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0 绪论1

0.1 力学学科常识简介1

0.1.1 力学的概念1

0.1.2 力学与其他学科的关系2

0.1.3 力学的研究方法与手段2

0.1.4 力学学科的进一步分类2

0.2 建筑力学研究的内容3

0.3 结论与讨论3

0.3.1 基本概念3

0.3.2 建议阅读3

习题03

第1篇 静力学基础7

第1章 静力学基本概念和受力分析7

1.1 静力学基本概念7

1.1.1 力的基本概念7

1.1.2 质点、刚体的概念8

1.1.3 物体的平衡9

1.1.4 力系9

1.2 力的投影9

1.2.1 力在轴上的投影9

1.2.2 力在平面的投影10

1.3 力的合成与分解11

1.3.1 力的合成11

1.3.2 合力投影定理11

1.3.3 力的分解12

1.4 力矩13

1.4.1 力对点之矩13

1.4.2 力对轴之矩15

1.4.3 力对点之矩与力对轴之矩的关系16

1.4.4 合力矩定理16

1.5 力偶及力偶矩19

1.5.1 力偶及力偶矩19

1.5.2 力偶矩的合成20

1.6 约束与约束反力21

1.7 受力分析与受力图27

1.8 力学建模简介34

1.8.1 力学模型及力学计算简图34

1.8.2 力学模型的简化原则35

1.9 结论与讨论36

1.9.1 基本概念36

1.9.2 基本方法36

1.9.3 基本概念的区分36

1.9.4 力的数学描述36

1.9.5 基本定理36

1.9.6 工程实际中的约束分析37

1.9.7 常见的基本约束及组合约束37

习题137

第2章 力系的等效与简化41

2.1 力系的分类41

2.2 力系等效的基本原理41

2.2.1 力系的主矢与主矩41

2.2.2 等效力系定理44

2.3 力系的简化46

2.3.1 任意力系的简化46

2.3.2 特殊力系简化的结果49

2.3.3 平行力系的简化50

2.4 力系简化的简单应用54

2.5 结论与讨论56

2.5.1 基本概念56

2.5.2 基本定理56

2.5.3 基本方法56

2.5.4 力系简化的结果56

2.5.5 力系简化的应用56

2.5.6 讨论56

习题256

第3章 重心、质心及形心59

3.1 质点系的重心及质心59

3.2 刚体的重心、质心及形心60

3.3 组合体的重心、形心65

3.4 结论与讨论66

习题366

第4章 刚体和刚体系统的平衡68

4.1 质点系和刚体的平衡条件68

4.1.1 单质点的平衡条件68

4.1.2 质点系的平衡条件68

4.2 刚体的平衡方程70

4.2.1 一般空间力系作用下刚体的平衡方程70

4.2.2 特殊空间力系作用下刚体的平衡方程70

4.2.3 平面力系作用下刚体的平衡方程70

4.3 刚体平衡问题72

4.3.1 单个刚体的平衡问题求解72

4.3.2 静定和超静定问题的概念75

4.4 静定刚体系统的平衡问题77

4.5 刚化原理82

4.6 摩擦及考虑摩擦时的平衡问题82

4.6.1 滑动摩擦力及库仑摩擦定律83

4.6.2 摩擦角与自锁现象84

4.6.3 考虑滑动摩擦时的平衡分析85

4.6.4 滚动摩擦简介86

4.7 结论与讨论88

4.7.1 基本概念88

4.7.2 基本结论88

4.7.3 基本原理88

4.7.4 分析刚体平衡问题时需要注意的问题88

4.7.5 分析刚体系统平衡问题时需要注意的问题89

习题489

第2篇 可变形固体杆件的静力响应分析99

第5章 可变形固体的平衡和杆件内力分析99

5.1 可变形固体的概念及可变形固体静力学研究的内容99

5.1.1 可变形固体的概念99

5.1.2 可变形固体静力学研究的内容99

5.2 可变形固体的模型化99

5.3 可变形固体的几何分类101

5.4 可变形固体的外力、内力及应力的概念102

5.5 可变形固体平衡原理103

5.6 弹性杆件横截面的内力主矢、主矩与内力分量103

