目录 1
基础篇 1
第1章 基本概念 1
§1-1 什么是“材料力学” 1
§1-2 材料力学发展简史 5
§1-3 变形体及其理想化 7
§1-4 各向同性与各向异性弹性体 10
§1-5 弹性体受力与变形特征 11
1-6-1 应力——分布内力集度 14
§1-6 应力、应变及其相互关系 14
1-6-2 应力与内力分量之间的关系 15
1-6-3 应变——一点变形程度的度量 15
1-6-4 应力与应变之间的物性关系 16
§1-7 工程结构与构件 16
1-7-1 弹性体的几何分类 16
1-7-2 工程结构与构件 17
§1-8 杆件受力与变形的几种形式 17
1-8-1 轴向拉伸（或压缩） 17
1-8-4 弯曲 18
1-8-3 扭转 18
1-8-2 剪切 18
1-8-5 组合受力与变形 19
§1-9 结论与讨论 19
1-9-1 关于刚体与变形体模型 19
1-9-2 刚体静力学概念与原理在材料力学中的可用性与限制性 20
习题 20
2-1-1 内力主矢与主矩 23
2-1-2 内力分量 23
§2-1 内力与内力分量 23
第2章 杆件的内力与内力图 23
2-1-3 内力分量的正负号规则 24
§2-2 外力与内力之间的相依关系 25
2-2-1 弹性体的平衡原理 25
2-2-2 截面法 25
2-2-3 杆件内力变化的一般规律 26
2-2-4 控制面 26
2-2-5 平衡微分方程 26
§2-3 杆件的内力图 28
2-3-1 轴力图 28
2-3-2 扭矩图 29
2-3-3 剪力图与弯矩图 30
§2-4 刚架的内力图 36
§2-5 结论与讨论 38
2-5-1 关于杆件内力分析的几点结论 38
2-5-2 力系简化在确定控制面上内力时的应用 38
2-5-3 重视对平衡微分方程的理解和应用 40
2-5-4 叠加原理的应用限制 40
习题 41
第3章 最简单的材料力学问题 46
§3-1 轴向载荷作用下杆件横截面上的应力 46
3-2-1 强度设计准则、安全因数与许用应力 50
§3-2 最简单的强度问题 50
3-2-2 三类强度问题 51
3-2-3 强度计算举例 51
§3-3 轴向载荷作用下的变形分析与计算 54
3-3-1 绝对变形 弹性模量 54
3-3-2 相对变形 正应变 55
3-3-3 横向变形与泊松比 56
§3-4 轴向载荷作用下材料的力学性能 58
3-4-1 轴向拉伸时的应力-应变曲线 58
3-4-2 弹性力学性能 59
3-4-3 极限应力值——强度指标 60
3-4-4 韧性指标 61
3-4-5 轴向压缩时材料的力学性能 63
§3-5 结论与讨论 63
3-5-1 轴向拉伸及压缩应力和变形公式的应用条件 63
3-5-2 加力点附近区域的应力分布 64
3-5-3 应力集中的概念 65
3-5-4 卸载、再加载时材料的力学行为 66
习题 67
§4-1 与应力分析相关的截面图形几何性质 72
第4章 弹性杆件横截面上的正应力分析 72
4-1-1 静矩、形心及其相互关系 74
4-1-2 惯性矩、极惯性矩、惯性半径 75
4-1-3 主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩的概念 77
§4-2 平面弯曲时梁横截面上的正应力 79
4-2-1 梁弯曲的若干定义与概念 80
4-2-2 纯弯曲时梁横截面上正应力分析 81
4-2-3 弯曲正应力公式的应用与推广 87
§4-3 斜弯曲时梁横截面上的正应力 91
4-3-1 产生斜弯曲的加载条件 91
4-3-3 最大正应力 92
4-3-2 叠加法确定斜弯曲时横截面上的正应力 92
§4-4 弯矩与轴力同时作用时杆件横截面上的正应力 94
§4-5 基于最大正应力的强度计算 97
4-5-1 基于最大正应力的强度条件 97
4-5-2 强度计算步骤 98
4-5-3 强度计算举例 98
