工程力學

本書是普通高等教育“十五”國家級規劃教材，包括通常理論力學、材料力學和工程流體力學幾門課程的基礎的內容，介紹了工程力學課程的基本框架和工程中力學問題的建模方法和分析方法，使學生對近代力學學科的全貌有一個最簡要的了解。

全書分8章。第1章引言，簡介工程力學和幾種力學模型；第2章力系的簡化和平衡，內容為靜力學基本原理，等效力系，平衡力系，平衡方程以及重心；第3章靜力分析，內容為桿的內力，桁架和索的內力與應力；第4章彈性靜力學，內容為應力和應變的概念，材料的力學行為和桿的基本變形；第5章強度失效和強度準則，內容為強度評價的許用應力法和許用載荷法，經典強度理論；第6章運動學，內容為質點、剛體和連續體運動的描寫；第7章動力學，內容為運動微分方程，動力學基本定理，剛體的定點轉動與平面運動；第8章流體力學基礎，內容為流體靜力學，流場的概念，連續方程，動量方程和伯努利方程。

本書可作為高等院校少學時工程力學課程教材，也可作為基礎力學教師進修的參考書。第1～7章需要40～44學時，第8章需要6～10學時。用星號標明的章節和用斜體字排印的內容對最少學時可不講授。本書獲得教育部重點科技項目（編號02058）資助。

陳景秋

男，漢族，1944年9月生，貴州貴陽人，研究生，工學博士，教授，1968年12月參加工作，1995年10月加入中國民主促進會。民進中央常委、重慶市委主委，重慶市政協副主席。

1963.09—1968.12 北京大學數學力學係數學專業學習

1968.12—1972.11 天津港務局第一作業區實習

1972.11—1978.10 重慶長安機器廠政治部幹部，技校及職工大學教師

1978.10—1981.03重慶大學機械系固體力學專業碩士研究生學習，獲工學碩士學位

1981.03—1983.12 重慶大學機械工程一系教師，1983.03講師

1983.12—1988.01 德國亞琛工業大學機械系力學專業博士研究生學習，獲工學博士學位

1988.01—1990.09 重慶大學講師，1988.06副教授，1989.04教授

1990.09—1992.06 重慶大學科研處處長，1992.01重慶大學工程力學研究所所長

1992.06—1993.08 重慶大學校長助理、工程力學研究所所長（其間:1992.09—1992.12國家高級教育行政學院高校黨政幹部第三期培訓班學習）

1993.08—1996.01 重慶大學副校長兼校科技總公司總裁、成人教育學院院長、工程力學研究所所長

1996.01—1997.01 民進四川省重慶市委副主委，重慶大學副校長兼校科技總公司總裁、成人教育學院院長、工程力學研究所所長（1995.10—1996.03德國亞琛工業大學客座教授）

1997.01—1997.04 民進四川省重慶市委副主委，重慶大學工程力學研究所所長，1997.01博士生導師

1997.04—2001.09 民進重慶市委副主委，重慶大學工程力學研究所所長，1997.12民進中央委員（其間：1997.06—1997.11德國亞琛工業大學客座教授）

2001.09—2005.01 民進中央委員、重慶市委副主委，市統計局副局長，重慶大學工程力學研究所所長（其間： 2001.10—2002.03日本東北大學材料研究所 客座教授）

2005.01—2006.08 民進中央委員、重慶市委副主委，重慶大學工程力學研究所所長

2006.08—2006.12 民進中央委員、重慶市委主委，重慶大學工程力學研究所所長

2006.12—2008.01 民進中央常委、重慶市委主委，重慶大學工程力學研究所所長

2008.01— 民進中央常委、重慶市委主委，重慶市政協副主席

九屆、十屆全國政協委員，市一屆、二屆政協常委、三屆政協委員

張培源

1941年生，重慶市人。重慶大學工程力學系教授。1964年畢業於西安交通大學數理力學系本科應用力 學專業，1981年畢業於上海交通大學研究生固體力學專業，獲工學碩士。一直從事力學基礎課、固體力學和連續介質力學的教學和研究。曾任重慶大學工程力學 系主任，國家教委、教育部力學專業教學指導委員會第三屆委員。

承擔的學術研究課題

1、生物複合材料的微結構及仿生複合材料的研究，自然科學基金

2、醫用聚焦衝擊波誘發空蝕的動力學機理的數值模擬，教育部科技重點

代表性學術論文

1、張培源，工程力學教學在工科高等教育中的地位及改革與思考，中國教育理論雜誌，總第七期，33-34，2002/12A

2、張培源等，工程力學專業教學計劃，全國工程力學專業協作組會議，1986，上海

3、張培源，張汝清，努力把工程力學專業辦出特色，全國工程力學專業協作組會

議，1986，上海。

4、張培源，張汝清，困難與改革，全國工程力學專業協作組會議，1990，上海

5、張培源，可資借鑒的一部教科書——評Reismann等箸〈Elasticity Theoryand Applcation〉，全國高校機械學科外國教材研究專緝，重慶，1993

