工程力學(xué)基礎(chǔ)

前言

　　本書第1版為普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材，第1卷和第Ⅱ卷分別于2003年11月和2004年1月出版。根據(jù)教學(xué)改革的需要和將要試行的基礎(chǔ)力學(xué)課程新的教學(xué)基本要求的精神，以及幾年來使用本書第1版的教師和學(xué)生的意見對本書第1版進(jìn)行修訂?！　≡诒景嬷?，我們保持了第1版的基本體系和特色，從更有利于教學(xué)的角度出發(fā)，對全書的內(nèi)容、例題、思考題和習(xí)題作了必要的增刪、調(diào)整和修改，未單獨成章節(jié)的拓寬和提高的內(nèi)容改用小號字排印，力圖做到主次分明，詳略適當(dāng)，概念準(zhǔn)確，題目難易適中，使本書更有利于教師的講授，也便于學(xué)生自學(xué)。同時，訂正了本書第1版中的錯誤。　　考慮到目前大多數(shù)院?；A(chǔ)力學(xué)課程仍按理論力學(xué)和材料力學(xué)兩門課程進(jìn)行教學(xué)，第2版將教材內(nèi)容進(jìn)行了重組，第1卷為理論力學(xué)部分，第Ⅱ卷為材料力學(xué)部分，材料力學(xué)專題也單獨成篇，但仍注意保持兩部分內(nèi)容的融會貫通和模塊化的內(nèi)容體系，便于按工程力學(xué)課程體系進(jìn)行教學(xué)的專業(yè)使用?！　⒓颖景嫘抻喒ぷ鞯氖鞘Y平和王維，由蔣平擔(dān)任主編。西南石油大學(xué)教務(wù)處和力學(xué)教研室全體教師對本書的修訂工作給予了大力支持。常學(xué)平老師、夏逢軍老師和研究生楊建波擔(dān)任了全書插圖的繪制和修改?！　”敬涡抻営汕迦A大學(xué)賈書惠教授和大連理工大學(xué)鄭芳懷教授審閱，提出了極為詳實的意見，對提高本教材的質(zhì)量起到了積極的作用，在此深表謝意！　　限于編者的水平，修訂后的教材仍會有疏漏和欠妥之處，誠懇歡迎讀者批評指正。我們衷心希望使用本教材的廣大師生和讀者對本書提出修改意見和建議，以利于今后再次修訂，使之能不斷地改進(jìn)和完善。

內(nèi)容概要

　　《工程力學(xué)基礎(chǔ)2：材料力學(xué)（第2版）》在第一版普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材的基礎(chǔ)上，保持原有的體系和特色，根據(jù)教學(xué)改革的需要和將要試行的基礎(chǔ)力學(xué)課程新的教學(xué)基奪要求的精神，以及幾年來使用《工程力學(xué)基礎(chǔ)2：材料力學(xué)（第2版）》的教師和學(xué)生的意見進(jìn)行了修訂。從更有利于教學(xué)的角度出發(fā)，對全書的內(nèi)容、例題、思考題和習(xí)題作了必要的增刪、調(diào)整和修改，未單獨成章節(jié)的拓寬和提高的內(nèi)容改用小號字排印。同時，訂正了第一版中的印刷錯誤?！　】紤]到目前大多數(shù)院校基礎(chǔ)力學(xué)課程仍按理論力學(xué)和材料力學(xué)兩門課程進(jìn)行教學(xué)，本版將教材內(nèi)容進(jìn)行了重組，第Ⅰ卷為理論力學(xué)部分，第Ⅱ卷為材料力學(xué)部分，材料力學(xué)專題也單獨成篇，但仍注意保持兩部分內(nèi)容的融會貫通和模塊化的內(nèi)容體系，以便于按工程力學(xué)課程體系進(jìn)行教學(xué)的專業(yè)使用?！　　豆こ塘W(xué)基礎(chǔ)2：材料力學(xué)（第2版）》可用作高等學(xué)校工科本科各專業(yè)工程力學(xué)、理論力學(xué)和材料力學(xué)等基礎(chǔ)力學(xué)課程的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