§4-6 结论与讨论 107
4-6-1 弯曲正应力公式应用中的几个问题 107
4-6-2 对称性验证平面假定的正确性 107
4-6-4 关于形心和形心主轴 108
4-6-3 关于截面的惯性矩 108
4-6-5 关于中性轴的讨论 109
4-6-6 提高梁强度的措施 111
习题 113
第5章 弹性杆件横截面上的切应力分析 119
§5-1 切应力互等定理 剪切胡克定律 119
5-1-1 切应力互等定理 120
5-1-2 剪切胡克定律 120
§5-2 圆轴扭转时横截面上的切应力分析 121
5-2-1 平面假定与切应变分布规律 121
5-2-2 横截面上的切应力分布 122
5-2-3 圆轴扭转时扭转角变化率以及横截面上的切应力表达式 123
5-2-4 最大切应力与扭转截面系数 124
§5-3 薄壁截面梁弯曲时横截面上的切应力流与弯曲中心 126
5-3-1 切应力流 126
5-3-2 弯曲中心 129
§5-4 薄壁截面梁的弯曲切应力公式推广应用到实心截面梁 131
5-4-1 宽度和高度分别为b和h的矩形截面 131
5-4-2 直径为d的圆截面 131
5-4-4 工字形截面 132
§5-5 基于最大切应力的强度计算 132
5-4-3 内、外直径分别为d、D的圆环截面 132
§5-6 结论与讨论 134
5-6-1 矩形截面杆扭转时横截面上的切应力 134
5-6-2 横向载荷作用下开口薄壁杆件扭转变形 136
5-6-3 实心截面梁弯曲切应力的误差分析 137
5-6-4 实心截面细长梁弯曲正应力与弯曲切应力的量级比较 137
5-6-5 薄壁截面梁与实心截面梁上外力简化时简化中心的不同选择 138
习题 139
第6章 应力状态分析 145
§6-1 一点处应力状态的描述及其分类 145
6-2-1 正负号规则 147
§6-2 平面应力状态的应力分析 147
6-2-2 微元的局部平衡 148
6-2-3 不同坐标系中应力状态的表达形式 148
§6-3 主应力、主方向与面内最大切应力 149
6-3-1 主平面、主应力与主方向 149
6-3-2 平面应力状态的三个主应力 150
6-3-3 用主应力表示的应力状态 150
6-3-4 面内最大切应力 150
6-4-1 应力圆方程 151
§6-4 类比法的应用——平面应力状态的应力圆 151
6-4-2 应力圆的画法 152
6-4-3 应力圆的应用 152
§6-5 三向应力状态的特例分析 154
6-5-1 三组特殊的方向面 154
6-5-2 三向应力状态的应力圆 155
6-5-3 一点处的最大切应力 155
§6-6 一般应力状态下各向同性材料的应力-应变关系 160
6-6-1 广义胡克定律 160
6-6-2 各向同性材料各弹性常数之间的关系 161
6-7-1 总应变能密度 165
§6-7 一般应力状态下的应变能密度 165
6-7-2 体积改变能密度与畸变能密度 166
§6-8 结论与讨论 167
6-8-1 关于应力状态的几点重要结论 167
6-8-2 平衡方法是分析应力状态最重要、最基本的方法 167
6-8-3 怎样将应力圆作为思考和分析问题的重要工具，求解复杂的应力状态问题 168
6-8-4 关于应力状态的不同的表示方法 168
6-8-5 正确应用广义胡克定律 169
习题 169
§7-1 构件失效概念与失效分类 174
第7章 一般应力状态下的强度失效分析与设计准则 174
§7-2 强度失效判据与设计准则概述 175
§7-3 屈服准则 176
7-3-1 最大切应力准则 176
7-3-2 畸变能密度准则 177
§7-4 断裂准则 178
7-4-1 断裂失效的三种类型 178
7-4-2 最大拉应力准则 178
§7-5 强度失效判据与设计准则的应用 179
7-6-2 关于设计准则的应用 184
§7-6 结论与讨论 184
