目录 2
编辑说明 2
常用符号表 2
第1章 机械结构的力学模型 2
1 机械结构力学模型的建立 2
2 机械结构力学模型举例 4
2.1 水轮机主轴法兰应力分析 4
2.2 大型汽轮机转子应力分析 5
2.4 含裂纹构件的力学分析 6
2.3 钢丝缠绕式压力机架应力分析 6
3 建立力学模型常用的几个原理和概念 7
3.1 叠加原理 7
3.2 局部静力等效力系与局部作用原理 7
3.3 关于唯一性原理的说明 8
3.4 对称与反对称性的利用 8
第2章 弹塑性分析公式 9
1 应力 9
1.1 一点的应力状态 9
1.2 应力偏量 10
1.3 有关应力参量表 10
2.1 小变形应变 11
2 应变 11
2.2 应变协调方程 12
2.3 应变偏量 12
2.4 小变形应变参量表 13
2.5 有限变形 13
3 应力应变关系 13
3.1 各向同性线弹性材料的应力应变关系 13
3.2 弹性应力应变关系的能量概念 15
3.3 塑性条件和屈服面 15
3.4 塑性应力应变关系 16
4.2 其它常用座标系内的平衡方程和几何方程 17
4 弹性理论的基本方程和边界条件（空间问题） 17
4.1 弹性理论的基本方程 17
4.3 边界条件 18
4.4 按应力求解问题——力法 19
4.5 按位移求解问题——位移法 19
5 平面问题的基本方程和边界条件 19
5.1 平面应力问题 19
5.2 平面应变问题 20
5.3 平面问题的基本方程 20
5.4 边界条件 20
6 二维、三维问题常用应力应变公式 21
5.5 平面问题基本方程及应力函数的极座标表达式 21
7 等直杆扭转应力应变公式 25
8 弹塑性理论基本方程和边界条件的矩阵表达 26
8.1 符号说明 26
8.2 矢量、弹性矩阵、运算矩阵 26
8.3 弹性理论基本方程的矩阵表达 27
8.4 塑性应力应变关系的矩阵表达 28
8.5 边界条件 29
第3章 弹性薄板、薄壳、薄壁杆件计算公式 29
1 薄板 29
1.1 平板弯曲的基本方程 30
1.2 圆板的弯曲计算公式 31
1.3 矩形板的弯曲计算公式 40
1.4 杂形板的弯曲计算公式 44
1.5 板件计算举例 45
2 薄壳 46
2.1 薄壳的薄膜力计算公式 47
2.2 圆柱壳的计算 49
2.3 旋转壳弯曲的基本方程 55
2.4 组合壳状结构的计算公式 57
3.1 薄壁杆件自由扭转 58
3 薄壁杆件 58
3.2 薄壁杆件约束扭转 59
第4章 能量方法 66
1 能量法中常见的力学概念 66
1.1 广义位移 广义力 自由度 66
1.2 功 余功 66
1.3 应变能 应变余能 67
1.4 功与能的关系 保守系统 67
2.1 虚位移原理 68
2 虚位移原理 68
1.6 平衡许可力 虚力 虚余功 68
1.5 几何许可位移 虚位移 虚功 68
2.2 最小总势能原理 69
2.3 卡氏第一定理 70
2.4 单位位移法 70
2.5 虚位移原理和最小总势能原理的矩阵表达式 70
3 虚力原理 70
3.1 虚力原理 70
3.2 最小总余能原理 70
3.3 卡氏第二定理 71
3.4 单位载荷法 71
5.3 反力互等定理 72
5.2 位移互等定理 72
4 虚位移原理和虚力原理对应表 72
5 互等定理 72
5.1 功的互等定理 72
5.4 反力与位移互等定理 73
6 等效关系 静力几何逆步关系 73
6.1 刚体的静力等效和功等效一致 73
6.2 变形体的功等效力 73
6.3 静力几何逆步关系 73
1 静定、超静定构架及其几何稳定性 74
1.1 静定和超静定构架 74
第5章 机械构架分析方法 74
1.2 构架的几何稳定性 75
2 构架分析的力法 76
2.1 力法的基本原理和基本方程 76
2.2 起重机吊环的内力计算 76
2.3 输汽管道的内力计算 77
2.4 力法基本方程的矩阵表达式 78
3 构架分析的位移法 78
3.1 位移法的基本原理和基本方程 78
3.2 简例 81
4 构架矩阵分析——直接刚度法 82
3.3 位移法基本方程的矩阵表达式 82
5 杆元刚度矩阵 83
5.1 杆元刚度矩阵的建立 83
5.2 杆元的刚度矩阵 83
6 载荷移置 86
6.1 等效节点载荷的计算公式 86
6.2 常用等效节点载荷（表19.5-6、19.5-7） 86
7 座标变换 87
7.1 座标变换矩阵 87
7.4 举例——自由等直杆元刚度矩阵的座标变换 88
7.3 载荷的座标变换式 88
