目錄
第1章 材料力學(xué)基本知識 1
1.1 材料力學(xué)的任務(wù) 1
1.1.1 材料力學(xué)的研究對象 1
1.1.2 材料力學(xué)的研究內(nèi)容 3
1.2 材料力學(xué)的基本假設(shè) 4
1.2.1 連續(xù)性假設(shè) 5
1.2.2 均勻性假設(shè) 5
1.2.3 各向同性假設(shè) 5
1.3 外力和內(nèi)力 6
1.3.1 外力 6
1.3.2 內(nèi)力 6
1.3.3 截面法 8
1.4 應(yīng)力和應(yīng)變 9
1.4.1 應(yīng)力 9
1.4.2 線應(yīng)變 10
1.4.3 切應(yīng)變 11
1.4.4 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 12
1.5 思考與討論 13
1.5.1 材料力學(xué)模型 13
1.5.2 材料力學(xué)分析方法 13
1.5.3 材料力學(xué)內(nèi)力 14
1.5.4 旗桿的設(shè)計和強度分析 14
習(xí)題1 15
第2章 軸向拉伸與壓縮 16
2.1 軸向拉伸與壓縮桿件及實例 16
2.2 拉壓桿橫截面上的內(nèi)力和軸力圖 18
2.2.1 拉壓桿橫截面上的內(nèi)力 18
2.2.2 軸力圖 18
2.3 拉壓桿的應(yīng)力 21
2.3.1 拉壓桿橫截面上的應(yīng)力 21
2.3.2 拉壓桿斜截面上的應(yīng)力 23
2.3.3 桿端區(qū)域的應(yīng)力分布 24
2.3.4 應(yīng)力集中 25
2.4 材料在軸向拉伸和壓縮時的力學(xué)性能 26
2.4.1 試件和設(shè)備 26
2.4.2 低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能 27
2.4.3 鑄鐵拉伸時的力學(xué)性能 30
2.4.4 其他塑性材料拉伸時的力學(xué)性能 31
2.4.5 低碳鋼在壓縮時的力學(xué)性能 31
2.4.6 鑄鐵在壓縮時的力學(xué)性能 32
2.5 許用應(yīng)力 安全系數(shù) 強度條件 32
2.5.1 許用應(yīng)力與安全系數(shù) 32
2.5.2 強度條件 34
2.6 拉壓桿的變形 36
2.6.1 沿桿件軸線的軸向變形 36
2.6.2 橫向變形 37
2.6.3 變截面桿的伸長變形 37
2.7 拉壓桿超靜定問題 39
2.7.1 超靜定的概念和解法 39
2.7.2 溫度應(yīng)力 42
2.8 思考與討論 43
2.8.1 復(fù)合材料等截面直桿的軸向拉伸 43
2.8.2 拔河繩的拉伸強度 44
2.8.3 斷纜事故的對策 44
2.8.4 塑性和脆性材料的力學(xué)性能比較 45
習(xí)題2 45
第3章 剪切 51
3.1 剪切的概念和工程實例 51
3.2 剪切的實用計算 53
3.3 擠壓的實用計算 54
3.4 思考與討論 58
3.4.1 連接件的簡化計算 58
3.1.2 綜合處理工程構(gòu)件的強度 59
習(xí)題3 59
第4章 扭轉(zhuǎn) 62
4.1 扭轉(zhuǎn)的概念和工程實例 62
4.2 扭矩和扭矩圖 63
4.2.1 外力偶矩 63
4.2.2 扭矩 64
4.2.3 扭矩圖 65
4.3 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力 67
4.3.1 變形幾何關(guān)系 67
4.3.2 切應(yīng)力互等定理和物理關(guān)系 68
4.3.3 靜力學(xué)關(guān)系 69
4.3.4 橫截面上的切應(yīng)力表達(dá)式 70
4.4 網(wǎng)軸扭轉(zhuǎn)時的破壞和強度條件 71
4.4.1 扭轉(zhuǎn)實驗與扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象 71
4.4.2 圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度條件 72
4.5 圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形和剛度條件 74
4.5.1 圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形 74
4.5.2 圓軸扭轉(zhuǎn)時的剛度條件 74
4.6 簡單靜不定軸 77
4.7 非圓截面軸扭轉(zhuǎn)簡介 79
4.7.1 矩形與橢同等非圓實心截面軸扭轉(zhuǎn) 80
