工程力學

本書分為剛體靜力學和材料力學兩篇，共12章。第一篇主要內容有靜力學基本概念、力系的簡化與力系

的平衡共3章。以平面力係為主，兼顧特殊力系在工程中的應用。第二篇主要內容有桿件的內力、應力與變

形、應力狀態和強度理論、壓桿穩定性、動載荷和交變應力等共9章。

第一篇 剛體靜力學

第1章 靜力學基本概念（2）

1.1 力和力偶（2）

1.1.1 力的概念（2）

1.1.2 力對點之矩（4）

1.1.3 力偶及力偶矩（6）

1.1.4 力偶系的合成（8）

1.2 靜力學基本公理（8）

1.3 約束和約束力（11）

1.3.1 柔索約束（11）

1.3.2 剛性約束（12）

1.4 受力分析和受力圖（14）

本章小結（16）

思考題（18）

習題（19）

第2章 力系的簡化（23）

2.1 力的平移定理（23）

2.2 平面任意力系的簡化（24）

2.3 簡化結果分析合力矩定理（26）

2.4 平行力系的中心重心（27）

2.4.1 平行力系的中心（27）

2.4.2 物體的重心、質心和形心（29）

本章小結（32）

思考題（33）

習題（36）

第3章 力系的平衡（38）

3.1 平面力系的平衡（38）

3.1.1 平面任意力系的平衡條件及平衡方程（38）

3.1.2 平面特殊力系的平衡方程（40）

3.1.3 空間任意力系的平衡方程（42）

3.2 物體系統的平衡靜定與靜不定（44）

3.2.1 物體系統的平衡問題（44）

3.2.2 靜定與靜不定的概念（47）

3.3 考慮摩擦的平衡問題（48）

3.3.1 滑動摩擦（48）

3.3.2 摩擦角與自鎖現象（50）

3.3.3 考慮摩擦的平衡問題（51）

本章小結（54）

思考題（55）

習題（58）

第二篇 材料力學

第4章 材料力學的基本概述（63）

4.1 變形固體的基本假設（63）

4.1.1 均勻連續性假設（63）

4.1.2 各向同性假設（63）

4.2 外力及其分類（63）

4.3 內力及其截面法（64）

4.3.1 內力（64）

4.3.2 截面法（64）

4.4 應力與應變（65）

4.4.1 應力的概念（65）

4.4.2 應變的概念（65）

4.5 材料力學的研究對象桿件變形的基本形式（66）

4.5.1 軸向拉伸或壓縮變形（66）

4.5.2 剪切變形（67）

4.5.3 扭轉變形（67）

4.5.4 彎曲變形（67）

4.5.5 組合變形（68）

第5章 桿件的內力（69）

5.1 桿件軸向拉伸（壓縮）時的內力軸力圖（69）

5.1.1 受力特點（69）

5.1.2 內力軸力（69）

5.1.3 軸力圖（70）

5.2 桿件扭轉時的內力扭矩圖（71）

5.2.1 桿件扭轉變形的受力特點（71）

5.2.2 內力扭矩（71）

5.3 桿件彎曲時的內力切力圖和彎矩圖（73）

5.3.1 桿件彎曲變形的受力特點（73）

5.3.2 內力切力和彎矩（74）

5.3.3 切力圖和彎矩圖（75）

5.4 切力、彎矩和載荷集度之間的微分關係（79）

5.4.1 切力、彎矩和載荷集度之間的微分關係（79）

5.4.2 利用微分關係畫切力圖及彎矩圖（80）

本章小結（82）

思考題（83）

習題（85）

第6章 桿件的應力分析強度設計（87）

6.1 軸向拉伸（壓縮）桿的正應力（87）

6.1.1 拉（壓）桿橫截面上的正應力（87）

6.1.2 拉（壓）桿斜截面上的應力（88）

6.2 材料在軸向拉伸或壓縮時的力學性能（89）

6.2.1 低碳鋼的拉伸試驗（89）

6.2.2 其他塑性材料在拉伸時的力學性能（92）

6.2.3 金屬材料在壓縮時的力學性能（92）

6.2.4 安全係數和許用應力（93）

6.3 拉（壓）桿的強度設計（94）

6.4 連接件的強度問題（96）

6.4.1 剪切的實用計算（96）

6.4.2 擠壓的實用計算（97）

6.5 受扭圓軸橫截面上的切應力（99）

6.5.1 切應力的計算（99）

6.5.2 極慣性矩和抗扭截面係數的計算（102）

6.6 圓軸扭轉時的強度設計（103）

6.7 梁彎曲變形時橫截面上的應力（105）

6.7.1 純彎曲時的正應力（106）

6.7.2 慣性矩（108）

6.8 彎曲變形的強度設計（112）