5.6.1 内力主矢、主矩与内力分量103

5.6.2 内力分量的正负号规定104

5.6.3 杆件横截面内力分量各自对应的杆件的基本变形104

5.6.4 内力与外力间的关系106

5.7 特殊平衡力系作用下杆件的内力计算106

5.7.1 轴心拉压杆的内力106

5.7.2 受扭圆直杆的内力109

5.7.3 平面弯曲梁的内力111

5.8 一般力系作用下杆件的内力计算123

5.9 结论与讨论128

5.9.1 基本概念128

5.9.2 基本原理128

5.9.3 基本方法128

5.9.4 杆件内力的性质128

习题5129

第6章 应力与应变基本概念134

6.1 应力、正应力、切应力134

6.1.1 应力、正应力及切应力的概念134

6.1.2 杆件横截面上的内力与应力之间的关系135

6.1.3 微单元体上的应力136

6.2 应变、正应变、切应变137

6.2.1 正应变、切应变的概念137

6.2.2 微单元体的变形138

6.2.3 杆件整体变形的数学描述及杆件变形描述的特征量138

6.3 轴向拉压等截面直杆横截面上的平均正应力与轴向平均正应变139

6.4 受扭薄壁圆筒横截面上的平均切应力与平均切应变140

6.5 圣维南局部影响原理142

6.6 结论与讨论143

习题6143

第7章 工程材料的基本静力学性能144

7.1 概述144

7.2 常温静载下工程材料的拉伸与压缩试验145

7.2.1 低碳钢常温静载单向拉伸试验145

7.2.2 其他工程材料的常温静载拉伸试验148

7.2.3 工程材料常温静载压缩试验150

7.2.4 塑性材料和脆性材料的比较152

7.2.5 轴向拉压构件横向变形及泊松比153

7.2.6 变形体的体积变化153

7.3 常温静载下金属材料的扭转试验153

7.4 材料的屈服及断裂失效判据154

7.5 结论与讨论155

7.5.1 基本概念155

7.5.2 基本定律155

7.5.3 材料的其他力学性质155

习题7156

第8章 弹性杆件横截面应力与应变分析157

8.1 概述157

8.2 轴心拉压直杆横截面的应力与应变158

8.2.1 轴心拉压直杆横截面正应力与应变158

8.2.2 应力集中的概念160

8.3 受扭直杆横截面上的应力与应变161

8.3.1 受扭圆轴横截面上的应力与应变161

8.3.2 切应力成对互等定理164

8.3.3 非圆轴自由扭转时横截面上的切应力166

8.4 平面弯曲梁横截面的应力与应变169

8.4.1 直梁平面弯曲时横截面上的正应力与应变169

8.4.2 梁横截面上的切应力175

8.5 组合受力构件横截面的应力177

8.6 截面图形的几何性质180

8.6.1 形心、静矩及其相互关系180

8.6.2 惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径182

8.6.3 惯性矩与惯性积的移轴定理184

8.6.4 惯性矩与惯性积的转轴定理185

8.6.5 主惯性轴与形心主惯性轴、主惯性矩与形心主惯性矩186

8.7 结论与讨论188

8.7.1 基本公式188

8.7.2 组合受力杆件横截面应力189

习题8189

第9章 应力状态分析195

9.1 一点处的应力状态195

9.1.1 应力状态的概念195

9.1.2 应力状态的描述196

9.1.3 原始单元体的截取及其上应力计算196

9.1.4 应力状态分类198

9.2 平面应力状态分析198

9.2.1 任意方向面上的应力198

9.2.2 主应力和主平面200

9.2.3 平面应力状态的最大切应力200

9.3 应力圆及其应用201

9.3.1 应力圆方程202

9.3.2 应力圆的画法202

9.3.3 应力圆的应用202

9.4 基本变形杆件的应力状态分析205

9.4.1 轴心拉压杆件应力状态分析205

9.4.2 受扭转圆轴的应力状态分析206

9.4.3 平面弯曲梁的应力状态分析207

9.4.4 主应力轨迹线的概念208

9.5 三向应力状态的特例分析209

