237
9-2 平面应力状态中任意方向面上的应力分析 237
9-2-1 方向角与应力分量的正负号规则 237
9-2-2 微元的局部平衡 238
9-2-3 平面应力状态中任意方向面上的正应力与切应力 239
9-3 应力状态中的主应力与最大切应力 240
9-3-1 主平面、主应力与主方向 240
9-3-2 平面应力状态的三个主应力 241
9-3-3 面内最大切应力与一点处的最大切应力 241
9-4 分析应力状态的应力圆方法 244
9-4-1 应力圆方程 244
9-4-2 应力圆的画法 245
9-4-3 应力圆的应用 246
9-5 一般应力状态下的应力-应变关系 应变能密度 248
9-5-1 广义胡克定律 248
9-5-2 各向同性材料各弹性常数之间的关系 249
9-5-3 总应变能密度 250
9-5-4 体积改变能密度与畸变能密度 251
9-6 一般应力状态下的强度条件 252
9-6-1 第一强度理论 252
9-6-2 第二强度理论 253
9-6-3 第三强度理论 254
9-6-4 第四强度理论 255
9-7 结论与讨论 257
9-7-1 关于应力状态的几点重要结论 257
9-7-2 平衡方法是分析应力状态最重要、最基本的方法 257
9-7-3 关于应力状态的不同的表示方法 257
9-7-4 正确应用广义胡克定律 258
9-7-5 应用强度理论需要注意的几个问题 258
习题 260
第10章 组合受力与变形杆件的强度计算 263
10-1 斜弯曲 263
10-1-1 产生斜弯曲的加载条件 263
10-1-2 叠加法确定横截面上的正应力 263
10-1-3 最大正应力与强度条件 264
10-2 拉伸（压缩）与弯曲的组合 268
10-3 弯曲与扭转的组合 272
10-3-1 计算简图 272
10-3-2 危险点及其应力状态 273
10-3-3 强度条件与设计公式 274
10-4 薄壁容器强度设计简述 277
10-5 结论与讨论 279
10-5-1 关于中性轴的讨论 279
10-5-2 关于强度计算的全过程 280
习题 280
第11章 压杆的稳定性问题 285
11-1 压杆稳定性的基本概念 285
11-1-1 平衡状态的稳定性和不稳定性 285
11-1-2 临界状态与临界载荷 286
11-1-3 三种类型压杆的不同临界状态 286
11-2 细长压杆的临界载荷——欧拉临界力 287
11-2-1 两端铰支的细长压杆 287
11-2-2 其他刚性支承细长压杆临界载荷的通用公式 289
11-3 长细比的概念三类不同压杆的判断 290
11-3-1 长细比的定义与概念 290
11-3-2 三类不同压杆的区分 290
11-3-3 三类压杆的临界应力公式 291
11-3-4 临界应力总图与λp、λs的确定 292
11-4 压杆稳定性计算 292
11-4-1 压杆稳定性计算内容 292
11-4-2 安全因素法与稳定性安全条件 293
11-4-3 压杆稳定性计算过程 293
11-5 压杆稳定性计算示例 293
11-6 结论与讨论 298
11-6-1 稳定性计算的重要性 298
11-6-2 影响压杆承载能力的因素 299
11-6-3 提高压杆承载能力的主要途径 299
11-6-4 稳定性计算中需要注意的几个重要问题 300
习题 302
第12章 动载荷与疲劳强度简述 306
12-1 等加速直线运动时构件上的惯性力与动应力 306
12-2 旋转构件的受力分析与动应力计算 307
12-3 冲击载荷与冲击应力计算 311
12-3-1 计算冲击载荷的基本假定 311
12-3-2 机械能守恒定律的应用 312
12-3-3 冲击动荷系数 313
12-4 疲劳强度简述 315
12-4-1 交变应力的有关名词和术语 315
12-4-2 疲劳破坏特征 317
12-5 疲劳极限与应力-寿命曲线 320
12-6 影响疲劳极限的因素 322
12-6-1 应力集中的影响——有效应力集中因数 322
12-6-2 零件尺寸的影响——尺寸因数 323
12-6-3 表面加工质量的影响——表面质量因数 323
12-7 基于无限寿命设计方法的疲劳强度设计 324
12-7-1 构件寿命的概念 324
12-7-2 无限寿命设计方法——安全因数法 324
12-7-3 等幅对称应力循环下的工作安全因数 325
12-7-4 等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 325
12-8 结论与讨论 326
12-8-1 不同情形下动荷系数具有不同的形式 326
12-8-2 运动物体突然制动或刹车时的动载荷与动应力 326
12-8-3 提高构件疲劳强度的途径 327
习题 327
附录 型钢规格表 330
习题答案 346
索引 352
参考文献 357
Synopsis 358
Contents 359
主编简介 369