本书是配合教育教学改革课题的研究成果，特点是：根据工程实践提出问题，然后运用科学研究的方法和思维方式形成基本理论，并指导和解决工程中的实际问题；尽可能介绍学科范围的新概念、新理论和新方法。对于某些工程实践中常见但是用传统的材料力学方法无法解决的问题，本书尝试使用数值方法，通过计算机解决；在保障学科体系完整的前提下，本书删繁就简，力求符合教与学的规律，注重启发式教学，比如每章均设有思考题，为学生留有充分复习和思维空间。全书共十三章，包括了材料力学的基础理论和有关的专题部分，各章均附有复习题和习题。本书可作为普通高等学校和成人高等教育机械、土建和材料类专业的教材，也可作为参加高等教育自学考试的考生和工程技术人员的参考书。
本书在面向21 世纪课程教学内容与体系改革的基础上, 进一步对材料力学的教学内容加以精选, 并尽可能介绍工程实践与学科范围的新概念、新理论和新方法。对于某些工程实践中常见但是用传统的材料力学方法无法解决的问题, 本书尝试使用数值方法, 通过计算机解决。同时本书根据新的培养计划和教学基本要求, 从一般院校的实际情况出发, 删去传统材料力学上、下两册中大部分院校不需要的教学内容, 大大压缩教材篇幅, 以灵活满足60~80 学时材料力学课程的教学要求。
本书增加了弹性力学基础以及位错应力场等内容, 以满足材料专业学生了解位错应力场的需要, 并充分注意到后续课程以及当代工程设计理念与分析方法的变革趋势, 同时适当拓宽基础, 强化应力与应变分析的基础知识和能力, 在“应力应变分析与强度理论” 一章中增加了使用有限元法进行数值模拟的内容与相关习题。
本书是传统纸质教材与移动网络教学相结合的多媒体教材, 移动网络教学丰富了原纸质教材的内容, 包括视频、解题思路、思考题答案和习题答案。使用方法: 手机下载App “书伴”, 刮开封底涂层后, 打开“书伴” 扫描该二维码, 注册并进行账户绑定,扫描任意页码上的二维码即可查看资源。
本书共13 章。包括: 第1 章绪论, 第2 章轴向拉伸、压缩与剪切, 第3 章扭转, 第4 章弯曲内力, 第5 章弯曲应力, 第6 章弯曲变形, 第7 章应力应变分析与强度理论,第8 章组合变形, 第9 章压杆稳定, 第10 章能量方法, 第11 章超静定结构, 第12 章动载荷, 第13 章弹性力学基础。其中带.的章节教师可根据情况选用。
本书的编写得到了中国矿业大学(北京) 黎立云教授和北京科技大学尚新春教授的指导和认真审阅, 他们提出了许多宝贵意见。北京科技大学肖久梅副教授对于成书给予了帮助, 袁媛同学帮助绘制部分图表, 特表示感谢。本书的编写和出版得到了北京科技大学教材建设专项基金的支持。
衷心希望关心本书的广大读者对本书的缺点和不足之处提出宝贵意见。
编 者
前 言
第1 章 绪论 1
内容梗概 1
1. 1 材料力学的研究对象、内容及任务 1
1. 2 变形固体及其基本假设 2
1. 3 外力及其分类 3
1. 4 内力、截面法和应力的概念 3
1. 5 应变的概念 5
1. 6 杆件的基本变形形式 7
本章小结 8
思考题 9
习题 9
第2 章 轴向拉伸、压缩与剪切 11
内容梗概 11
2. 1 轴向拉伸与压缩杆件及实例 11
2. 2 横截面上的内力和应力 12
2. 3 材料拉伸时的力学性能 17
2. 4 材料压缩时的力学性能 20
2. 5 温度和时间对材料力学性质的影响 22
2. 6 许用应力、安全因数、强度条件 23
2. 7 轴向拉(压) 杆件的变形 26
2. 8 拉(压) 杆超静定问题 29
2. 9 温度应力和装配应力 33
2. 10 应力集中的概念 35
2. 11 连接件的实用计算 36
本章小结 41
思考题 42
习题 44
第3 章 扭转 51
内容梗概 51
3. 1 扭转及其工程实例 51
3. 2 扭矩和扭矩图 51
3. 3 薄壁圆筒的扭转 54
3. 4 圆轴扭转时的应力和强度条件 55
3. 5 圆轴扭转时的变形及刚度条件 58
3. 6 圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形
计算 60
3. 7 非圆截面杆的扭转问题 61
3. 8 薄壁杆件的自由扭转 63
