材料力學

本書依據教育部高等學校工科基礎力學教學指導委員會制定的《材料力學課程教學基本要求》（A類），在總結長期從事材料力學教學工作經驗和課程改革成果的基礎上編寫而成。全書共9章，依次為緒論，桿件的內力，軸向拉伸與壓縮，扭轉與剪切，平面彎曲，應力狀態分析，強度理論及應用，壓桿穩定，動荷載及交變應力，能量法，另有附錄。為便於學習，每章后均有難易不等的思考題和習題，並以二維碼的形式給出參考答案。

本書可作為高等學校工科本科土木類、水利類、機械類等專業的材料力學教材，也可作為相關工程技術人員的自學用書或研究生入學考試的復慣用書等。

本書依據《材料力學課程教學基本要求》（A類）編寫而成。除緒論外，包含桿件的內力、軸向拉伸與壓縮、扭轉與剪切、平面彎曲、應力狀態分析及強度理論、壓桿穩定、動荷載及交變應力、能量法等內容，並在附錄中介紹了軟體MDSolids的應用，每章後有較多難易不等的思考題和習題，並通過二維碼給出習題答案。為便於自學，正文中通過【說明】、【評註】、【思考】等環節點出問題的實質，以引導讀者提出和分析問題。本書可作為高等學校土木類、水利類、機械類等專業的材料力學教材，也可作為研究生入學考試的復慣用書或相關工程技術人員的自學用書等。