7.2 杆元刚度矩阵的座标变换式 88
8 构架总刚度矩阵 89
8.1 总刚度矩阵的形成 89
8.2 总刚度矩阵的性质 89
9 边界（约束）条件的处理 90
10 内力的确定 90
11 算例——锅炉炉侧构架内力计算 90
1.3 单元刚度矩阵 94
1.1 单元形态 形函数［N］ 94
1.2 单元应变和应力表达式 94
第6章 有限元法 94
1 位移法基本原理 94
1.4 单元节点外力——等效节点载荷 95
1.5 总刚度矩阵 95
1.6 节点平衡方程 95
1.7 边界条件的应用和应力计算 96
2 平面问题计算实例 96
2.2 应力、应变表达式 97
2.3 单元刚度矩阵 97
2.1 常应变三角形元的形函数 97
2.4 输入信息 98
2.5 总刚度矩阵的形成 99
2.6 节点外力列阵 101
2.7 位移边界条件 101
2.8 计算结果 101
2.9 平面有限元分析的公式（表19.6-3） 101
2.10 平面问题工程实例计算 101
3 轴对称问题 104
3.1 基本公式 104
4.1 接触区已知的光滑接触 105
4 接触问题 105
3.2 轴对称问题计算实例 105
4.2 一般性接触问题 107
5 形函数简要说明 107
5.1 拉氏多项式的形函数 107
5.2 几种较简单元的形函数（表19.6-5） 108
6 几种较复杂的元 109
6.1 平板元 109
6.2 等参元 110
6.3 三维元 110
7.1 凝缩 111
7.2 子结构技术 111
7 几个专门问题简介 111
6.4 壳元 111
7.3 局部座标变换处理 112
8 有关计算特点的说明 112
第7章 结构稳定性分析及临界载荷表 112
1 结构平衡稳定性 中性平衡临界载荷 113
2 结构平衡稳定性分析 114
3 结构稳定平衡和失稳特点 114
3.1 平衡路径 平衡分枝点 114
3.3 丧失结构承载能力——失稳形态之二 115
3.4 跳跃——失稳形态之三 115
3.2 丧失原来平衡形式——失稳形态之一 115
3.5 结构不完善性的影响 116
4 结构临界载荷表 117
第8章 机械结构的断裂力学分析 117
1 线弹性断裂力学 125
1.1 裂纹对构件强度的影响 125
1.2 裂纹尖端变形的三种基本类型 125
1.3 应力强度因子 125
1.5 裂纹尖端的塑性区尺寸和KI的塑性修正 126
1.4 断裂判据和断裂韧性 126
1.6 应变能释放率（亦称推动裂纹扩展力）G的概念 127
1.7 应力强度因子和应变能释放率的关系 127
1.8 复合型断裂判据 128
2 弹塑性断裂力学 128
2.1 裂纹尖端张开位移（COD）的概念和判据 128
2.2 J积分 129
3 压力容器的断裂力学分析 130
3.1 压力容器的脆断分析 130
3.2 含裂纹压力容器的鼓胀效应 130
3.4 全面屈服条件下的δ判据 131
3.3 用δ判据估算含裂纹压力容器的开裂压力 131
4 轴类零件的断裂力学分析 132
4.1 断裂判据的选择 132
4.2 轴的应力计算 132
4.3 缺陷及其模型 132
4.4 K1表达式的选取 133
4.5 KIC的选取 133
4.6 安全系数 133
4.7 应用举例 133
5 应力强度因子K的表达式 134
1.1 基本假定 138
1.2 符号说明 138
第9章 接触应力 138
1 弹性接触应力和变形 138
1.3 计算公式与实例 139
2 接触表面下的最大切应力 143
2.1 最大切应力τ1 143
2.2 平行于接触表面的最大切应力τ0 143
3 刚性压头接触问题 143
4 应用举例 143
第10章 应力集中系数 146
1 应力集中系数的概念和计算 146
2 带沟槽的机械零件的应力集中系数图表 147
3 带台肩圆角的机械零件的应力集中系数图表 149
4 开孔的机械零件的应力集中系数图表 150
5 常用几种机械零件的应力集中系数 153
6 应用举例 155
7 降低应力集中系数 156
第11章 结构疲劳强度 157
1 疲劳计算 157
1.1 无限寿命设计 157
1.2 安全寿命设计 159
1.3 低周疲劳（低循环疲劳） 163
2.1 机件疲劳试验 164
2 疲劳试验 164
2.2 模拟疲劳试验 165
2.3 整机（或结构）疲劳试验 166
3 断裂力学在疲劳设计中的应用 166
3.1 疲劳裂纹扩展速率da/dN 166
3.2 疲劳裂纹扩展寿命的估算 168
