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第1章 材料力学基本知识1

1.1 材料力学的任务1

1.1.1 材料力学的研究对象1

1.1.2 材料力学的研究内容3

1.2 材料力学的基本假设4

1.2.1 连续性假设5

1.2.2 均匀性假设5

1.2.3 各向同性假设5

1.3 外力和内力6

1.3.1 外力6

1.3.2 内力6

1.3.3 截面法8

1.4 应力和应变9

1.4.1 应力9

1.4.2 线应变10

1.4.3 切应变11

1.4.4 应力应变关系12

1.5 思考与讨论13

1.5.1 材料力学模型13

1.5.2 材料力学分析方法13

1.5.3 材料力学内力14

1.5.4 旗杆的设计和强度分析14

习题115

第2章 轴向拉伸与压缩16

2.1 轴向拉伸与压缩杆件及实例16

2.2 拉压杆横截面上的内力和轴力图18

2.2.1 拉压杆横截面上的内力18

2.2.2 轴力图18

2.3 拉压杆的应力21

2.3.1 拉压杆横截面上的应力21

2.3.2 拉压杆斜截面上的应力23

2.3.3 杆端区域的应力分布24

2.3.4 应力集中25

2.4 材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能26

2.4.1 试件和设备26

2.4.2 低碳钢拉伸时的力学性能27

2.4.3 铸铁拉伸时的力学性能30

2.4.4 其他塑性材料拉伸时的力学性能31

2.4.5 低碳钢在压缩时的力学性能31

2.4.6 铸铁在压缩时的力学性能32

2.5 许用应力 安全系数 强度条件32

2.5.1 许用应力与安全系数32

2.5.2 强度条件34

2.6 拉压杆的变形36

2.6.1 沿杆件轴线的轴向变形36

2.6.2 横向变形37

2.6.3 变截面杆的伸长变形37

2.7 拉压杆超静定问题39

2.7.1 超静定的概念和解法39

2.7.2 温度应力42

2.8 思考与讨论43

2.8.1 复合材料等截面直杆的轴向拉伸43

2.8.2 拔河绳的拉伸强度44

2.8.3 断缆事故的对策44

2.8.4 塑性和脆性材料的力学性能比较45

习题245

第3章 剪切51

3.1 剪切的概念和工程实例51

3.2 剪切的实用计算53

3.3 挤压的实用计算54

3.4 思考与讨论58

3.4.1 连接件的简化计算58

3.4.2 综合处理工程构件的强度59

习题359

第4章 扭转62

4.1 扭转的概念和工程实例62

4.2 扭矩和扭矩图63

4.2.1 外力偶矩63

4.2.2 扭矩64

4.2.3 扭矩图65

4.3 圆轴扭转时的应力67

4.3.1 变形几何关系67

4.3.2 切应力互等定理和物理关系68

4.3.3 静力学关系69

4.3.4 横截面上的切应力表达式70

4.4 圆轴扭转时的破坏和强度条件71

4.4.1 扭转实验与扭转破坏现象71

4.4.2 圆轴扭转时的强度条件72

4.5 圆轴扭转时的变形和刚度条件74

4.5.1 圆轴扭转时的变形74

4.5.2 圆轴扭转时的刚度条件74

4.6 简单静不定轴77

4.7 非圆截面轴扭转简介79

4.7.1 矩形与椭圆等非圆实心截面轴扭转80

4.7.2 薄壁杆扭转81

4.8 思考与讨论83

4.8.1 圆轴扭转的切应力和扭矩的关系83

4.8.2 复合材料圆轴的扭转83

4.8.3 闭口和开口薄壁圆管的强度比较84

习题484

第5章 弯曲内力89

5.1 弯曲的概念和工程实例89

5.1.1 梁的弯曲89

5.1.2 平面弯曲90

5.1.3 梁的计算简图90

5.1.4 静定梁的基本形式91

5.2 剪力和弯矩91

5.2.1 剪力FS和弯矩M91

5.2.2 剪力FS和弯矩M的符号规定92

5.2.3 剪力和弯矩的求法93

5.3 剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图94

5.4 载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系96

5.4.1 剪力、弯矩与分布载荷集度之间的微分关系96

5.4.2 剪力、弯矩与分布载荷集度之间的积分关系97

5.4.3 不同载荷作用下梁段的剪力图和弯矩图的形状97

5.4.4 弯矩极值位置和弯矩极值大小100

5.4.5 剪力图和弯矩图的画法100

5.5 思考与讨论103

习题5104

第6章 弯曲应力111

6.1 纯弯曲时的正应力111

6.1.1 变形现象与平面假设111

6.1.2 正应力分布规律112

6.1.3 弯曲正应力113

6.2 横力弯曲时的正应力及弯曲正应力强度条件114

6.2.1 最大正应力114

6.2.2 梁的正应力强度条件115

6.3 梁的切应力及强度条件119

6.3.1 矩形截面梁横截面上的切应力119

6.3.2 工字型截面梁横截面上的切应力121

6.3.3 圆形、圆环形截面梁横截面上的切应力121

6.3.4 梁的切应力强度条件122

6.4 提高梁强度的主要措施123

6.4.1 合理布置梁上的载荷和合理安排梁的支承123

6.4.2 选用合理的截面形状125

6.4.3 合理利用材料的性能126

6.4.4 采用变截面梁126

6.5 思考与讨论127

6.5.1 高架桥裂纹位置问题127

