工程力學

本書為面向21世紀課程教材，是“十五”國家級規劃教材，並已列入北京市精品教材計劃。考慮到全國高等教育教學改革的發展趨勢，素質教育和創新精神培養的要求，基礎力學課程的教學內容與課程體系需要進行改革已成共識。為適應改革，很多學校的基礎力學課程已經有原來的理論力學和材料力學兩門課程整合為一門工程力學課程。新的教學計劃中，課程的教學總學時數也有大幅度減少。

全書分（1)、（2)兩卷。本書為第（2)卷。第（1)卷為工程靜力學和彈性靜力學，第（2)卷為工程運動學、工程動力學和工程力學專題。這種模塊式結構可以組合成多種類型學時的工程力學課程：《工程力學（1)》可作為少學時課程的教材；《工程力學（1)》和《工程力學（2)》中的工程運動學、工程動力學可作為中學時的課程教材；全書（1)、（2)兩卷適用於多學時課程的教材。《工程力學（2)》中的工程力學專題主要涉及能量法、動應力和材料的力學行為等新內容，可以供各院校選用。為了便於組織教學，著者將同時向採用本書的院校教師提供全部習題的詳細解答（聯繫人景榮春)。

本書是根據2000年全國基礎力學系列課程改革研討會上多數院校的力學老師提出的要求而編寫的。根據人才培養總體優化過程的要求，為了給學生的學習留出一定的時間和空間，在教育部《面向21世紀高等教育教學內容和課程體系改革計劃》及“力學系列課程教學內容和課程體系改革的研究與實踐”項目成果的基礎上，著者進一步對基礎力學課程的教學內容、課程體系加以分析和研究，力圖在本書中做到用有限的學時使學生既掌握最基本的經典內容，又能了解基礎力學的工程應用以及最新進展；同時還希望這本新編的工程力學具有較大的適用範圍，能夠為廣大院校所採用。

本書的編寫提綱曾經向全國許多院校作過問卷調查，收到30多所院校的回函，提出了部分修改意見，本書在上述基礎上編寫。

范欽珊，清華大學教授，博士生導師。歷任清華大學教學委員會委員、專業技術職稱評審委員會委員、工程力學系學術委員會委員、材料力學教研室主任、固體力學教研室副主任、教育部工科力學課程教學指導委員會副主任、基礎力學課程指導組組長、國家面向21世紀力學系列課程教學內容與體系改革項目總負責人。

長期從事“非線性屈曲理論與應用”、“反應堆結構力學”、“結構的疲勞與壽命”、“輸電線路導線的非線性運動與舞動”、“輸電線路鐵塔的優化與CAD設計”等方面的研究。同時，從事“材料力學”、“工程力學”、“反應堆結構力學基礎”、“板殼應力與設計”、“非線性彈性穩定理論”等本科生和研究生課程的教學工作以及“材料力學”和“工程力學”計算機輔助教學軟體的研製與開發工作。

出版教材、專著與譯著18部共約700餘萬字；在國內、外發表各類學術論文70餘篇。

1979年獲全國優秀科技圖書獎，1989獲國家級優秀教學成果獎，1995年、1996年獲電力部、核工業部科技進步二等獎，1993年獲北京市優秀教學成果獎，1993年、1997年兩次獲國家教委優秀教材獎，2001年獲清華大學優秀教材一等獎、全國高等學校自然科學二等獎、電力部科技進步一等獎、北京市優秀教學成果一等獎、國家優秀教學成果二等獎、國家科技進步二等獎。

第三篇 工程運動學

工程運動學基礎（2-15）

§15-1點的運動學

15-1-1參考系

15-1-2位矢、速度和加速度及其變矢量性質

§15-2剛體的簡單運動

15-2-1平移

15-2-2定軸轉動

§15-3結論與討論

15-3-1點的運動學的兩類應用問題

15-3-2描述點的運動的不同方法

15-3-3剛體簡單運動分析中要注意的問題

習題

點的複合運動（16-36)

§16-1點的合成運動的幾個基本概念

16-1-1定參考系和動參考系

16-1-2絕對運動、相對運動和牽連運動

§16-2點的速度合成定理

§16-3牽連運動為平移時點的加速度合成定理

§16-4牽連運動為轉動時點的加速度合成定理·科氏加速度

§16-5結論與討論

習題

剛體平面運動（37-63)