7-6-1 关于强度失效的几点结论 184
7-6-3 关于安全因数的确定 185
习题 186
第8章 复杂情形下的强度设计 189
§8-1 强度设计原则与设计过程 189
8-1-1 强度设计准则 189
8-1-2 强度设计过程 190
8-1-3 强度设计内容 190
8-2-1 弯曲时的可能危险面 191
§8-2 复杂情形下弯曲构件的强度设计 191
8-2-2 弯曲时的可能危险点 192
8-2-3 三类危险点的应力状态与设计准则的应用 193
8-2-4 弯曲许用应力 195
§8-3 一般情形下弯曲构件的强度设计过程与应用举例 196
8-3-1 弯曲强度设计过程 196
8-3-2 应用举例 197
§8-4 轴的静载强度设计 204
§8-5 圆柱形薄壁容器强度设计简述 208
§8-6 连接件的工程假定计算 210
8-6-1 剪切假定计算 210
8-6-2 挤压假定计算 211
8-6-3 焊缝假定计算 213
§8-7 结论与讨论 215
8-7-1 关于构件强度计算的模型 215
8-7-2 注意综合应用基本概念与基本理论处理工程构件的强度问题 215
习题 216
第9章 弹性杆件的位移分析与刚度设计 224
§9-1 变形与位移的相依关系 224
9-1-1 应力分析中得到的结论——杆件微段变形 224
9-1-2 总体变形与位移 226
§9-2 圆轴扭转时的变形及刚度条件 230
§9-3 确定梁挠度的积分法 232
§9-4 叠加法确定梁的挠度与转角 236
9-4-1 叠加法应用于多个载荷作用的情形 236
9-4-2 叠加法应用于间断性分布载荷作用的情形 241
§9-5 梁的刚度计算 243
9-5-1 刚度计算的工程意义 243
9-5-2 梁的刚度条件 244
§9-6 简单的静不定问题 246
9-6-1 多余约束与静不定次数 246
9-6-3 拉压静不定问题 247
9-6-2 求解静不定问题的基本方法 247
9-6-4 扭转静不定问题 249
9-6-5 简单的静不定梁 250
§9-7 结论与讨论 254
9-7-1 小挠度微分方程的适用条件 254
9-7-2 关于变形和位移的相依关系 254
9-7-3 关于梁的连续光滑曲线 255
9-7-4 关于求解静不定问题的讨论 256
9-7-5 关于静不定结构特性的讨论 256
9-7-6 提高刚度的途径 257
习题 258
第10章 压杆的弹性稳定性分析与稳定性设计 266
§10-1 弹性体平衡状态稳定性的基本概念 266
10-1-1 弹性稳定性的静力学判别准则 266
10-1-2 弹性压杆的平衡状态及分叉屈曲 267
§10-2 确定压杆临界载荷的平衡方法 268
10-2-1 两端铰支的压杆 268
10-2-2 其他刚性支承条件下的压杆 270
§10-3 临界应力与临界应力总图 271
10-3-1 临界应力与长细比的概念 271
10-3-3 三类压杆的临界应力公式 272
10-3-2 三类不同压杆的不同失效形式 272
10-3-4 临界应力总图与λp、λs值的确定 273
§10-4 弹性屈曲的实验验证 277
10-4-1 试样 277
10-4-2 加载与位移测量装置 277
10-4-3 实验结果与非线性理论结果的比较 277
§10-5 压杆稳定性设计的安全因数法 279
10-5-1 稳定性设计内容 279
10-5-2 安全因数法与稳定性安全条件 279
10-5-4 应用举例 280
10-5-3 稳定性设计过程 280
§10-6 结论与讨论 283
10-6-1 稳定性问题的特点 283
10-6-2 要重视压杆稳定性分析与稳定性设计 284
10-6-3 要正确应用欧拉公式 286
10-6-4 其他形式的屈曲问题 286
10-6-5 提高压杆承载能力的途径 288
习题 289
11-1-1 作用在弹性杆件上的力所作的常力功和变力功 295
