工程力學

本書是依據教育部最新制定高職高專機電及電氣類專業“工程力學”課程教學基本要求編寫而成的。

全書共分3篇16章。第一篇為“靜力學”部分，內容包括：靜力學基礎、平面匯交力系、力矩和平面力偶系、平面任意力系、平面力系的拓寬及應用、空間力系及重心。第二篇為“材料力學”部分，內容包括：材料力學的基本概念、軸向拉伸和壓縮、剪切與扭轉、直梁的彎曲、組合變形、壓桿穩定和構件的疲勞強度。第三篇為“運動力學”部分，內容包括：質點動力學、剛體運動力學和動能定理。

本書文字簡明，內容精鍊，簡化理論推導，注重實際應用。本書每章前有學習指導，每章後有思考題和練習題，書末附有部分習題的參考答案。

本書可作為高職高專機械類專業和近機械類專業的“工程力學”課程教材，也可作為相關工程技術人員的參考書。

緒論 1

第一篇 靜 力 學

第1章 靜力學基礎 3

1.1 靜力學的基本概念 5

1.1.1 力的概念 5

1.1.2 平衡的概念 6

1.1.3 剛體的概念 6

1.2 靜力學公理 6

1.2.1 二力平衡公理 7

1.2.2 加減平衡力系公理 7

1.2.3 力的平行四邊形公理 8

1.2.4 作用與反作用公理 8

1.3 約束與約束反力 9

1.3.1 約束的概念 9

1.3.2 常見的約束類型及約束反力的畫法 10

1.4 受力圖 13

小結 17

思考題 17

習題 19

第2章 平面匯交力系 22

2.1 平面匯交力系的簡化 22

2.1.1 平面匯交力系合成的幾何法 22

2.1.2 平面匯交力系合成的解析法 24

2.2 平面匯交力系的平衡 26

2.2.1 平面匯交力系平衡的幾何條件 26

2.2.2 平面匯交力系平衡的解析條件 28

小結 31

思考題 32

習題 33

第3章 力矩和平面力偶系 36

3.1 力對點之矩及合力矩定理 36

3.1.1 力對點之矩 36

3.1.2 合力矩定理 37

3.2 平面力偶系 38

3.2.1 力偶及其基本性質 38

3.2.2 平面力偶系的合成與平衡 41

3.3 力的平移定理 42

小結 44

思考題 44

習題 45

第4章 平面任意力系 48

4.1 平面任意力系的簡化及分析 49

4.1.1 平面任意力系向一點簡化 49

4.1.2 平面任意力系的簡化結果討論 50

4.1.3 固定端約束 52

4.2 平面任意力系的平衡方程 52

4.2.1 平面任意力系的平衡方程 52

4.2.2 平面特殊力系的平衡方程 53

4.2.3 平面任意力系平衡方程的解題步驟 54

小結 57

思考題 58

習題 60

第5章 平面力系的拓寬及應用 63

5.1 物體系統的平衡、靜定與超靜定問題 63

5.1.1 靜定與超靜定的概念 63

5.1.2 物體系統的平衡 64

5.2 考慮摩擦時的平衡問題 67

5.2.1 滑動摩擦 67

5.2.2 摩擦角與自鎖現象 69

5.2.3 考慮摩擦時的平衡問題 70

5.2.4 滾動摩擦簡介 72

小結 74

思考題 75

習題 77

第6章 空間力系及重心 81

6.1 力在空間直角坐標軸上的投影 82

6.1.1 直接投影法 82

6.1.2 二次投影法 82

6.1.3 合力投影定理 83

6.2 力對軸之矩與合力矩定理 84

6.2.1 力對軸之矩的概念 84

6.2.2 合力矩定理 84

6.3 空間力系的平衡方程及其應用 86

6.3.1 空間任意力系的平衡方程 86

6.3.2 空間匯交力系的平衡方程 87

6.3.3 空間平行力系的平衡方程 87

6.3.4 空間力系平衡問題舉例 87

6.4 重心的概念 93

6.4.1 重心的概念 93

6.4.2 重心坐標公式 94

6.4.3 重心及形心位置的求法 95

小結 99

思考題 101

習題 101

第二篇 材料力學

第7章 材料力學的基本概念 107

7.1 變形固體的基本假設 107

7.2 外力及其分類 108

7.3 內力、截面法和應力的概念 108

7.4 桿件變形的基本形式 110

小結 110

第8章 軸向拉伸和壓縮 112

8.1 軸向拉伸和壓縮的概念 112

8.2 拉、壓桿橫截面上的內力 113

8.3 拉、壓桿橫截面上的應力 115

8.4 拉（壓）桿的變形與胡克定律 117

8.4.1 絕對變形 117

8.4.2 相對變形 118

8.4.3 泊松（S.D.Poisson）比 118

8.4.4 胡克定律 118

8.5 拉、壓時材料的力學性能 120

8.5.1 低碳鋼拉伸時的力學性能 121

8.5.2 鑄鐵拉伸時的力學性能 124

8.5.3 材料在壓縮時的力學性能 124

8.6 軸向拉伸或壓縮時的強度計算 125

*8.7 拉、壓超靜定問題簡介 129

8.8 應力集中的概念 132

小結 133

思考題 133

習題 135

第9章 剪切與扭轉 143

9.1 剪切的概念與實用計算 143

9.1.1 剪切和擠壓的概念 143

9.1.2 剪切和擠壓的實用計算 145

9.2 剪切胡克定律與剪應力雙生定律 147

9.3 扭轉的概念 148

9.3.1 扭轉的概念 148

9.3.2 扭矩 149

9.3.3 扭矩圖 151

9.4 圓軸扭轉時的應力與強度計算 153

9.4.1 圓軸扭轉時橫截面上的剪應力 154

9.4.2 極慣性矩和抗扭截面係數 155

9.4.3 扭轉強度計算 156

9.5 圓軸扭轉時的變形和剛度計算 158

9.5.1 圓軸扭轉時的變形 158

9.5.2 扭轉剛度計算 158

小結 160

思考題 161

習題 163

第10章 直梁的彎曲 168

10.1 平面彎曲的概念 168

10.1.1 平面彎曲的概念 168

10.1.2 梁的載荷分類 169

10.1.3 梁的支座類型 170

10.1.4 梁的類型 171

10.2 梁彎曲時橫截面上的內力 171

10.2.1 剪力和彎矩 171

10.2.2 剪力圖和彎矩圖 172

10.2.3 剪力、彎矩和載荷分佈集度之間的微分關係 176

10.3 梁的彎曲應力與強度計算 180

10.3.1 梁的純彎曲 180

10.3.2 純彎曲時梁橫截面上的正應力 181

10.3.3 慣性矩 184

10.3.4 彎曲正應力的計算 186

10.3.5 梁彎曲時的強度計算 187

10.4 提高梁抗彎能力的措施 190

10.4.1 合理布置梁的支座 190

10.4.2 合理布置載荷 191

10.4.3 選擇梁的合理截面 191

*10.5 梁的彎曲變形和剛度條件 193