工程力學

本書屬於合肥學院模塊化教學改革的一項內容，主要包含靜力學分析、平面圖形的幾何性質、拉壓、剪切、扭轉及彎曲變形的內力、強度、剛度分析，以及應力狀態和強度理論、組合變形等內容。本書通過引入大量的工程構件，將四大基本變形相近的內容進行知識重構，同時按照工程模型—力學模型—數學模型—計算模型的思路組織教學，並且通過編程解決計算問題。

本書可作為普通高等工科院校本科機械、近機類及成人教育等院校的工程力學教材，同時也可作為相關工程技術人員的參考用書。

緒論

0.1 生活中的力學

0.2 工程中的力學

0.2.1 工程背景

0.2.2 工程力學的內容

0.2.3 研究方法

0.3 工程力學能力的養成

0.3.1 樹立工程團隊意識

0.3.2 用數學建立力學模型

0.3.3 勇於嘗試、積極應用

閲讀材料——工程力學的昨天、今天和明天

第1章 靜力學基礎

1.1 靜力學的基本概念

1.1.1 力

1.1.2 剛體

1.2 靜力學公理和定理

1.2.1 二力平衡公理

1.2.2 加減平衡力系公理

1.2.3 力的平行四邊形公理

1.2.4 作用和反作用公理

1.3 約束和約束力

1.3.1 柔性約束

1.3.2 光滑接觸面約束

1.3.3 光滑圓柱鉸鏈約束

1.3.4 輥軸支座

1.3.5 球鉸鏈

1.3.6 固定端約束

1.3.7 軸承約束

1.4 力矩

1.4.1 力對點之平面矩

1.4.2 力對點之空間矩

1.4.3 力對軸之矩

1.4.4 合力矩定理

1.5 力偶與力偶矩矢

1.5.1 力偶

1.5.2 力偶矩矢

1.5.3 力偶等效定理

1.5.4 力偶矩矢的合成

1.6 物體受力及變形分析

1.6.1 三種常見載荷形式

1.6.2 物體的受力分析

1.6.3 變形固體的基本假設

1.6.4 四種基本變形

1.7 典型工程案例的編程解決

1.8 小組合作解決問題

習題

第2章 力系及其平衡

2.1 主矢·主矩

2.2 力系的簡化

2.2.1 力線平移定理

2.2.2 平面力系的簡化

2.2.3 空間力系的簡化

2.3 力系的平衡

2.3.1 平面力系的平衡

2.3.2 空間力系的平衡

2.3.3 幹摩擦的平衡

2.4 計算機編程求解平衡問題

2.5 小組合作解決工程問題

2.6 典型工程案例的編程解決

習題

第3章 平面圖形的幾何性質

3.1 靜矩

3.2 形心

3.2.1 積分法

3.2.2 組合法

3.3 慣性矩·慣性積·慣性半徑

3.3.1 慣性矩

3.3.2 慣性積

3.3.3 主慣性軸和主慣性矩，形心主慣性軸和形心主慣性矩

3.3.4 平行移軸公式

3.4 轉軸公式

習題

第4章 工程常用構件的變形及其內力分析 83

4.1 工程常用構件 85

4.1.1 拉壓桿 86

4.1.2 剪切杆 86

4.1.3 扭轉軸 87

4.1.4 彎曲梁 87

4.1.5 拉彎組合杆 89

4.1.6 偏心壓彎杆 89

4.1.7 彎扭組合杆 90

4.1.8 連接件 91

4.1.9 組合杆/多軸杆——曲杆·剛架·桁架

4.2 內力的求解方法

4.3 拉壓內力——軸力

4.3.1 軸力

4.3.2 軸力圖

4.4 扭轉內力——扭矩

4.4.1 外力偶矩

4.4.2 扭矩

4.4.3 扭矩圖

4.5 彎曲內力

4.5.1 剪力·彎矩

4.5.2 剪力圖·彎矩圖

4.5.3 剪力、彎矩和載荷集度、集中載荷的微積分關係及應用

4.6 組合內力——靜定曲杆·剛架·桁架內力

4.6.1 曲杆內力

4.6.2 靜定平面剛架內力

4.6.3 靜定桁架內力

4.7 典型工程案例的編程解決

4.7.1 基本原理

4.7.2 Matlab編程計算彎曲內力的原理

4.8 小組合作解決工程問題

習題

