基础部分 3
第1章 材料力学的基本概念 3
1-1材料力学的任务与研究对象 3
1-1-1材料力学的任务 3
1-1-2材料力学的研究对象 4
1-2关于材料的基本假设 5
1-2-1均匀连续性假设 5
1-2-2各向同性假设 6
1-2-3小变形假设 6
1-3弹性杆件的外力与内力 6
1-3-1外力 6
1-3-2内力 7
1-3-3内力主矢、内力主矩与内力分量 8
1-3-4截面法 9
1-3-5杆件变形的基本形式 9
1-4弹性体受力与变形特征 11
1-5杆件横截面上的应力 12
1-5-1正应力与切应力 12
1-5-2应力与内力分量之间的关系 13
1-6正应变与切应变 14
1-7线弹性材料的应力-应变关系 15
1-8结论与讨论 15
1-8-1关于理论力学模型与材料力学模型 15
1-8-2关于弹性体受力与变形特点 16
1-8-3关于理论力学中的某些概念与原理在材料力学中的可用性与限制性 16
习题 17
第2章 轴向拉伸和压缩 19
2-1工程中的轴向拉伸与压缩问题 19
2-2轴力与轴力图 20
2-3杆件在轴向载荷作用下的应力 23
2-3-1横截面上的应力 23
2-3-2拉（压）杆斜截面上的应力 24
2-4拉（压）杆的变形分析 26
2-4-1绝对变形弹性模量 26
2-4-2相对变形正应变 27
2-4-3横向变形与泊松比 28
2-5轴向载荷作用下杆件的应力与变形算例 29
2-6拉（压）杆的强度计算 31
2-6-1失效的概念 31
2-6-2拉伸和压缩杆件的强度条件 32
2-6-3三类强度计算问题 32
2-6-4强度计算过程 32
2-6-5强度计算举例 33
2-7拉伸和压缩时材料的力学性能 35
2-7-1标准试样 35
2-7-2韧性材料与脆性材料拉伸时的应力-应变曲线 36
2-7-3韧性材料与脆性材料压缩时的应力-应变曲线 37
2-8常温、静载下材料的力学性能 37
2-8-1弹性区域内的应力-应变关系 37
2-8-2屈服与屈服强度 38
2-8-3强度极限 39
2-8-4 局部变形与颈缩现象 39
2-8-5表征材料韧性的指标——延伸率与截面收缩率 40
2-8-6许用应力与安全因数 41
2-9结论与讨论 42
2-9-1本章的主要结论 42
2-9-2关于轴向拉伸（压缩）应力和变形公式的应用条件 42
2-9-3关于加力点附近区域的应力分布 43
2-9-4关于应力集中的概念 44
2-9-5失效原因的初步分析 45
习题 45
第3章 扭转 50
3-1圆轴承受的外加力偶矩与所传递功率的关系 50
3-2扭矩与扭矩图 51
3-3切应力互等定理 53
3-4圆轴扭转时横截面上的切应力 54
3-4-1平面假设 54
3-4-2变形协调方程 54
3-4-3物性关系——剪切胡克定律 55
3-4-4静力学方程 56
3-4-5圆轴扭转时横截面上的切应力表达式 56
3-5圆轴扭转时的强度条件 59
3-6圆轴扭转时的变形及刚度条件 61
3-7连接件的工程假定计算 63
3-7-1剪切假定计算 63
3-7-2挤压假定计算 64
3-8结论与讨论 67
3-8-1圆轴扭转强度与刚度计算 67
3-8-2矩形截面杆扭转时横截面上的切应力 68
习题 70
第4章 弯曲内力 73
4-1弯曲问题的力学模型与工程实例 73
4-1-1 工程中承受弯曲的杆件及其力学模型 73
4-1-2对称弯曲与平面弯曲概念 76
4-2梁的内力——剪力和弯矩 77
4-2-1截面法确定梁的剪力与弯矩 77
4-2-2剪力和弯矩的正负号规则 78
4-2-3应用举例——确定梁指定截面上的剪力和弯矩 78
4-3剪力方程与弯矩方程 81
4-3-1控制面 81
4-3-2剪力方程与弯矩方程的建立 81
4-4剪力图与弯矩图 84
4-5弯矩、剪力与载荷集度之间的关系 89
4-5-1弯矩、剪力与载荷集度之间的微分关系 90
4-5-2平衡微分方程在绘制剪力图、弯矩图中的应用 91
4-6刚架的内力 95
4-7结论与讨论 98
4-7-1力系简化在确定控制面上剪力和弯矩时的应用 98
4-7-2 平衡微分方程的灵活应用 99
习题 99
第5章 弯曲强度 104
5-1与应力分析相关的截面图形的几何性质 104
5-1-1静矩、形心及其相互关系 105
5-1-2惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径 107
5-1-3惯性矩与惯性积的移轴定理 109
5-1-4惯性矩与惯性积的转轴定理 110
5-1-5主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩的概念 111