§11-1 基本概念 295
第11章 材料力学中的能量法 295
专题篇 295
11-1-2 杆件的弹性应变能 296
§11-2 互等定理 298
11-2-1 功的互等定理 298
11-2-2 位移互等定理 300
§11-3 应用于弹性杆件的虚位移原理 302
11-3-1 应用于弹性构件的虚位移原理 302
11-3-2 必要条件的证明 302
11-3-3 虚位移模式的多样性 304
§11-4 计算位移的莫尔积分 305
§11-5 直杆莫尔积分的图乘法 308
§11-6 结论与讨论 314
11-6-1 关于单位力的讨论 314
11-6-2 应用图乘法时弯矩图的另一种画法 314
习题 316
第12章 动载荷与疲劳强度概述 320
§12-1 等加速度直线运动时构件上的惯性力与动应力 321
§12-2 旋转构件的受力分析与动应力计算 322
12-3-2 机械能守恒定律的应用 326
12-3-1 计算冲击载荷所用的基本假定 326
§12-3 构件上的冲击载荷与冲击应力计算 326
12-3-3 冲击时的动荷系数 328
§12-4 疲劳强度概述 330
12-4-1 交变应力的名词和术语 330
12-4-2 疲劳失效特征 332
§12-5 疲劳极限与应力-寿命曲线 334
§12-6 影响疲劳寿命的因素 336
12-6-1 应力集中的影响——有效应力集中因数 336
12-6-3 表面加工质量的影响——表面质量因数 337
12-6-2 零件尺寸的影响——尺寸因数 337
§12-7 基于无限寿命的疲劳强度设计方法 338
12-7-1 构件寿命的概念 338
12-7-2 无限寿命设计方法——安全因数法 339
12-7-3 等幅对称应力循环下的工作安全因数 339
12-7-4 等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 340
§12-8 基于累积损伤概念的有限寿命估算 340
12-8-1 基本概念 340
12-8-2 线性累积损伤理论——迈因纳准则 341
12-8-3 周期性变幅交变应力时的疲劳寿命估算 343
12-9-1 不同情形下动荷系数具有不同的形式 345
§12-9 结论与讨论 345
12-9-2 运动物体突然制动或突然刹车的动载荷与动应力 346
12-9-3 提高构件疲劳强度的途径 346
习题 347
第13章 复合材料的力学性能简介 351
§13-1 引言 351
§13-2 单层纤维复合材料的弹性模量 352
13-2-1 垂直于纤维方向的弹性模量 353
13-2-2 平行于纤维方向的弹性模量 354
13-3-1 复合材料的名义应力与纤维和基体中的实际应力 356
§13-3 纤维增强效应 356
13-3-2 增强效应 357
§13-4 结论与讨论 358
13-4-1 结论 358
13-4-2 两点讨论 358
习题 359
第14章 聚合物的粘弹性行为与伪弹性设计方法 361
§14-1 引言 361
§14-2 聚合物的粘弹性行为 362
14-2-1 基本概念 362
14-2-2 两种基本元件 363
14-2-4 并联模型 364
14-2-3 串联模型 364
14-2-5 应用举例 365
§14-3 粘弹性构件的伪弹性设计方法 367
14-3-1 等应变线与等时线 367
14-3-2 伪弹性设计方法 368
14-3-3 应用举例 368
§14-4 结论与讨论 369
14-4-1 结论 369
14-4-3 各种粘弹性模型处理问题的范围 370
14-4-2 关于粘弹性模型与本构方程 370
习题 371
附录A 型钢规格表 373
附录B 习题答案 391
附录C 索引 398
主要参考文献 404
Introduction 405
Contents 407
主编简介 420