第1章緒論

1.1材料力學的任務與研究對象

1.1.1材料力學的任務

1.1.2材料力學的研究對象

1.2材料力學的基本假設

1.3外力、內力與截面法

1.3.1外力及其分類

1.3.2內力與截面法

1.4應力、應變與胡克定律

1.4.1應力

1.4.2應變

1.4.3胡克定律

1.5桿件的基本變形

1.6材料力學的研究方法

思考題

習題

第2章桿件的內力

2.1拉、壓桿的內力

2.1.1軸向拉伸與壓縮的工程實例

2.1.2拉壓桿件的軸力與軸力圖

2.1.3軸向分佈力與軸力的關係

2.2受扭桿件的內力

2.2.1扭轉的工程實例

2.2.2功率、轉速與扭力偶矩之間的關係

2.2.3扭矩與扭矩圖

2.2.4扭矩與扭轉分佈力偶間的關係

2.3平面彎曲桿件的內力

2.3.1平面彎曲的基本概念

2.3.2梁的約束及類型

2.3.3剪力和彎矩

2.3.4剪力方程和彎矩方程剪力圖和彎矩圖

2.4彎矩、剪力與荷載集度之間的關係及其應用

2.4.1彎矩、剪力與荷載集度之間的關係

2.4.2利用微分關係繪製靜定梁的剪力圖和彎矩圖

2.4.3用疊加法作彎矩圖

*2.4.4用麥考雷函數和奇異函數計算梁的內力

2.5靜定平面剛架和曲桿的內力

2.6組合變形桿件的內力

2.6.1兩相互垂直平面內的彎曲

2.6.2偏心拉伸（壓縮）

2.6.3彎曲和扭轉的組合

思考題

習題

第3章軸向拉伸與壓縮

3.1拉、壓桿件的應力

3.1.1拉、壓桿件橫截面上的應力

3.1.2拉、壓桿件斜截面上的應力

3.1.3聖維南原理

3.2拉、壓桿件的變形和應變能

3.2.1軸向變形和胡克定律

3.2.2橫向變形和泊松比

3.2.3簡單桁架結點的位移計算

3.2.4拉、壓桿件的應變能

3.3材料的力學性能

3.3.1拉伸試驗與應力應變圖

3.3.2低碳鋼拉伸的力學性能

3.3.3其他材料的拉伸力學性能

3.3.4材料在壓縮時的力學性能

*3.3.5溫度對材料力學性能的影響

*3.3.6載入速率對力學性能的影響

3.4拉、壓桿件的強度條件

3.4.1失效與許用應力

3.4.2強度條件

3.5簡單拉、壓超靜定問題

3.5.1拉、壓桿系的超靜定問題

3.5.2裝配應力

3.5.3溫度應力

3.6應力集中的概念

*3.7應力、應變與變形的進一步討論

3.7.1真實應力和真實應變

3.7.2應力應變關係曲線模型

3.7.3拉、壓桿系的彈塑性分析

3.7.4殘餘應力的概念

思考題

習題

第4章扭轉與剪切

4.1薄壁圓筒的扭轉

4.1.1薄壁圓筒扭轉時的切應力

4.1.2切應力與切應變的關係

4.2圓軸的扭轉應力

4.2.1圓軸扭轉的變形特點

4.2.2圓軸扭轉的應力

4.2.3極慣性矩與扭轉截面係數

4.3圓軸扭轉的強度與剛度條件

4.3.1強度條件

4.3.2圓軸扭轉的變形

4.3.3剛度條件

4.4圓軸扭轉時的應變能

4.5圓軸扭轉的簡單超靜定問題

4.6圓軸的塑性扭轉

*4.7非圓截面桿扭轉的概念

4.7.1約束扭轉和自由扭轉

4.7.2矩形截面桿的扭轉

4.7.3開口薄壁截面桿

4.7.4閉口薄壁截面桿

4.8剪切與擠壓的實用計算

4.8.1剪切的實用計算

4.8.2擠壓的實用計算

思考題

習題

第5章平面彎曲

5.1截面的幾何性質

5.1.1截面的靜矩

5.1.2慣性矩、慣性積和慣性半徑

5.1.3平行移軸公式

*5.1.4轉軸公式主慣性軸和主慣性矩

5.2梁的彎曲正應力及強度條件

5.2.1純彎曲與橫力彎曲

5.2.2純彎曲時橫截面上的正應力

5.2.3橫力彎曲時橫截面上的正應力

5.2.4梁的正應力強度條件

5.3梁的彎曲切應力及其強度條件

5.3.1彎曲切應力

5.3.2彎曲切應力強度條件

*5.4非對稱截面梁的平面彎曲開口薄壁桿件的彎曲中心

5.4.1非對稱截面梁的平面彎曲

5.4.2開口薄壁截面的彎曲中心

5.5彎曲變形撓曲線近似微分方程及其積分

5.5.1彎曲變形的基本概念

5.5.2梁的撓曲線近似微分方程及其積分

*5.5.3奇異函數法計算梁的變形

5.6用疊加法求梁的位移梁的剛度條件

5.6.1疊加法基礎

5.6.2疊加法舉例

5.6.3梁的剛度條件

*5.7計算梁位移的初參數法與共軛梁法

5.7.1初參數法

5.7.2共軛梁法

5.8梁的彎曲應變能

5.9簡單超靜定梁

5.10提高梁強度與剛度的措施

5.10.1提高梁強度的措施

5.10.2提高梁剛度的措施

*5.11組合梁

5.11.1組合梁的基本方程

5.11.2轉換截面法

5.11.3鋼筋混凝土梁

*5.12梁的彈塑性彎曲

5.12.1極限彎矩

5.12.2塑性鉸與極限荷載

思考題

習題

第6章應力狀態分析、強度理論及其應用

6.1應力狀態的概念及其分類

6.2平面應力狀態分析

6.2.1解析法

6.2.2應力圓法（圖解法）

6.2.3主平面和主應力

*6.3平面應變狀態分析

6.3.1任意方向的應變

6.3.2應變圓

6.3.3主應變的數值與方向

6.4空間應力狀態與廣義胡克定律

6.4.1空間應力狀態的應力圓

6.4.2廣義胡克定律

6.4.3平面應力狀態的電測實驗應力分析

6.4.4體積應變與體積胡克定律

6.4.5空間應力狀態下的應變能

6.5強度理論及其應用

6.5.1脆性斷裂的強度理論

6.5.2塑性屈服的強度理論

*6.5.3莫爾強度理論

6.5.4強度理論的應用

6.6梁的斜彎曲

6.6.1斜彎曲及橫截面上的正應力

6.6.2斜彎曲時梁的中性軸方程與強度條件

6.6.3斜彎曲時梁的變形

6.7拉壓與彎曲的組合受力

6.7.1拉壓與彎曲組合的強度條件

6.7.2偏心拉伸（壓縮）

6.7.3截面核心

6.8彎曲與扭轉的組合受力

思考題

習題

第7章壓桿穩定

7.1壓桿穩定的概念

7.2細長壓桿的臨界力

7.2.1兩端鉸支細長壓桿的臨界力

7.2.2下端固定、上端自由細長壓桿的臨界力

7.2.3兩端固定細長壓桿的臨界力

7.2.4細長中心受壓直桿的臨界力公式

7.2.5小撓度理論與理想壓桿的實際意義

7.3壓桿的臨界應力

7.3.1臨界應力

7.3.2歐拉公式的適用範圍

7.3.3超過比例極限σp時壓桿的臨界應力

7.4壓桿的穩定計算

7.4.1穩定安全因數法

7.4.2穩定因數法

7.5提高壓桿穩定性的措施

思考題

習題

第8章動荷載及交變應力

8.1慣性力問題

8.1.1達朗貝爾原理

8.1.2等加速運動構件中的動應力分析

8.1.3等角速轉動構件內的動應力分析

8.2構件受衝擊荷載作用時的應力和變形計算

8.2.1自由落體衝擊

8.2.2水平衝擊

8.2.3突然制動的動應力

8.3交變應力與疲勞破壞

8.4交變應力與材料的疲勞極限

8.4.1交變應力及其類型

8.4.2疲勞試驗與SN曲線

8.4.3疲勞極限

8.5影響構件疲勞極限的主要因素

8.5.1構件外形的影響

8.5.2構件截面尺寸的影響

8.5.3表面加工質量的影響

8.5.4提高構件疲勞強度的途徑

8.6交變應力作用下構件的疲勞強度計算

8.6.1對稱交變應力下的疲勞強度

8.6.2非對稱交變應力下構件的強度條件

8.6.3彎扭組合交變應力下構件的強度條件

8.7變幅交變應力與累計損傷理論簡介

思考題

習題

第9章能量法

9.1概述

9.2應變能與應變余能

9.2.1外力功與應變能

9.2.2應變能密度

9.2.3外力余功與余能

9.3卡氏定理互等定理

9.3.1卡氏第一定理

9.3.2卡氏第二定理

9.3.3互等定理

9.4單位荷載法與圖乘法

9.4.1單位荷載法

9.4.2圖乘法

9.4.3對稱性的利用

思考題

習題

附錄ⅠMDSolids軟體的應用簡介

Ⅰ.1簡介

Ⅰ.2題目1——靜定梁的內力圖

Ⅰ.3題目2——靜定梁的變形計算

附錄Ⅱ簡單荷載作用下樑的撓度和轉角

附錄Ⅲ型鋼表

參考文獻