3.3 损伤容限设计 169
第12章 模型试验 172
1 模型相似条件 172
1.1 相似理论 172
1.2 用量纲分析确定相似判据 173
1.3 根据物理方程确定相似判据 174
1.4 静弹性结构模型试验的相似条件 174
1.5 变态相似问题 175
2 模型材料和模型制造 175
2.1 模型材料的性能要求 176
2.2 常用几种非金属模型材料的主要性能 176
2.3 模型制造 176
3 模型加载 176
3.1 模型加载原则 176
4.1 重型液压机活动横梁模型试验 177
4 模型测试与模型试验 177
3.2 模型加载大小的确定 177
4.2 万匹马力船用柴油机A字架的模型分析 178
4.3 铣床床身动刚度模型试验 179
第13章 电阻应变片测量技术 180
1 电阻应变片 180
1.1 电阻应变片的种类、结构和特点 180
1.2 电阻应变片的工作特性 180
1.3 各类应变片的选用 182
2 测量电路和仪器 182
2.1 测量电路 182
2.2 电阻应变仪 183
3 应变测量技术 185
3.1 静态应变测量 185
2.3 记录器 185
3.2 动态应变测量 189
3.3 高、低温度下的应变测量 191
3.4 高压液下应变测量 193
3.5 旋转件的应变测量 194
3.6 应变的无线电遥测 196
4 电阻应变片式传感器 197
1.1 等差线和等倾线 201
第14章 光弹性法 201
1 光弹性原理和平面光弹性的应用 201
1.2 光弹性仪 202
1.3 条纹级数的测定 203
1.4 应力分离方法 204
1.5 应用举例 205
2 光弹性材料和模型 206
2.1 光弹性材料性能 206
2.2 环氧树脂光弹性材料及其配方 207
2.3 光弹性模型的设计和制造 207
3.1 冻结切片法 208
3 三维光弹性问题 208
3.2 表面应力测量 209
3.3 三维切应力差法 209
3.4 应用举例 210
4 其它光弹性试验方法 210
4.1 全息干涉法 211
4.2 散射光法 212
4.3 贴片法 213
4.4 热光弹性法 214
4.5 动光弹性法 214
1.2 二次应力 215
1.3 峰值应力 215
第15章 典型构件强度计算——压力容器1 压力容器应力分类 215
1.1 一次应力 215
2 薄壁容器 216
2.1 筒壳、球壳的静应力 216
2.2 筒壳、球壳的温度应力 216
2.3 筒壳、球壳的外压稳定 217
2.4 封头 218
2.5 封头边缘应力 218
2.6 开孔及其补强 219
3.2 筒体、球体的温度应力 221
3 厚壁容器 221
3.1 筒体、球体的静应力 221
3.3 屈服压力和爆破压力 223
3.4 组合容器 224
第16章 典型构件强度分析——旋转圆盘 224
1 等厚度旋转圆盘 226
1.1 等厚度旋转圆盘的离心应力 226
1.2 等厚度旋转圆盘的温度应力 227
2 双曲线旋转圆盘 229
2.1 双曲线旋转圆盘的离心应力 229
3 等强度旋转圆盘 230
2.2 双曲线旋转圆盘的温度应力 230
4 任意型线的旋转圆盘 231
5 旋转圆盘的自增强 231
6 旋转圆盘的空间轴对称问题（有限元法） 232
7 圆盘飞裂试验 233
8 旋转圆盘的静强度校核 234
第17章 典型构件强度分析——曲轴、连杆 234
1 曲轴 234
1.1 曲轴结构及其破坏型式 234
1.2 曲轴应力集中系数（或称形状系数）的计算 235
1.3 曲轴的受力分析和内力计算 237
1.4 曲轴的强度校核 240
2 连杆 241
2.1 连杆强度计算 241
2.2 连杆的疲劳破坏及疲劳强度校核 247
第18章 安全系数和许用应力 249
1 机件的失效 249
1.1 静应力下机件的失效 249
1.2 变应力下机件的失效 249
2.1 室温静应力下机件的安全系数 250
2.2 极限设计中的安全系数 250
2 室温静应力下的安全系数和强度判据 250
2.3 考虑缺陷影响的安全系数 251
2.4 承受动载荷机件的安全系数 252
3 高温静应力下的安全系数和强度判据 252
4 变应力下的安全系数和强度判据 253
4.1 承受单向正应力或切应力机件的安全系数 253
4.2 同时承受弯应力和扭应力机件的安全系数 253
4.3 承受变幅应力机件的安全系数 253
4.4 含裂纹机件的安全系数 253
5 可靠性设计的安全系数 253
6 提高机件的安全度 254