6、張培源，張汝清，工程力學專業教學改革淺見，全國工程力學專業協作組會議，1988

7、張培源，祖正華，瞿華嬰，建設好系實驗中心，實驗室研究與探索，1995，1

8、張培源，介紹一種數顯式材料力學綜合實驗台，實驗室研究與探索，1997，4

9、張培源，基礎力學系列課程改革的意見，西南（含廣西）地區第二季度屆材料力學學術及經驗交流會，自貢，1997

10、張培源，材料力學內容改革的實踐，西南（含廣西）地區第二季度屆材料力學學術及經驗交流會，自貢，1997

11、張培源，材料力學實驗課改革與綜合試驗台，西南（含廣西）地區第二季度屆材料力學學術及經驗交流會，自貢，1997

12、張培源，緊密結合工程把工科力學推向新世紀，力學高研班，1999，上海

第1章 引言

1.1 工程力學課程的內容和研究方法簡介

1.2 工程力學研究對象的主要模型

1.3 關於數學記號的說明

第2章 力系的簡化和平衡

2.1 力的基本概念

2.1.1 力的概念

2.1.2 力的單位和分類

2.2 力系的主矢

2.2.1 力的直角坐標分量

2.2.2 力系的主矢

2.3 力系的主矩

2.3.1 力矩

2.3.2 力系的主矩

2.3.3 力偶和力偶矩

2.3.4 力的平移

2.4 力系向一點的簡化

2.5 等效力系和平衡力系

2.5.1 等效力系

2.5.2 平衡力系和平衡方程

2.6 受力分析、約束模型和受力圖

2.6.1 受力分析

2.6.2 約束模型

2.6.3 受力圖

2.6.4 靜定問題和靜不定問題

2.7 平行力系和重心

2.7.1 平行力系

2.7.2 重心

2.8 虛功原理

習題

第3章 靜力分析

3.1 桿的外力與內力

3.1.1 桿的幾何要素與載荷

3.1.2 桿件的內力

3.1.3 受拉壓直桿的軸力

3.1.4 軸的扭矩

3.1.5 梁的彎矩和剪力

3.2 平面彎曲梁的內力圖

3.2.1 梁的平面變形和支承模型

3.2.2 彎矩圖和剪力圖

3.2.3 梁元素的平衡

3.2.4 彎矩圖和剪力圖的間斷條件

3.3 靜定平面桁架的內力

3.3.1 桁架

3.3.2 節點法

3.4 索的內力

3.4.1 索及其簡化模型

3.4.2 懸鏈線

3.4.3 索上懸掛重物

習題

第4章 彈性靜力學

4.1 引論

4.1.1 固體力學與連續介質

4.1.2 幾點基本的假設

4.1.3 幾何元素的描寫

4.2 應力張量

4.2.1 應力矢量與應力原理

4.2.2 應力張量

4.2.3 斜截面上應力矢量

4.2.4 坐標系變換

4.2.5 主應力

4.2.6 典型的應力張量

4.3 應變張量與位移

4.3.1 位移與應變

4.3.2 應變張量

4.3.3 坐標系變換和主應變

4.3.4 典型的應變張量

4.4 材料的力學行為和拉伸試驗

4.4.1 材料的力學行為和拉伸試驗

4.4.2 拉伸圖描寫的材料特徵

4.5 本構方程

4.5.1 線彈性本構方程

4.5.2 胡克介質的本構方程

4.5.3 其他形式的本構方程

4.6 直桿拉壓的應力和變形

4.6.1 平截面假設與變形和應力的分佈

4.6.2 位移表示平衡方程

4.6.3 熱應力

4.7 圓軸扭轉的應力和變形

4.7.1 變形模式與應力分佈

4.7.2 扭率與扭矩的關係

4.7.3 扭轉角的控制方程

4.8 直梁彎曲的應力和變形

4.8.1 變形和應力

4.8.2 軸力和彎矩的等效本構方程

4.8.3 應力分佈

4.8.4 切力和切應力

4.9 撓曲線的微分方程

4.9.1 撓曲線的微分方程

4.9.2 常用靜定梁的撓曲線參數

4.10 簡單靜不定問題

習題

第5章 強度失效與強度準則

5.1 強度失效和強度評價

5.2 許用載荷法、許用應力法及強度條件

5.2.1 許用載荷法

5.2.2 許用應力法

5.3 強度理論

5.3.1 最大正應力理論(第一強度理論)

5.3.2 最大正應變理論(第二強度理論)

5.3.3 最大切應力理論(第三強度理論)

5.3.4 應變能密度理論(第四強度理論)

5.3.5 四個強度理論的適用範圍

5.3.6 剪切強度

5.4 組合變形桿的強度條件

5.4.1 主應力和應力主方向

5.4.2 圓截面桿拉壓、彎曲與扭轉組合變形的強度條件

5.5 剛度條件

5.5.1 梁的剛度條件

5.5.2 折桿的強度和剛度評價

習題

第6章 運動學

6.1 質點的運動描寫

6.1.1 質點的坐標與運動描寫

6.1.2 運動的約束

6.1.3 速度

6.1.4 加速度

6.2 質點系和連續體的運動描寫

6.2.1 質點系的運動描寫

6.2.2 物質坐標和連續體的運動描寫

6.2.3 剛體的運動描寫的物質坐標方法

6.3 剛體的定點轉動

6.3.1 速度和角速度

6.3.2 加速度分佈和角加速度

6.3.3 定軸轉動

6.3.4 歐拉角

6.4 剛體的一般運動和平面運動

6.4.1 平移

6.4.2 剛體的一般運動

6.4.3 剛體的平面運動

6.4.4 速度瞬心

習題

第7章 動力學

7.1 牛頓運動定律和質點運動的微分方程

7.1.1 牛頓運動定律和慣性坐標系

7.1.2 質點運動的微分方程

7.1.3 達朗貝爾原理

7.1.4 動力學問題的提法

7.2徠 動力學定理

……

第8章 流體力學基礎

附錄 矩陣和矢量