本章小结 65
思考题 66
习题 67
第4 章 弯曲内力 69
内容梗概 69
4. 1 弯曲及其工程实例 69
4. 2 梁的基本形式 70
4. 3 梁的内力———剪力和弯矩 70
4. 4 剪力图和弯矩图 71
4. 5 剪力、弯矩和载荷集度之间的微分
关系 73
4. 6 平面刚架和曲杆的内力图 76
本章小结 78
思考题 79
习题 80
第5 章 弯曲应力 84
内容梗概 84
5. 1 纯弯曲正应力 84
5. 2 横力弯曲正应力 87
5. 3 弯曲正应力强度条件 87
5. 4 梁的弯曲切应力及其强度条件 90
5. 5 提高弯曲强度的措施 94
本章小结 97
思考题 97
习题 100
第6 章 弯曲变形 103
内容梗概 103
6. 1 梁的挠度和转角 103
6. 2 挠曲线的近似微分方程 104
V
6. 3 用积分法求梁的位移 104
6. 4 用叠加法求梁的位移 109
6. 5 简单超静定梁 114
6. 6 梁的刚度条件 115
6. 7 提高梁刚度的措施 116
本章小结 117
思考题 118
习题 119
第7 章 应力应变分析与强度理论 122
内容梗概 122
7. 1 一点应力状态概念 122
7. 2 平面一般应力状态分析———解析法 123
7. 3 平面应力状态分析的图解法———应力
圆法 127
7. 4 平面应力条件下的应变分析 130
7. 5 三向应力状态与最大切应力 133
7. 6 广义胡克定律 135
7. 7 复杂应力状态的应变比能 140
7. 8 强度理论概述 142
7. 9 工程中常用的四个强度理论 143
7. 10 相当应力 146
7. 11 强度理论的应用 146
7. 12 采用有限元法进行应力应变分析 148
本章小结 153
思考题 155
习题 158
第8 章 组合变形 165
内容梗概 165
8. 1 组合变形的基本概念 165
8. 2 拉伸或压缩与弯曲组合 166
8. 3 偏心拉伸或偏心压缩 169
8. 4 扭转与弯曲的组合 172
本章小结 176
思考题 177
习题 178
第9 章 压杆稳定 181
内容梗概 181
9. 1 压杆稳定的概念 181
9. 2 细长压杆的临界压力 182
9. 3 临界应力、经验公式和临界应力
总图 186
9. 4 大柔度杆在小偏心距下偏心压缩时的
稳定性 190
9. 5 压杆稳定性设计 192
9. 6 提高压杆承载能力的措施 195
本章小结 197
思考题 198
习题 199
第10 章 能量方法 203
内容梗概 203
10. 1 概述 203
10. 2 杆件应变能的计算 205
10. 3 互等定理 211
10. 4 单位载荷法 莫尔积分 216
10. 5 计算莫尔积分的图乘法 219
本章小结 222
思考题 223
习题 225
第11 章 超静定结构 228
内容梗概 228
11. 1 超静定结构概述 228
11. 2 用力法解超静定结构 231
11. 3 对称及反对称性质的应用 234
本章小结 238
思考题 238
习题 240
第12 章 动载荷 243
内容梗概 243
12. 1 动载荷的概念 243
12. 2 构件受冲击载荷作用时的动应力
计算 243
12. 3 采用显式有限元法模拟冲击动
应力. 246
本章小结 247
思考题 248
习题 248
第13 章 弹性力学基础 252
内容梗概 252
13. 1 弹性力学的基本概念 252
13. 2 主应力 253
13. 3 平衡微分方程 254
13. 4 边界条件 255
13. 5 几何方程 255
13. 6 相容性条件 257
目录
VI
13. 7 物理方程 258
13. 8 用位移表达的平衡微分方程 259
13. 9 弹性力学问题的一般求解方法 259
13. 10 用位移平衡微分方程求解平面
问题 260
13. 11 利用相容性条件按应力求解平面
问题 261
13. 12 Airy 应力函数 26
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