§17-1剛體平面運動方程及運動分解

17-1-1剛體平面運動力學模型的簡化

17-1-2剛體平面運動的自由度、廣義坐標和運動方程

17-1-3平面運動分解為平移和轉動

§17-2平面圖形上各點的速度分析

17-2-1基點法

17-2-2速度投影定理法

17-2-3瞬時速度中心法

§17-3平面圖形上各點的加速度分析

§17-4運動學綜合應用舉例

§17-5結論與討論

17-5-1運動分析方法的評價與選用原則

17-5-2剛體複合運動簡介

17-5-3平面圖形上點的加速度分佈也能看成繞速度瞬心C旋轉么?

17-5-4平面圖形的角速度V與相對角速度V

習題

第四篇 工程動力學

質點動力學（66-88)

§18-1質點運動微分方程

18-1-1質點運動微分方程

18-1-2應用舉例

§18-2非慣性系中的質點運動微分方程

18-2-1質點相對運動動力學基本方程

18-2-2相對靜止與相對平衡

18-2-3應用舉例

§18-3彈簧振子的振動及其擴展

18-3-1物理學機械振動內容的回顧

18-3-2單自由度系統振動模型的建立等效質量和等效剛度

§18-4結論與討論

18-4-1運動的初始條件是決定物體運動的重要因素

18-4-2牽連慣性力與科氏慣性力

18-4-3能量法在確定振動系統的固有頻率中的應用

習題

動量定理及其應用（89-101)

§19-1動量定理與動量守恆

19-1-1質點系的動量

19-1-2質點系動量定理

19-1-3質點系動量定理的守恆形式

§19-2質心運動定理

19-2-1質心運動定理

19-2-2質心運動定理的守恆形式

§19-3應用舉例

§19-4結論與討論

19-4-1牛頓第二定律與動量定理的微分形式

19-4-2幾個有趣的實例

19-4-3流體在管道內定常流動時動量定理的應用

習題

動量矩定理及其應用（102-123)

§20-1動量矩定理與動量矩守恆

20-1-1質點系的動量矩

20-1-2質點系的動量矩定理

§20-2相對質心的動量矩定理

20-2-1質點系相對質心的動量矩

20-2-2質點系相對質心的動量矩定理

§20-3剛體定軸轉動微分方程與平面運動微分方程

20-3-1剛體定軸轉動微分方程

20-3-2剛體平面運動微分方程

§20-4動量和動量矩定理在碰撞中的應用

20-4-1碰撞的恢復因數

20-4-2碰撞的基本定理

§20-5結論與討論

20-5-1幾個需要注意的關係

20-5-2與碰撞有關的問題

習題

動能定理及其應用（124-144)

§21-1力的功

21-1-1物理學相關內容的回顧

21-1-2作用在剛體上力的功、力偶的功

21-2質點系的動能與剛體的動能

21-2-1質點系的動能

21-2-2剛體的動能

21-3動能定理及其應用

21-3-1質點系的動能定理

21-3-2動能定理的應用舉例

21-4勢能的概念機械能守恆定律及其應用

21-4-1有勢力和勢能

21-4-2機械能守恆定律

§21-5動力學普遍定理綜合應用

21-6結論與討論

21-6-1動能定理在工程中的應用——功率方程

21-6-2運動學方程的重要性

21-6-3關於速度瞬心的應用

習題

達朗貝爾原理（145-158)

22-1達朗貝爾原理

22-1-1質點的達朗貝爾原理與慣性力

22-1-2質點系的達朗貝爾原理

22-2慣性力系的簡化

22-2-1慣性力系的主矢與主矩

22-2-2剛體平移時慣性力系的簡化結果

22-2-3剛體作定軸轉動時慣性力系的簡化結果

22-2-4剛體作平面運動時慣性力系的簡化結果

§22-3達朗貝爾原理的應用

§22-4結論與討論

22-4-1關於繞定軸轉動剛體的軸承動約束力

22-4-2關於動靜法與動量矩定理

22-4-3動力學普遍定理與動靜法的綜合應用

習題

虛位移原理（159-176)

23-1引言

§23-2虛位移原理中的基本概念

23-2-1約束