材料力學

內容簡介

本教材以《高等學校土木工程本科指導性專業規範》和《高等學校工科基礎課程教學基本要求》中對材料力學課程的基本要求為依據，針對應用型本科的教學需求編寫而成。內容包括緒論、軸向拉伸與壓縮、平面圖形的幾何性質、剪切與扭轉、平面彎曲梁的內力、平面彎曲梁的應力與強度計算、平面彎曲梁的變形與剛度計算、應力狀態和強度理論、組合變形、壓桿穩定、能量法，共11章。每章有導言（包括學習目標和難點）、小結、思考題、習題（書末附有習題參考答案）。

本教材為滿足應用型本科教育、教學改革需要，在基本理論必需、夠用的基礎上，注重工程實踐能力與創新意識的培養，內容深入淺出、循序漸進，概念清楚、便於自學；適合作為高等學校應用型本科土木、水利類等專業70學時左右的材料力學課程的教學用書，也可供有關工程技術人員參考。 ^[1] 

目錄

第1章緒論001

1.1材料力學概述001

1.1.1材料力學的研究對象001

1.1.2材料力學的任務004

1.2變形固體及其基本假設004

1.3杆件變形的基本形式005

小結005

思考題006

第2章軸向拉伸與壓縮007

2.1軸向拉伸與壓縮的概念007

2.2軸向拉（壓）杆的內力008

2.2.1內力的概念008

2.2.2截面法008

2.2.3截面法求軸力009

2.2.4軸力圖010

2.3軸向拉（壓）杆的應力011

2.3.1應力的概念011

2.3.2軸向拉（壓）杆橫截面上的應力012

2.3.3軸向拉（壓）杆斜截面上的應力013

2.4軸向拉（壓）杆的變形與胡克定律014

2.4.1軸向拉（壓）杆的縱向變形014

2.4.2軸向拉（壓）杆的橫向變形014

2.4.3胡克定律015

2.5材料在拉伸和壓縮時的力學性能017

2.5.1材料的拉伸和壓縮試驗017

2.5.2低碳鋼在拉伸時的力學性能018

2.5.3其他塑性材料在拉伸時的力學性能020

2.5.4鑄鐵在拉伸時的力學性能021

2.5.5材料在壓縮時的力學性能021

2.5.6塑性、脆性材料的力學性能比較022

2.6許用應力與安全係數023

2.6.1極限應力023

2.6.2許用應力、安全係數023

2.7軸向拉（壓）杆的強度計算024

2.7.1強度條件024

2.7.2強度條件的應用024

2.8簡單的拉（壓）超靜定問題026

2.8.1超靜定問題及其求解方法026

2.8.2裝配應力與温度應力簡介028

小結029

思考題030

習題031

第3章平面圖形的幾何性質034

3.1靜矩與形心位置034

3.1.1靜矩的概念034

3.1.2靜矩與形心座標035

3.2慣性矩、極慣性矩和慣性積036

3.2.1慣性矩036

3.2.2極慣性矩038

3.2.3慣性積039

3.3平行移軸公式040

3.3.1慣性矩和慣性積的平行移軸公式040

3.3.2組合截面的慣性矩和慣性積041

3.4轉軸公式、主慣性軸和主慣性矩045

3.4.1慣性矩和慣性積的轉軸公式045

3.4.2主慣性軸和主慣性矩046

小結047

思考題048

習題049

第4章剪切與扭轉051

4.1剪切與擠壓的實用計算051

4.1.1剪切的實用計算051

4.1.2擠壓的實用計算052

4.2圓軸扭轉的概念055

4.3圓軸扭轉時的內力055

4.3.1外力偶矩的計算055

4.3.2扭矩與扭矩圖056

4.4薄壁圓筒的扭轉058

4.4.1切應力互等定理058

4.4.2剪切胡克定律059 ^[1] 

