工程力学 工程静力学与材料力学 第3版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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工程力学课程总论1

0.1 工程力学课程内容及其在工程设计中的作用1

0.2 工程力学的研究模型5

0.3 工程力学课程的分析方法5

第1篇 工程静力学8

第1章 工程静力学基础8

1.1 力和力矩8

1.1.1 力的概念8

1.1.2 作用在刚体上的力的效应与力的可传性9

1.1.3 力对点之矩9

1.1.4 力系的概念11

1.1.5 合力矩定理11

1.2 力偶及其性质12

1.2.1 力偶12

1.2.2 力偶的性质13

1.2.3 力偶系及其合成13

1.3 约束与约束力14

1.3.1 约束与约束力的概念14

1.3.2 柔性约束14

1.3.3 光滑刚性面约束15

1.3.4 光滑铰链约束15

1.3.5 滑动轴承与推力轴承17

1.4 平衡的概念17

1.4.1 二力平衡与二力构件17

1.4.2 不平行的三力平衡条件19

1.4.3 加减平衡力系原理19

1.5 受力分析方法与过程19

1.5.1 受力分析概述19

1.5.2 受力图绘制方法应用举例20

1.6 结论与讨论22

1.6.1 关于约束与约束力22

1.6.2 关于受力分析22

1.6.3 关于二力构件23

1.6.4 关于工程静力学中某些原理的适用性23

习题24

第2章 力系的简化27

2.1 力系等效与简化的概念27

2.1.1 力系的主矢与主矩27

2.1.2 力系等效的概念27

2.1.3 力系简化的概念28

2.2 力系简化的基础——力向一点平移定理28

2.3 平面力系的简化29

2.3.1 平面汇交力系与平面力偶系的简化结果29

2.3.2 平面一般力系向一点简化29

2.3.3 平面力系的简化结果30

2.4 固定端约束的约束力32

2.5 结论与讨论33

2.5.1 关于力的矢量性质的讨论33

2.5.2 关于平面力系简化结果的讨论33

2.5.3 关于实际约束的讨论33

习题33

第3章 工程构件的静力学平衡问题36

3.1 平面力系的平衡条件与平衡方程36

3.1.1 平面一般力系的平衡条件与平衡方程36

3.1.2 平面一般力系平衡方程的其他形式40

3.2 简单的刚体系统平衡问题42

3.2.1 刚体自由度的概念42

3.2.2 刚体系统静定与超静定的概念43

3.2.3 刚体系统的平衡问题的特点与解法44

3.3 考虑摩擦时的平衡问题47

3.3.1 滑动摩擦定律48

3.3.2 考虑摩擦时构件的平衡问题49

3.4 结论与讨论51

3.4.1 关于坐标系和力矩中心的选择51

3.4.2 关于受力分析的重要性51

3.4.3 关于求解刚体系统平衡问题时要注意的几个方面52

3.4.4 摩擦角与自锁的概念53

3.4.5 空间力系平衡条件与平衡方程简述55

习题56

第2篇 材料力学61

第4章 材料力学的基本概念61

4.1 关于材料的基本假定61

4.1.1 均匀连续性假定61

4.1.2 各向同性假定62

4.1.3 小变形假定62

4.2 弹性杆件的外力与内力62

4.2.1 外力62

4.2.2 内力62

4.2.3 截面法内力分量63

4.3 弹性体受力与变形特征64

4.4 杆件横截面上的应力65

4.4.1 正应力与切应力的定义65

4.4.2 正应力、切应力与内力分量之间的关系65

4.5 正应变与切应变66

4.6 线弹性材料的应力-应变关系67

4.7 杆件受力与变形的基本形式67

4.7.1 拉伸或压缩67

4.7.2 剪切67

4.7.3 扭转67

4.7.4 平面弯曲68

4.7.5 组合受力与变形68

4.8 结论与讨论69

4.8.1 关于工程静力学模型与材料力学模型69

4.8.2 关于弹性体受力与变形特点69

4.8.3 关于工程静力学概念与原理在材料力学中的可用性与限制性69

习题69

第5章 杆件的内力图71

5.1 基本概念与基本方法71

5.1.1 整体平衡与局部平衡的概念71

5.1.2 杆件横截面上的内力与外力的相依关系71

5.1.3 控制面72

5.1.4 杆件内力分量的正负号规则72

5.1.5 截面法确定指定横截面上的内力分量72

5.2 轴力图与扭矩图73

5.2.1 轴力图73

5.2.2 扭矩图75

5.3 剪力图与弯矩图76