第5章 工程常用杆件的強度分析

5.1 拉壓應力及強度設計

5.1.1 材料在拉伸時的力學性能

5.1.2 材料在壓縮時的力學性能

5.1.3 許用應力及安全係數

5.1.4 橫截面應力

5.1.5 斜截面應力

5.1.6 聖維南原理·應力集中

5.1.7 強度條件及其應用

5.2 剪切、擠壓及其實用計算

5.2.1 剪切及其實用計算

5.2.2 擠壓及其實用計算

5.3 扭轉切應力及強度設計

5.3.1 純剪切·切應力互等

5.3.2 剪切胡克定律

5.3.3 扭轉的切應力公式

5.3.4 應力集中

5.4 彎曲正應力及強度設計

5.4.1 純彎曲正應力

5.4.2 細長梁彎曲正應力

5.4.3 純彎曲正應力強度設計

5.5 彎曲切應力及強度設計

5.5.1 矩形截面梁彎曲切應力

5.5.2 工字截面梁彎曲切應力

5.5.3 圓形截面梁彎曲切應力

5.5.4 橫力彎曲時梁的強度條件及應用

5.6 提高梁強度的措施

5.7 典型工程案例的編程解決

5.8 小組合作解決工程問題

習題

第6章 軸和梁的剛度設計/分析

6.1 軸向拉壓桿的剛度設計

6.1.1 軸向變形與胡克定律

6.1.2 橫向變形與泊松比

6.1.3 位移

6.2 扭轉剛度設計

6.3 彎曲變形

6.3.1 彎曲變形的基本參數

6.3.2 用積分法求彎曲變形

6.3.3 求彎曲變形的疊加法

6.3.4 彎曲剛度

6.3.5 剛度的合理設計

6.3.6 提高彎曲剛度的措施

6.4 典型工程案例的編程解決

6.5 小組合作解決工程問題

習題

第7章 應力狀態和強度理論

7.1 基本概念

7.1.1 一點處的應力狀態

7.1.2 一點處應力狀態的表示方法

7.1.3 一般應力狀態下強度條件的建立方法

7.2 平面應力狀態下的應力分析

7.2.1 解析法

7.2.2 幾何法——應力圓法

7.3 空間應力狀態下的應力分析

7.3.1 任意截面上的應力

7.3.2 最大切應力及其方位

7.4 廣義胡克定律

7.4.1 廣義胡克定律概述

7.4.2 總應變能密度

7.5 強度理論

7.5.1 第一強度理論——最大拉應力準則

7.5.2 第二強度理論——最大拉應變準則

7.5.3 第三強度理論——最大切應力準則

7.5.4 第四強度理論——畸變能密度準則

7.5.5 四種強度理論的適用範圍

7.6 典型工程案例的編程解決

7.7 小組合作解決工程問題

習題

第8章 組合變形

8.1 組合變形概述

8.2 斜彎曲

8.3 拉伸（壓縮）和彎曲的組合變形

8.3.1 軸向荷載與橫向荷載同時作用

8.3.2 偏心加載

8.4 彎曲和扭轉的組合變形

8.5 典型工程案例的編程解決

8.6 小組合作解決工程問題

習題

第9章 壓桿穩定 284

9.1 壓桿穩定的概念 284

9.2 壓桿的臨界荷載歐拉公式 286

9.2.1 兩端鉸支細長壓桿的臨界載荷 286

9.2.2 其他約束下細長壓桿的臨界載荷

9.3 歐拉公式的適用範圍、經驗公式與臨界應力總圖

9.4 壓桿的穩定性校核

9.5 提高壓桿承載能力的措施

習題

第10章 能量法

10.1 概述

10.2 杆件的應變能計算

10.3 互等定理

10.4 莫爾積分及圖乘法

習題

第11章 超靜定結構

11.1 超靜定系統概述

11.2 用力法解超靜定結構

11.3 對稱及反對稱性質的利用

11.4 連續梁及三彎矩方程

習題

第12章 交變應力與疲勞強度

12.1 交變應力與疲勞失效

12.1.1 交變應力

12.1.2 疲勞

12.2 疲勞極限及其影響因素

12.2.1 疲勞極限

12.2.2 影響疲勞極限的因素

12.3.3 提高構件疲勞強度的措施

12.3 構件的疲勞強度計算

習題

附錄 常用型鋼規格表