本書是配合教育教學改革課題的研究成果，特點是：根據工程實踐提出問題，然后運用科學研究的方法和思維方式形成基本理論，并指導和解決工程中的實際問題；盡可能介紹學科范圍的新概念、新理論和新方法。對于某些工程實踐中常見但是用傳統的材料力學方法無法解決的問題，本書嘗試使用數值方法，通過計算機解決；在保障學科體系完整的前提下，本書刪繁就簡，力求符合教與學的規(guī)律，注重啟發(fā)式教學，比如每章均設有思考題，為學生留有充分復習和思維空間。全書共十三章，包括了材料力學的基礎理論和有關的專題部分，各章均附有復習題和習題。本書可作為普通高等學校和成人高等教育機械、土建和材料類專業(yè)的教材，也可作為參加高等教育自學考試的考生和工程技術人員的參考書。
本書在面向21 世紀課程教學內容與體系改革的基礎上, 進一步對材料力學的教學內容加以精選, 并盡可能介紹工程實踐與學科范圍的新概念、新理論和新方法。對于某些工程實踐中常見但是用傳統的材料力學方法無法解決的問題, 本書嘗試使用數值方法, 通過計算機解決。同時本書根據新的培養(yǎng)計劃和教學基本要求, 從一般院校的實際情況出發(fā), 刪去傳統材料力學上、下兩冊中大部分院校不需要的教學內容, 大大壓縮教材篇幅, 以靈活滿足60~80 學時材料力學課程的教學要求。
本書增加了彈性力學基礎以及位錯應力場等內容, 以滿足材料專業(yè)學生了解位錯應力場的需要, 并充分注意到后續(xù)課程以及當代工程設計理念與分析方法的變革趨勢, 同時適當拓寬基礎, 強化應力與應變分析的基礎知識和能力, 在“應力應變分析與強度理論” 一章中增加了使用有限元法進行數值模擬的內容與相關習題。
本書是傳統紙質教材與移動網絡教學相結合的多媒體教材, 移動網絡教學豐富了原紙質教材的內容, 包括視頻、解題思路、思考題答案和習題答案。使用方法: 手機下載App “書伴”, 刮開封底涂層后, 打開“書伴” 掃描該二維碼, 注冊并進行賬戶綁定,掃描任意頁碼上的二維碼即可查看資源。
本書共13 章。包括: 第1 章緒論, 第2 章軸向拉伸、壓縮與剪切, 第3 章扭轉, 第4 章彎曲內力, 第5 章彎曲應力, 第6 章彎曲變形, 第7 章應力應變分析與強度理論,第8 章組合變形, 第9 章壓桿穩(wěn)定, 第10 章能量方法, 第11 章超靜定結構, 第12 章動載荷, 第13 章彈性力學基礎。其中帶.的章節(jié)教師可根據情況選用。
本書的編寫得到了中國礦業(yè)大學(北京) 黎立云教授和北京科技大學尚新春教授的指導和認真審閱, 他們提出了許多寶貴意見。北京科技大學肖久梅副教授對于成書給予了幫助, 袁媛同學幫助繪制部分圖表, 特表示感謝。本書的編寫和出版得到了北京科技大學教材建設專項基金的支持。
衷心希望關心本書的廣大讀者對本書的缺點和不足之處提出寶貴意見。
編 者
前 言
第1 章 緒論 1
內容梗概 1
1. 1 材料力學的研究對象、內容及任務 1
1. 2 變形固體及其基本假設 2
1. 3 外力及其分類 3
1. 4 內力、截面法和應力的概念 3
1. 5 應變的概念 5
1. 6 桿件的基本變形形式 7
本章小結 8
思考題 9
習題 9
第2 章 軸向拉伸、壓縮與剪切 11
內容梗概 11
2. 1 軸向拉伸與壓縮桿件及實例 11
2. 2 橫截面上的內力和應力 12
2. 3 材料拉伸時的力學性能 17
2. 4 材料壓縮時的力學性能 20
2. 5 溫度和時間對材料力學性質的影響 22
2. 6 許用應力、安全因數、強度條件 23
2. 7 軸向拉(壓) 桿件的變形 26
2. 8 拉(壓) 桿超靜定問題 29
2. 9 溫度應力和裝配應力 33
2. 10 應力集中的概念 35
2. 11 連接件的實用計算 36
本章小結 41
思考題 42
習題 44
第3 章 扭轉 51
內容梗概 51
3. 1 扭轉及其工程實例 51
3. 2 扭矩和扭矩圖 51
3. 3 薄壁圓筒的扭轉 54
3. 4 圓軸扭轉時的應力和強度條件 55
3. 5 圓軸扭轉時的變形及剛度條件 58
3. 6 圓柱形密圈螺旋彈簧的應力和變形
計算 60
3. 7 非圓截面桿的扭轉問題 61
3. 8 薄壁桿件的自由扭轉 63
本章小結 65
思考題 66