5.3.1 剪力方程与弯矩方程76

5.3.2 载荷集度、剪力、弯矩之间的微分关系78

5.3.3 剪力图与弯矩图的绘制79

5.4 结论与讨论82

5.4.1 几点重要结论82

5.4.2 正确应用力系简化方法确定控制面上的内力分量83

5.4.3 剪力、弯矩与载荷集度之间的微分关系的证明83

习题84

第6章 拉压杆件的应力变形分析与强度设计86

6.1 拉伸与压缩杆件的应力与变形86

6.1.1 应力计算86

6.1.2 变形计算87

6.2 拉伸与压缩杆件的强度设计92

6.2.1 强度设计准则、安全因数与许用应力92

6.2.2 三类强度计算问题93

6.2.3 强度设计准则应用举例93

6.3 拉伸与压缩时材料的力学性能95

6.3.1 材料拉伸时的应力-应变曲线95

6.3.2 韧性材料拉伸时的力学性能96

6.3.3 脆性材料拉伸时的力学性能97

6.3.4 强度失效概念与失效应力97

6.3.5 压缩时材料的力学性能98

6.4 结论与讨论99

6.4.1 本章的主要结论99

6.4.2 关于应力和变形公式的应用条件99

6.4.3 关于加力点附近区域的应力分布100

6.4.4 关于应力集中的概念100

6.4.5 拉伸和压缩超静定问题简述101

习题103

第7章 梁的强度问题106

7.1 工程中的弯曲构件106

7.2 与应力分析相关的截面图形几何性质107

7.2.1 静矩、形心及其相互关系107

7.2.2 惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径109

7.2.3 惯性矩与惯性积的移轴定理110

7.2.4 惯性矩与惯性积的转轴定理111

7.2.5 主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩111

7.3 平面弯曲时梁横截面上的正应力113

7.3.1 平面弯曲与纯弯曲的概念113

7.3.2 纯弯曲时梁横截面上正应力分析114

7.3.3 梁的弯曲正应力公式的应用与推广117

7.4 平面弯曲曲率与正应力公式应用118

举例118

7.5 梁的强度计算121

7.5.1 梁的失效判据121

7.5.2 梁的弯曲强度计算准则121

7.5.3 梁的弯曲强度计算步骤122

7.6 斜弯曲126

7.7 弯矩与轴力同时作用时横截面上的正应力128

7.8 结论与讨论131

7.8.1 关于弯曲正应力公式的应用条件131

7.8.2 弯曲切应力的概念131

7.8.3 关于截面的惯性矩132

7.8.4 提高梁强度的措施132

习题134

第8章 梁的位移分析与刚度设计139

8.1 基本概念139

8.1.1 梁弯曲后的挠度曲线139

8.1.2 梁的挠度与转角140

8.1.3 梁的位移与约束密切相关140

8.1.4 梁的位移分析的工程意义141

8.2 小挠度微分方程及其积分142

8.2.1 小挠度曲线微分方程142

8.2.2 积分常数的确定约束条件与连续条件143

8.3 工程中的叠加法145

8.3.1 叠加法应用于多个载荷作用的情形145

8.3.2 叠加法应用于间断性分布载荷作用的情形147

8.4 简单的超静定梁148

8.4.1 求解超静定梁的基本方法148

8.4.2 几种简单的超静定问题示例148

8.5 梁的刚度设计149

8.5.1 刚度设计准则149

8.5.2 刚度设计举例150

8.6 结论与讨论152

8.6.1 关于变形和位移的相依关系152

8.6.2 关于梁的连续光滑曲线152

8.6.3 关于求解超静定问题的讨论152

8.6.4 关于求解超静定结构特性的讨论153

8.6.5 提高刚度的途径154

习题156

第9章 圆轴扭转时的应力变形分析与强度刚度设计159

9.1 工程上传递功率的圆轴及其扭转变形159

9.2 切应力互等定理159

9.3 圆轴扭转时的切应力分析160

9.3.1 变形协调方程161

9.3.2 弹性范围内的切应力-切应变关系161

9.3.3 静力学方程161

9.3.4 圆轴扭转时横截面上的切应力表达式162

9.4 承受扭转时圆轴的强度设计与刚度设计165

9.4.1 扭转试验与扭转破坏现象165

9.4.2 扭转强度设计166

9.4.3 抗扭刚度设计168

9.5 结论与讨论169

9.5.1 关于圆轴强度与刚度设计169

9.5.2 矩形截面杆扭转时的切应力169

习题171

第10章 复杂受力时构件的强度设计174