4.7.2 薄壁桿扭轉(zhuǎn) 81
4.8 思考與討論 83
4.8.1 圓軸扭轉(zhuǎn)的切應(yīng)力和扭矩的關(guān)系 83
4.8.2 復(fù)合材料網(wǎng)軸的扭轉(zhuǎn) 83
4.8.3 閉口和開口薄壁網(wǎng)管的強度比較 84
習(xí)題4 84
第5章 彎曲內(nèi)力 89
5.1 彎曲的概念和工程實例 89
5.1.1 梁的彎曲 89
5.1.2 平面彎曲 90
5.1.3 梁的計算簡圖 90
5.1.4 靜定梁的基本形式 91
5.2 剪力和彎矩 91
5.5.1 剪刀Fs和彎矩M 91
5.2.2 剪力Fs和彎矩M的符號規(guī)定 92
5.2.3 剪力和彎矩的求法 93
5.3 剪力方程和彎矩方程 剪力圖和彎矩圖 94
5.4 載荷集度、剪力和彎矩問的微分關(guān)系 96
5.4.1 剪力、彎矩與分布載荷集度之間的微分關(guān)系 96
5.4.2 剪力、蠻矩與分布載荷集度之間的積分關(guān)系 97
5.4.3 不同載荷作用下梁段的剪力圖和彎矩圖的形狀 97
5.4.4 彎矩極值位置和彎矩極值大小 100
5.4.5 剪力圖和彎矩圖的畫法 100
5.5 思考與討論 103
習(xí)題5 104
第6章 彎曲應(yīng)力 111
6.1 純彎曲時的正應(yīng)力 111
6.1.1 變形現(xiàn)象與平面假設(shè) 111
6.1.2 正應(yīng)力分布規(guī)律 112
6.1.3 彎曲正應(yīng)力 113
6.2 橫力彎曲時的正應(yīng)力及彎曲正應(yīng)力強度條件 114
6.2.1 最大正應(yīng)力 114
6.2.2 梁的正應(yīng)力強度條件 115
6.3 梁的切應(yīng)力及強度條件 119
6.3.1 矩形截面梁橫截面上的切應(yīng)力 119
6.3.2 工字型截面梁橫截面上的切應(yīng)力 121
6.3.3 側(cè)形、側(cè)環(huán)形截面梁橫截面上的切應(yīng)力 121
6.3.4 梁的切應(yīng)力強度條件 122
6.4 提高梁強度的主要措施 123
6.4.1 合理布置梁上的載荷和合理安排梁的支承 123
6.4.2 選用合理的截面形狀 125
6.4.3 合理利用材料的性能 126
6.4.4 采用變截面梁 126
6.5 思考與討淪 127
6.5.1 高架橋裂紋位置問題 127
6.5.2 板搭橋問題 128
習(xí)題6 128
第7章 彎曲變形 134
7.1 撓度和轉(zhuǎn)角的概念 134
7.2 撓曲線近似微分方程 135
7.3 計算梁變形的積分法 136
7.4 計算梁變形的疊加法 139
7.4.1 替加法 139
7.4.2 逐段分析法 141
7.4.3 基于逐段剛化的疊加法 142
7.5 梁的剛度條件和提高彎曲剛度的措施 142
7.5.1 梁的剛度條件 142
7.5.2 提高梁的剛度的措施 144
7.6 簡單靜不定梁 144
7.7 思考與討論 147
7.7.1 梁的位移分析的工程意義 147
7.7.2 生活實例探討 148
習(xí)題7 149
第8章 應(yīng)力狀態(tài)分析與強度理論 152
8.1 應(yīng)力狀態(tài)的概念 152
8.2 平面應(yīng)力狀態(tài)分析 154
8.2.1 斜截面上的應(yīng)力 154
8.2.2 應(yīng)力圓的繪制與應(yīng)用 155
8.3 極值應(yīng)力與主應(yīng)力 157
8.3.1 主應(yīng)力和主方向 157
8.3.2 最大切應(yīng)力 158
8.3.3 純剪切狀態(tài)的最大應(yīng)力 159
8.4 向應(yīng)力狀態(tài)下的最大應(yīng)力 159
8.5 廣義胡克定律 161
8.6 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強度理論 162
8.6.1 最大拉應(yīng)力理論（第一強度理論） 162
8.6.2 最大拉應(yīng)變理論（第二強度理論） 163
8.6.3 最大切應(yīng)力理論（第三強度理論） 163
8.6.4 形狀改變比能理論（第四強度理論） 164
8.6.5 單向與純剪切組合應(yīng)力狀態(tài)的強度條件 165
8.7 思考與討論 168
8.7.1 應(yīng)力概念的再認(rèn)識 168
8.7.2 如何建立一點的應(yīng)力狀態(tài)并應(yīng)用 168
習(xí)題8 170
第9章 組合變形 175
9.1 組合變形的概念 175