6.9 彎曲時的切應力（115）

6.9.1 矩形截面梁的切應力（115）

6.9.2 圓形截面梁的切應力（116）

6.9.3 切應力強度條件（116）

本章小結（116）

思考題（119）

習題（120）

第7章 桿件的變形分析剛度設計（126）

7.1 軸向拉伸（壓縮）桿的變形（126）

7.1.1 拉（壓）桿的變形和應變（126）

7.1.2 胡克定律（127）

7.2 受扭圓軸的變形與剛度設計（128）

7.2.1 圓軸扭轉時的變形（128）

7.2.2 剛度設計（129）

7.3 彎曲變形梁的變形與剛度設計（130）

7.3.1 撓度和轉角（130）

7.3.2 撓曲線近似微分方程（131）

7.3.3 積分法求梁的變形（132）

7.3.4 疊加法求梁的變形（134）

7.3.5 梁的剛度設計（137）

7.4 提高梁彎曲強度和剛度的一些措施（137）

7.4.1 合理安排梁的載荷（138）

7.4.2 合理布置支座、減小跨度（138）

7.4.3 合理選擇截面的形狀（139）

7.4.4 採用等強度梁（139）

本章小結（140）

思考題（141）

習題（143）

第8章 應力狀態和強度理論（147）

8.1 應力狀態的概念（147）

8.1.1 一點應力狀態的概念（147）

8.1.2 研究一點應力狀態的目的（147）

8.1.3 研究方法（148）

8.1.4 主單元體、主平面和主應力（148）

8.1.5 應力狀態的分類（148）

8.2 二嚮應力狀態分析的解析法（149）

8.2.1 斜截面上的應力（149）

8.2.2 主應力與主平面（150）

8.2.3 極值切應力（151）

8.3 二嚮應力狀態分析的圖解法（152）

8.3.1 應力圓（152）

8.3.2 應力圓的一般畫法（153）

8.3.3 用應力圓求斜截面上的應力（153）

8.3.4 用應力圓求主應力大小和主平面位置（154）

8.4 三嚮應力狀態分析簡介（154）

8.5 廣義胡克定律（155）

8.6 工程設計中常用的強度理論（156）

8.6.1 最大拉應力理論（第一強度理論） （157）

8.6.2 最大拉應變理論（第二強度理論） （157）

8.6.3 最大切應力理論（第三強度理論） （158）

8.6.4 形狀改變比能理論（第四強度理論） （158）

本章小結（161）

思考題（162）

習題（163）

第9章 組合變形的強度設計（166）

9.1 拉伸（壓縮）與彎曲的組合變形（166）

9.2 扭轉與彎曲的組合變形（168）

本章小結（170）

思考題（171）

習題（173）

第10章 壓桿穩定性（176）

10.1 壓桿穩定性的概念（176）

10.2 細長壓桿的臨界載荷歐拉公式（177）

10.2.1 兩端鉸支細長壓桿的臨界載荷（177）

10.2.2 其他約束情況下細長壓桿的臨界載荷（179）

10.3 臨界應力臨界應力總圖（180）

10.3.1 臨界應力（180）

10.3.2 臨界應力總圖（182）

10.4 壓桿穩定性的計算提高壓桿穩定性的措施（184）

10.4.1 壓桿穩定性的計算（184）

10.4.2 提高壓桿穩定性的措施（185）

本章小結（185）

思考題（186）

習題（187）

第11章 動載荷交變應力（190）

11.1 動載荷概述（190）

11.2 構件作變速運動時的應力（190）

11.2.1 構件在等加速直線運動時的動應力計算（190）

11.2.2 構件勻速轉動時的動應力計算（192）

11.3 桿件受衝擊時的應力和變形（193）

11.3.1 動荷因數的確定（193）

11.3.2 提高桿件抗衝擊能力的措施（196）

11.4 交變應力簡介（197）

11.4.1 交變應力的概念（197）

11.4.2 交變應力作用下的疲勞破壞（197）

11.4.3 交變應力的循環特徵（198）

11.4.4 材料的持久極限（198）

11.4.5 疲勞強度條件（199）

本章小結（199）

思考題（200）

習題（201）

第12章 Maple在工程力學中的應用（203）

12.1 Maple系統簡介（203）

12.2 算例（203）

附錄A 型鋼規格表（210）

附錄B 習題部分答案（221）