10.1 基本概念174

10.1.1 什么是应力状态，为什么要研究应力状态174

10.1.2 应力状态分析的基本方法175

10.1.3 建立复杂受力时失效判据的思路与方法175

10.2 平面应力状态分析——任意方向面上应力的确定176

10.2.1 方向角与应力分量的正负号约定176

10.2.2 微元的局部平衡方程177

10.2.3 平面应力状态中任意方向面上的正应力与切应力177

10.3 应力状态中的主应力与最大切应力178

10.3.1 主平面、主应力与主方向178

10.3.2 平面应力状态的三个主应力179

10.3.3 面内最大切应力与一点的最大切应力179

10.4 分析应力状态的应力圆方法183

10.4.1 应力圆方程183

10.4.2 应力圆的画法183

10.4.3 应力圆的应用184

10.5 复杂应力状态下的应力-应变关系应变能密度186

10.5.1 广义胡克定律186

10.5.2 各向同性材料各弹性常数之间的关系187

10.5.3 总应变能密度188

10.5.4 体积改变能密度与畸变能密度188

10.6 复杂应力状态下的强度设计准则189

10.6.1 最大拉应力准则189

10.6.2 最大拉应变准则190

10.6.3 最大切应力准则191

10.6.4 畸变能密度准则191

10.7 圆轴承受弯曲与扭转共同作用时的强度计算193

10.7.1 计算简图193

10.7.2 危险点及其应力状态194

10.7.3 强度设计准则与设计公式195

10.8 薄壁容器强度设计简述198

10.8.1 环向应力与纵向应力198

10.8.2 强度设计简述199

10.9 结论与讨论201

10.9.1 关于应力状态的几点重要结论201

10.9.2 平衡方法是分析应力状态最重要、最基本的方法201

10.9.3 正确应用广义胡克定律202

10.9.4 应用强度设计准则需要注意的几个问题202

习题203

第11章 压杆的稳定性分析与设计206

11.1 弹性平衡稳定性的基本概念206

11.1.1 平衡状态的稳定性和不稳定性206

11.1.2 临界状态与临界载荷207

11.1.3 三种类型的压杆的不同临界状态207

11.2 细长压杆的临界载荷——欧拉临界力207

11.2.1 两端铰支的细长压杆207

11.2.2 其他刚性支承细长压杆临界载荷的通用公式209

11.3 长细比的概念 三类不同压杆的判断210

11.3.1 长细比的定义与概念210

11.3.2 三类不同压杆的区分210

11.3.3 三类压杆的临界应力公式211

11.3.4 临界应力总图与λp、 λs值的确定211

11.4 压杆的稳定性设计212

11.4.1 压杆稳定性设计内容212

11.4.2 安全因数法与稳定性设计准则212

11.4.3 压杆稳定性设计过程213

11.5 压杆稳定性分析与稳定性设计示例213

11.6 结论与讨论218

11.6.1 稳定性计算的重要性218

11.6.2 影响压杆承载能力的因素218

11.6.3 提高压杆承载能力的主要途径219

11.6.4 稳定性计算中需要注意的几个重要问题220

习题221

第12章 动载荷与疲劳强度简述224

12.1 等加速直线运动时构件上的动载荷与动应力224

12.2 旋转构件的受力分析与动应力计算225

12.3 冲击载荷与冲击应力计算228

12.3.1 计算冲击载荷的基本假定228

12.3.2 机械能守恒定律的应用229

12.3.3 冲击动荷因数230

12.4 疲劳强度概述234

12.4.1 交变应力的名词和术语234

12.4.2 疲劳失效特征236

12.4.3 疲劳极限与应力-寿命曲线238

12.5 影响疲劳寿命的因素239

12.5.1 应力集中的影响——有效应力集中因数239

12.5.2 零件尺寸的影响——尺寸因数240

12.5.3 表面加工质量的影响——表面质量因数240

12.6 有限寿命设计与无限寿命设计240

12.6.1 基本概念240

12.6.2 无限寿命设计方法简述241

12.6.3 等幅对称应力循环下的工作安全因数241

12.7 结论与讨论242

12.7.1 不同情形下动荷因数具有不同的形式242

12.7.2 运动物体突然制动时的动载荷与动应力242

12.7.3 提高构件疲劳强度的途径242

习题243

附录245

附录A型钢表（GB/T 706—2008）245

附录B习题答案260

附录C索引264

参考文献268