9.5.1 三组特殊的方向面209

9.5.2 三向应力状态的应力圆210

9.5.3 一点处的最大切应力210

9.6 一般应力状态下各向同性材料的应力与应变关系212

9.7 应变能和应变能密度213

9.7.1 轴向拉压杆件的应变能和应变能密度214

9.7.2 三向应力状态的应变能密度214

9.8 结论与讨论216

9.8.1 基本概念216

9.8.2 基本公式216

9.8.3 基本分析方法217

习题9217

第10章 弹性杆件的变形和杆件横截面的位移分析222

10.1 轴心拉压杆件的轴向伸长或缩短222

10.2 圆轴的扭转变形与相对扭转角224

10.3 平面弯曲梁的弹性曲线与平面弯曲梁的挠度与转角226

10.3.1 平面弯曲梁变形与内力间的关系226

10.3.2 直接积分法计算平面弯曲梁的转角与挠度227

10.3.3 弯矩—面积法计算平面弯曲梁的转角与挠度231

10.4 叠加法计算梁的位移234

10.5 结论与讨论239

10.5.1 基本概念239

10.5.2 基本原理239

10.5.3 基本公式239

10.5.4 有关位移计算的讨论239

习题10240

第11章 压杆的平衡稳定性分析242

11.1 稳定性的基本概念242

11.1.1 平衡的类别242

11.1.2 工程结构或构件的失稳现象243

11.1.3 失稳现象的物理本质244

11.2 理想压杆的稳定性分析244

11.2.1 细长压杆的临界荷载及临界应力244

11.2.2 欧拉公式的适用范围及临界应力总图247

11.3 结论与讨论251

11.3.1 稳定性问题的几个特点251

11.3.2 受压杆件的强度和稳定性问题的分界251

11.3.3 临界应力总图251

习题11252

第3篇 可变形固体杆件的静力设计257

第12章 构件的力学功能及杆形构件的静力学设计准则257

12.1 构件的力学功能及构件的力学设计的概念257

12.1.1 构件的力学功能257

12.1.2 构件的静力学设计的概念258

12.2 构件的强度失效的判据及设计准则258

12.2.1 脆性断裂失效判据和强度设计准则259

12.2.2 塑性屈服失效判据和强度设计准则260

12.2.3 莫尔准则261

12.2.4 对失效判据和设计准则的历史认识262

12.3 强度设计准则应用262

12.3.1 失效判据及设计准则的选用262

12.3.2 强度设计准则的应用263

12.4 杆类构件的刚度设计准则266

12.4.1 轴心拉压杆的刚度设计准则266

12.4.2 受扭圆轴的刚度设计准则266

12.4.3 平面弯曲杆件的刚度设计准则266

12.5 理想压杆稳定性的设计准则266

12.5.1 理想压杆的稳定判据266

12.5.2 理想压杆的设计准则267

12.6 结论与讨论267

12.6.1 关于构件的功能要求和构件的失效267

12.6.2 应用强度设计准则要注意的几个问题267

12.6.3 结构可靠性设计方法简介268

习题12268

第13章 杆形构件的静力学设计270

13.1 轴心拉压杆件的强度设计270

13.2 受扭圆轴的强度、刚度设计273

13.2.1 受扭圆轴杆件的强度设计273

13.2.2 受扭圆轴杆件的刚度设计274

13.3 连接件的工程设计275

13.3.1 剪切的实用计算275

13.3.2 挤压的实用计算276

13.4 平面弯曲梁的强度设计和刚度设计277

13.4.1 平面弯曲梁的强度设计277

13.4.2 平面弯曲梁的刚度设计284

13.5 理想压杆的弹性稳定设计285

13.5.1 安全系数法285

13.5.2 折减系数法287

13.5.3 提高压杆稳定性的措施289

13.6 结论与讨论291

13.6.1 静力学分析的方法291

13.6.2 圆轴扭转时强度设计和刚度设计的一般过程291

13.6.3 平面弯曲梁强度和刚度设计方法291

13.6.4 压杆稳定设计要点291

习题13291

附录 型钢表296

主要符号表309

参考文献310