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