習題 67
第4 章 彎曲內力 69
內容梗概 69
4. 1 彎曲及其工程實例 69
4. 2 梁的基本形式 70
4. 3 梁的內力———剪力和彎矩 70
4. 4 剪力圖和彎矩圖 71
4. 5 剪力、彎矩和載荷集度之間的微分
關系 73
4. 6 平面剛架和曲桿的內力圖 76
本章小結 78
思考題 79
習題 80
第5 章 彎曲應力 84
內容梗概 84
5. 1 純彎曲正應力 84
5. 2 橫力彎曲正應力 87
5. 3 彎曲正應力強度條件 87
5. 4 梁的彎曲切應力及其強度條件 90
5. 5 提高彎曲強度的措施 94
本章小結 97
思考題 97
習題 100
第6 章 彎曲變形 103
內容梗概 103
6. 1 梁的撓度和轉角 103
6. 2 撓曲線的近似微分方程 104
V
6. 3 用積分法求梁的位移 104
6. 4 用疊加法求梁的位移 109
6. 5 簡單超靜定梁 114
6. 6 梁的剛度條件 115
6. 7 提高梁剛度的措施 116
本章小結 117
思考題 118
習題 119
第7 章 應力應變分析與強度理論 122
內容梗概 122
7. 1 一點應力狀態(tài)概念 122
7. 2 平面一般應力狀態(tài)分析———解析法 123
7. 3 平面應力狀態(tài)分析的圖解法———應力
圓法 127
7. 4 平面應力條件下的應變分析 130
7. 5 三向應力狀態(tài)與最大切應力 133
7. 6 廣義胡克定律 135
7. 7 復雜應力狀態(tài)的應變比能 140
7. 8 強度理論概述 142
7. 9 工程中常用的四個強度理論 143
7. 10 相當應力 146
7. 11 強度理論的應用 146
7. 12 采用有限元法進行應力應變分析 148
本章小結 153
思考題 155
習題 158
第8 章 組合變形 165
內容梗概 165
8. 1 組合變形的基本概念 165
8. 2 拉伸或壓縮與彎曲組合 166
8. 3 偏心拉伸或偏心壓縮 169
8. 4 扭轉與彎曲的組合 172
本章小結 176
思考題 177
習題 178
第9 章 壓桿穩(wěn)定 181
內容梗概 181
9. 1 壓桿穩(wěn)定的概念 181
9. 2 細長壓桿的臨界壓力 182
9. 3 臨界應力、經驗公式和臨界應力
總圖 186
9. 4 大柔度桿在小偏心距下偏心壓縮時的
穩(wěn)定性 190
9. 5 壓桿穩(wěn)定性設計 192
9. 6 提高壓桿承載能力的措施 195
本章小結 197
思考題 198
習題 199
第10 章 能量方法 203
內容梗概 203
10. 1 概述 203
10. 2 桿件應變能的計算 205
10. 3 互等定理 211
10. 4 單位載荷法 莫爾積分 216
10. 5 計算莫爾積分的圖乘法 219
本章小結 222
思考題 223
習題 225
第11 章 超靜定結構 228
內容梗概 228
11. 1 超靜定結構概述 228
11. 2 用力法解超靜定結構 231
11. 3 對稱及反對稱性質的應用 234
本章小結 238
思考題 238
習題 240
第12 章 動載荷 243
內容梗概 243
12. 1 動載荷的概念 243
12. 2 構件受沖擊載荷作用時的動應力
計算 243
12. 3 采用顯式有限元法模擬沖擊動
應力. 246
本章小結 247
思考題 248
習題 248
第13 章 彈性力學基礎 252
內容梗概 252
13. 1 彈性力學的基本概念 252
13. 2 主應力 253
13. 3 平衡微分方程 254
13. 4 邊界條件 255
13. 5 幾何方程 255
13. 6 相容性條件 257
目錄
VI
13. 7 物理方程 258
13. 8 用位移表達的平衡微分方程 259
13. 9 彈性力學問題的一般求解方法 259
13. 10 用位移平衡微分方程求解平面
問題 260
13. 11 利用相容性條件按應力求解平面
問題 261
13. 12 Airy 應力函數 26
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