4.5圓軸扭轉時的應力與強度計算059

4.5.1圓軸扭轉時橫截面上的應力059

4.5.2圓軸扭轉時的強度計算062

4.6圓軸扭轉時的變形與剛度計算063

4.6.1圓軸扭轉時的變形063

4.6.2圓軸扭轉時的剛度計算063

4.7簡單的扭轉超靜定問題064

4.8矩形截面杆件扭轉簡介065

小結067

思考題067

習題068

第5章平面彎曲梁的內力070

5.1彎曲的概念070

5.1.1梁的平面彎曲070

5.1.2梁的分類071

5.2平面彎曲梁的內力——剪力與彎矩071

5.2.1梁的內力分析071

5.2.2剪力與彎矩072

5.3剪力圖與彎矩圖074

5.3.1利用內力方程繪製剪力圖和彎矩圖074

5.3.2利用剪力、彎矩與分佈荷載集度間的微分關係繪製剪力圖和彎矩圖078

5.3.3疊加法作梁的彎矩圖081

小結082

思考題082

習題084

第6章平面彎曲梁的應力與強度計算087

6.1彎曲正應力087

6.1.1純彎曲時梁橫截面上的正應力087

6.1.2橫力彎曲時梁橫截面上的正應力091

6.2彎曲切應力093

6.2.1矩形截面梁的切應力093

6.2.2其他常見截面梁的切應力096

6.3梁的強度計算097

6.3.1正應力強度條件098

6.3.2切應力強度條件100

6.3.3提高梁彎曲強度的主要措施102

6.4彎曲中心的概念105

小結105

思考題106

習題107

第7章平面彎曲梁的變形與剛度計算109

7.1梁的撓曲線近似微分方程109

7.2積分法求梁的變形110

7.3疊加法求梁的變形112

7.4梁的剛度計算116

7.5簡單超靜定梁的計算117

小結118

思考題118

習題119

第8章應力狀態和強度理論122

8.1應力狀態的概念122

8.1.1一點處的應力狀態122

8.1.2應力狀態的表示方法122

8.1.3應力狀態的分類123

8.2平面應力狀態分析124

8.2.1解析法124

8.2.2圖解法——應力圓法128

8.3空間應力狀態的最大應力、廣義胡克定律131

8.3.1空間應力狀態的最大應力131

8.3.2廣義胡克定律132

8.4空間應力狀態的應變能密度134

8.5強度理論135

8.5.1強度理論的概念135

8.5.2常見的四種強度理論136

8.5.3強度理論的選用原則137

8.5.4強度理論的應用137

小結139

思考題141

習題142

第9章組合變形144

9.1組合變形的概念144

9.2拉伸（壓縮）與彎曲的組合145

9.2.1在軸向力和橫向力共同作用下的杆件145

9.2.2偏心拉伸（壓縮）147

9.2.3截面核心151

9.3斜彎曲151

9.4扭轉與彎曲的組合154

小結156

思考題157

習題158

第10章壓桿穩定161

10.1壓桿穩定性的概念161

10.2細長壓桿的臨界力——歐拉公式162

10.2.1兩端鉸支理想壓桿的臨界力162

10.2.2其他杆端約束下理想壓桿的臨界力163

10.3壓桿的臨界應力163

10.3.1臨界應力和柔度163

10.3.2歐拉公式的適用範圍164

10.3.3臨界應力總圖164

10.4壓桿的穩定計算166

10.4.1壓桿的穩定條件166

10.4.2提高壓桿穩定性的措施169

小結170

思考題171

習題172

第11章能量法175

11.1基本概念175

11.1.1彈性應變能與功能原理175

11.1.2外力功與餘功175

11.2杆件應變能的計算176

11.2.1軸向拉伸和壓縮時杆件的應變能176

11.2.2圓軸扭轉時的應變能177

11.2.3彎曲梁的應變能177

11.3應變能的普遍表達式179

11.4卡氏定理180

11.4.1卡氏第一定理180

11.4.2卡氏第二定理181

小結183

思考題184

習題184

附錄187

附錄一型鋼規格表187

附錄二習題參考答案198

附錄三實驗視頻二維碼203

參考文獻204 ^[1]