5-1-6组合图形的形心主轴与形心主惯性矩 113
5-2平面弯曲时梁横截面上的正应力 115
5-2-1纯弯曲与横力弯曲的概念 115
5-2-2纯弯曲时梁横截面上的正应力 116
5-3梁的弯曲正应力公式的应用与推广 120
5-3-1计算梁的弯曲正应力需要注意的问题 120
5-3-2纯弯曲正应力可以推广到横力弯曲 121
5-3-3最大拉应力与最大压应力不等的情形 121
5-4平面弯曲正应力公式应用举例 122
5-5薄壁截面梁横截面上的切应力计算公式与推广 124
5-5-1薄壁截面梁弯曲时横截面上的切应力 124
5-5-2实心截面梁的弯曲切应力公式 126
5-5-3薄壁截面梁的弯曲中心 129
5-6梁的强度计算 131
5-6-1弯曲强度问题概述 131
5-6-2梁的强度条件 134
5-6-3梁的强度算例 135
5-7结论与讨论 139
5-7-1实心截面细长梁弯曲切应力与弯曲正应力的量级比较 139
5-7-2提高构件强度的途径 139
习题 141
第6章 弯曲刚度 148
6-1弯曲变形与位移的基本概念 148
6-1-1梁弯曲后的挠度曲线 148
6-1-2梁的挠度与转角 149
6-1-3梁的位移分析的工程意义 150
6-2积分法计算梁的变形 151
6-2-1小挠度微分方程 151
6-2-2积分常数的确定 152
6-3工程中计算梁位移的叠加法 156
6-4梁的刚度条件 162
6-4-1弯曲刚度条件 162
6-4-2刚度计算举例 163
6-5结论与讨论 165
6-5-1关于变形和位移的相依关系 165
6-5-2关于梁的连续光滑曲线 166
6-5-3提高刚度的途径 167
习题 167
第7章 应力状态分析 172
7-1一点处的应力状态概述 172
7-1-1为什么要引入一点处的应力状态的概念 172
7-1-2 描述一点处的应力状态的基本方法 173
7-2平面应力状态任意方向面上的应力 175
7-2-1方向角与应力分量的正负号约定 175
7-2-2应力状态分析的基本方法——微元的局部平衡 175
7-2-3平面应力状态中任意方向面上的正应力与切应力 176
7-3主应力、主方向与面内最大切应力 177
7-3-1主平面、主应力与主方向 177
7-3-2平面应力状态的三个主应力 178
7-3-3用主应力表示的应力状态 178
7-3-4面内最大切应力与一点处的最大切应力 178
7-4分析应力状态的应力圆方法 182
7-4-1应力圆方程 182
7-4-2应力圆的画法 183
7-4-3应力圆的应用 184
7-5三向应力状态的特例分析 185
7-5-1三组特殊的方向面 185
7-5-2三向应力状态的应力圆 186
7-6一般应力状态下各向同性材料的应力一应变关系 190
7-6-1广义胡克定律 190
7-6-2各向同性材料各弹性常数之间的关系 192
7-7一般应力状态下的应变能密度 195
7-7- 1总应变能密度 195
7-7-2体积改变能密度与畸变能密度 196
7-8结论与讨论 197
7-8-1关于应力状态的几点重要结论 197
7-8-2平衡方法是分析应力状态最重要、最基本的方法 197
7-8-3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 198
7-8-4关于应力状态的不同的表示方法 199
习题 199
第8章 强度理论 202
8-1建立复杂应力状态下强度条件的难点与解决方案 202
8-2关于断裂的强度理论 203
8-2-1断裂失效的三种类型 203
8-2-2第一强度理论 204
8-2-3第二强度理论 205
8-3关于屈服的强度理论 206
8-3-1第三强度理论 206
8-3-2第四强度理论 207
8-4强度理论的应用 208
8-5结论与讨论 212
8-5-1关于强度失效的两点说明 212
8-5-2关于强度理论的应用 213
8-5-3关于安全因数的确定 213
习题 214
第9章 组合受力与变形 217
9-1斜弯曲 217
9-1-1斜弯曲正应力 217
9-1-2中性轴的概念与中性轴的位置 218
9-1-3最大正应力与强度条件 219
9-2弯曲与拉伸或压缩同时作用时的强度计算 223
9-3圆轴承受弯曲与扭转共同作用时的强度计算 225
9-4结论与讨论 232
9-4-1加载方向与加载范围 232
9-4-2关于坐标系与正负号的确定 232
9-4-3关于强度计算的全过程 232
习题 233
专题部分 241
第10章 压杆的平衡稳定性与压杆设计 241
10-1弹性体平衡状态稳定性的基本概念 241
10-1-1弹性稳定性的静力学判别准则 241