9.2 斜彎曲 176
9.3 拉仲（壓縮）與彎曲組合變形 177
9.4 彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形 180
9.5 思考與討論 185
9.5.1 復(fù)雜荷載處理方法 185
9.5.2 歸納組合變形的解題步驟 186
習(xí)題9 187
第10章 壓桿穩(wěn)定 190
10.1 壓桿穩(wěn)定的概念 190
10.2 細(xì)長壓桿的臨界壓力 191
10.2.1 兩端鉸支壓桿的臨界壓力 191
10.2.2 其他約束情況壓桿的臨界壓力 192
10.3 壓桿的臨界應(yīng)力 194
10.4 壓桿的穩(wěn)定計算 196
10.5 提高壓桿承載能力的措施 199
10.5.1 影響壓桿承載能力的因素 199
10.5.2 工程中提高壓桿承載能力的常見措施 200
習(xí)題10 204
第11章 動載荷 208
11.1 構(gòu)件做等加速直線運動或勻速轉(zhuǎn)動時的動應(yīng)力計算 208
11.1.1 動應(yīng)力分析中的動靜法 208
11.1.2 等加速運動構(gòu)件中的動應(yīng)力分析 208
11.1.3 勻速轉(zhuǎn)動構(gòu)件內(nèi)的動應(yīng)力分析 209
11.2 構(gòu)件受沖擊載荷作用時的動應(yīng)力計算 210
11.2.1 桿件受沖擊時的應(yīng)力和變形 210
11.2.2 提高構(gòu)件抗沖能力的措施 214
11.3 交變應(yīng)力和疲勞破壞的概念 214
11.4 交變應(yīng)力的特性和疲勞極限 216
11.5 材料的力學(xué)性能進(jìn)一步探討 217
11.5.1 沖擊韌度 218
11.5.2 蠕變與松弛 219
習(xí)題11 220
第12章 能量法 224
12.1 外力功、應(yīng)變能與克拉比隆定理 224
12.1.1 計算外力功的基本公式 224
12.1.2 克拉比隆定理 225
12.1.3 應(yīng)變能的一般表達(dá)式 225
12.2 單位荷載法 227
12.3 靜不定問題分析 231
12.4 思考與討論 235
12.4.1 應(yīng)變能與加載次序無關(guān) 235
12.4.2 瓦等定理的論證 236
習(xí)題12 237
附錄A 靜力學(xué)平衡問題 241
A.1 靜力學(xué)基本概念和公理 241
A.1.1 力 241
A.1.2 力矩 242
A.1.3 力偶 242
A.1.4 靜力學(xué)公理 243
A.2 物體的受力分析 245
A.2.1 約束與約束反力 245
A.2.2 畫受力圖 248
A.3 力系的簡化 249
A.3.1 平而匯交力系的簡化 249
A.3.2 平面力偶系的簡化 251
A.3.3 力線平移定理 251
A.3.4 平面任意力系的簡化、主矢和主矩 252
A.4 力系的平衡 255
A.4.1 空間力系的平衡 255
A.4.2 平面任意力系的平衡 256
A.4.3 物體系的平衡 258
習(xí)題A 260
附錄B 截面的幾何性質(zhì) 263
B.1 靜矩和形心 263
B.1.1 靜矩 263
B.1.2 形心 264
B.1.3 組合圖形的靜矩和形心 264
B.2 慣性矩 265
B.3 慣性矩的平行移軸公式 268
B.4 慣性積與慣性積的平行軸公式 269
B.4.1 截面慣性積 269
B.4.2 慣性積的平行軸公式 270
B.5 轉(zhuǎn)軸公式與主慣性矩 271
B.5.1 轉(zhuǎn)軸公式 271
B.5.2 主軸與主慣性矩 272
習(xí)題B 273
附錄C 電測法和應(yīng)變分析 276
C.1 電測法的基本原理 276
C.1.1 應(yīng)變計的工作原理 276
C.1.2 直流電橋 277
C.1.3 溫度補償 277
C.1.4 全橋接線法 278
C.1.5 半橋接線法 278
C.1.6 串聯(lián)和并聯(lián)接線法 278
C.2 應(yīng)變分析 283
C.2.1 應(yīng)變狀態(tài)概念 283
C.2.2 平面應(yīng)變分析 283
C.3 應(yīng)變測量與應(yīng)力計算 286
C.3.1 單軸應(yīng)力狀態(tài) 286
C.3.2 主應(yīng)力方向已知的平面應(yīng)力狀態(tài) 286
C.3.3 主應(yīng)力方向未知的平面應(yīng)力狀態(tài) 287
習(xí)題C 292
附錄D 型鋼表 294
附錄E 主要符號表 297
參考答案 299
參考文獻(xiàn) 306