6.5.2 三板搭桥问题128

习题6128

第7章 弯曲变形134

7.1 挠度和转角的概念134

7.2 挠曲线近似微分方程135

7.3 计算梁变形的积分法136

7.4 计算梁变形的叠加法139

7.4.1 叠加法139

7.4.2 逐段分析法141

7.4.3 基于逐段刚化的叠加法142

7.5 梁的刚度条件和提高弯曲刚度的措施142

7.5.1 梁的刚度条件142

7.5.2 提高梁的刚度的措施144

7.6 简单静不定梁144

7.7 思考与讨论147

7.7.1 梁的位移分析的工程意义147

7.7.2 生活实例探讨148

习题7149

第8章 应力状态分析与强度理论152

8.1 应力状态的概念152

8.2 平面应力状态分析154

8.2.1 斜截面上的应力154

8.2.2 应力圆的绘制与应用155

8.3 极值应力与主应力157

8.3.1 主应力和主方向157

8.3.2 最大切应力158

8.3.3 纯剪切状态的最大应力159

8.4 三向应力状态下的最大应力159

8.5 广义胡克定律161

8.6 复杂应力状态下的强度理论162

8.6.1 最大拉应力理论（第一强度理论）162

8.6.2 最大拉应变理论（第二强度理论）163

8.6.3 最大切应力理论（第三强度理论）163

8.6.4 形状改变比能理论（第四强度理论）164

8.6.5 单向与纯剪切组合应力状态的强度条件165

8.7 思考与讨论168

8.7.1 应力概念的再认识168

8.7.2 如何建立一点的应力状态并应用168

习题8170

第9章 组合变形175

9.1 组合变形的概念175

9.2 斜弯曲176

9.3 拉伸（压缩）与弯曲组合变形177

9.4 弯曲与扭转组合变形180

9.5 思考与讨论185

9.5.1 复杂荷载处理方法185

9.5.2 归纳组合变形的解题步骤186

习题9187

第10章 压杆稳定190

10.1 压杆稳定的概念190

10.2 细长压杆的临界压力191

10.2.1 两端铰支压杆的临界压力191

10.2.2 其他约束情况压杆的临界压力192

10.3 压杆的临界应力194

10.4 压杆的稳定计算196

10.5 提高压杆承载能力的措施199

10.5.1 影响压杆承载能力的因素199

10.5.2 工程中提高压杆承载能力的常见措施200

习题10204

第11章 动载荷208

11.1 构件做等加速直线运动或匀速转动时的动应力计算208

11.1.1 动应力分析中的动静法208

11.1.2 等加速运动构件中的动应力分析208

11.1.3 匀速转动构件内的动应力分析209

11.2 构件受冲击载荷作用时的动应力计算210

11.2.1 杆件受冲击时的应力和变形210

11.2.2 提高构件抗冲能力的措施214

11.3 交变应力和疲劳破坏的概念214

11.4 交变应力的特性和疲劳极限216

11.5 材料的力学性能进一步探讨217

11.5.1 冲击韧度218

11.5.2 蠕变与松弛219

习题11220

第12章 能量法224

12.1 外力功、应变能与克拉比隆定理224

12.1.1 计算外力功的基本公式224

12.1.2 克拉比隆定理225

12.1.3 应变能的一般表达式225

12.2 单位荷载法227

12.3 静不定问题分析231

12.4 思考与讨论235

12.4.1 应变能与加载次序无关235

12.4.2 互等定理的论证236

习题12237

附录A 静力学平衡问题241

A.1 静力学基本概念和公理241

A.1.1 力241

A.1.2 力矩242

A.1.3 力偶242

A.1.4 静力学公理243

A.2 物体的受力分析245

A.2.1 约束与约束反力245

A.2.2 画受力图248

A.3 力系的简化249

A.3.1 平面汇交力系的简化249

A.3.2 平面力偶系的简化251

A.3.3 力线平移定理251

A.3.4 平面任意力系的简化、主矢和主矩252

A.4 力系的平衡255

A.4.1 空间力系的平衡255

A.4.2 平面任意力系的平衡256

A.4.3 物体系的平衡258

习题A260

附录B 截面的几何性质263

B.1 静矩和形心263

B.1.1 静矩263

B.1.2 形心264

B.1.3 组合图形的静矩和形心264

B.2 惯性矩265

B.3 惯性矩的平行移轴公式268

B.4 惯性积与惯性积的平行轴公式269

B.4.1 截面惯性积269

B.4.2 惯性积的平行轴公式270

B.5 转轴公式与主惯性矩271

B.5.1 转轴公式271

B.5.2 主轴与主惯性矩272

习题B273

附录C 电测法和应变分析276

C.1 电测法的基本原理276

C.1.1 应变计的工作原理276

C.1.2 直流电桥277

C.1.3 温度补偿277

C.1.4 全桥接线法278

C.1.5 半桥接线法278

C.1.6 串联和并联接线法278

C.2 应变分析283

C.2.1 应变状态概念283

C.2.2 平面应变分析283

C.3 应变测量与应力计算286

C.3.1 单轴应力状态286

C.3.2 主应力方向已知的平面应力状态286

C.3.3 主应力方向未知的平面应力状态287

习题C292

附录D 型钢表294

附录E 主要符号表297

参考答案299

参考文献306