10-1-2弹性压杆的平衡状态及分叉屈曲 241
10-1-3细长压杆临界点平衡的稳定性 243
10-2确定临界载荷的平衡方法 243
10-2-1两端铰支的压杆 243
10-2-2其他刚性支承的压杆 245
10-3长细比与压杆分类 246
10-3-1压杆的长细比 246
10-3-2三类不同的压杆 246
10-3-3三类压杆的临界应力公式 247
10-3-4临界应力总图与λp、λs值的确定 247
10-4弹性屈曲的试验验证 251
10-4-1试样 251
10-4-2加载与位移测量装置 251
10-4-3试验结果与非线性理论结果的比较 251
10-5压杆稳定性设计的安全因数法 253
10-5-1稳定性设计内容 253
10-5-2安全因数法与稳定性安全条件 253
10-5-3稳定性设计过程 254
10-6结论与讨论 258
10-6-1稳定性问题的特点 258
10-6-2要重视压杆稳定性分析与稳定性设计 259
10-6-3要正确应用欧拉公式 260
10-6-4提高压杆承载能力的途径 261
习题 262
第11章 能量法 269
11-1基本概念 269
11-1-1作用在弹性杆件上的力所作的常力功和变力功 269
11-1-2杆件的弹性应变能 270
11-2互等定理 272
11-2-1功的互等定理 272
11-2-2位移互等定理 274
11-3虚位移原理与内力虚功 276
11-3-1虚位移原理 276
11-3-2各种受力形式下的内力虚功 277
11-4莫尔方法 279
11-5计算直杆莫尔积分的图乘法 282
11-6结论与讨论 288
11-6-1关于单位力的讨论 288
11-6-2应用图乘法时弯矩图的另一种画法 288
习题 291
第12章 简单静不定问题 294
12-1静不定问题的概念与方法 294
12-1-1静定与静不定的概念 294
12-1-2多余约束的概念与静不定次数 294
12-1-3求解静不定问题的基本方法 295
12-2简单静不定问题 296
12-2-1拉压静不定问题 296
12-2-2扭转静不定问题 298
12-2-3简单的静不定梁 299
12-3力法与正则方程 301
12-3-1几种不同的静不定系统 301
12-3-2静定基本系统、相当系统 303
12-3-3正则方程 305
12-4对称性与反对称性在求解静不定问题中的应用 310
12-4-1对称结构的对称变形 310
12-4-2对称结构的反对称变形 312
12-4-3对称结构的一般变形及其简化 313
12-5空间静不定结构的特殊情形 314
12-6结论与讨论 316
12-6-1应用力法解静不定问题的步骤 316
12-6-2关于静定基本系统的不同选择 317
12-6-3静不定系统的位移计算 317
12-6-4关于力偶对称性的判断方法 318
习题 319
第13章 动载荷与疲劳强度概述 324
13-1等加速度直线运动构件的动应力分析 324
13-1-1动应力分析 324
13- 1-2动荷因数 325
13-2旋转构件的受力分析与动应力计算 325
13-3弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 329
13-3-1基本假设 329
13-3-2机械能守恒定律的应用 330
13-3-3动荷因数 331
13-4疲劳强度概述 334
13-4-1交变应力的名词和术语 334
13-4-2疲劳失效特征 336
13-5疲劳极限与应力-寿命曲线 339
13-6影响疲劳寿命的因素 340
13-6-1应力集中的影响——有效应力集中因数 340
13-6-2零件尺寸的影响——尺寸因数 341
13-6-3表面加工质量的影响——表面质量因数 341
13-7基于无限寿命的疲劳强度设计方法 341
13-7-1构件寿命的概念 341
13-7-2无限寿命设计方法——安全因数法 342
13-7-3等幅对称应力循环下的工作安全因数 343
13-7-4等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 343
13-8基于累积损伤概念的有限寿命估算 344
13-8-1基本概念 344
13-8-2线性累积损伤理论-——迈因纳准则 344
13-8-3周期性变幅交变应力时的疲劳寿命估算 346
13-9结论与讨论 348
13-9-1不同情形下动荷因数具有不同的形式 348
13-9-2运动物体突然制动或突然刹车时的动载荷与动应力 348
13-9-3提高构件疲劳强度的途径 349
习题 349
习题答案 354
索引 362
参考文献 367
附录 型钢规格表 368
主编简介 383