　　蔣平，男，1945年生，西南石油大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。1968年畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系力學(xué)專業(yè)6年制本科。1983年至1985年作為訪問學(xué)者赴英國利物浦大學(xué)從事塑性動力學(xué)課題研究，1990年至1991年和2003年至2004年兩度應(yīng)邀赴英國利物浦大學(xué)沖擊研究中心進(jìn)行國際合作研究：“低碳鋼的動斷裂研究”和“結(jié)構(gòu)非彈性響應(yīng)的尺寸律”，2000年和2007年作為高級訪問學(xué)者分別赴美國加州大學(xué)伯克利分校和德州大學(xué)從事動斷裂研究和學(xué)術(shù)交流。長期擔(dān)任本科生和研究生的力學(xué)教學(xué)以及碩士生和機械工程博士生的指導(dǎo)工作，講授理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程力學(xué)、彈性力學(xué)、彈塑性力學(xué)、板殼理論和塑性動力學(xué)等課程。先后獲全國優(yōu)秀力學(xué)教師、四川省優(yōu)秀教師和西南石油大學(xué)首屆教學(xué)名師稱號。主持完成的“工程力學(xué)”課程體系及教學(xué)內(nèi)容改革獲中國石油天然氣集團(tuán)公司優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎，負(fù)責(zé)建設(shè)的“工程力學(xué)”課程被評為四川省精品課程。長期從事力學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，研究領(lǐng)域為沖擊動力學(xué)、斷裂力學(xué)等。發(fā)表論文數(shù)十篇，出版譯著《結(jié)構(gòu)沖擊》一部。在結(jié)構(gòu)非彈性響應(yīng)的尺寸律和韌性斷裂傳播阻力方面的研究成果受到國內(nèi)外同行的關(guān)注。　　王維，1959年生，西南石油大學(xué)副教授，1982年畢業(yè)于西南石油學(xué)院機械工程系。先后從事金屬工藝和固體力學(xué)方面的教學(xué)工作，現(xiàn)主要講授理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程，并從事力學(xué)教學(xué)與應(yīng)用研究，發(fā)表機械和力學(xué)應(yīng)用與教學(xué)方面的論文三十多篇。

書籍目錄

第一篇 變形固體力學(xué)引論第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的課程性質(zhì)和任務(wù)1-2 材料力學(xué)與工程技術(shù)的進(jìn)步和工程師培養(yǎng)1-3 構(gòu)件和材料的力學(xué)建模1-4 變形固體力學(xué)的基本概念和基本研究方法思考題習(xí)題第二章 變形體的平衡和桿件內(nèi)力分析2-1 可變形系統(tǒng)的平衡條件和內(nèi)力2-2 拉壓桿的內(nèi)力2-3 軸的內(nèi)力計算2-4 梁的彎曲內(nèi)力2-5 利用微分關(guān)系作剪力圖和彎矩圖·疊加法作彎矩圖2-6 組合變形桿件的內(nèi)力思考題習(xí)題第三章 工程材料的基本力學(xué)性能3-1 工程材料在常溫靜載下的拉壓力學(xué)性能3-2 薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)試驗和剪切胡克定律3-3 材料失效與強度設(shè)計準(zhǔn)則3-4 溫度和加載速度對材料力學(xué)性能的影響思考題習(xí)題第四章 簡單情形下的強度和變形計算4-1 軸向拉壓桿的應(yīng)力和強度4-2 軸向拉壓桿的變形·超靜定問題4-3 彈性應(yīng)變能·能量法計算彈性位移4-4 連接部分的工程實用計算思考題習(xí)題第二篇 材料力學(xué)的理論基礎(chǔ)第五章 應(yīng)力應(yīng)變分析5-1 一點處的應(yīng)力狀態(tài)5-2 平面應(yīng)力狀態(tài)分析5-3 應(yīng)力莫爾圓及其應(yīng)用5-4 三向應(yīng)力狀態(tài)分析簡介5-5 平面應(yīng)變狀態(tài)分析簡介5-6 應(yīng)力和應(yīng)變的測量思考題習(xí)題第六章 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與失效判據(jù)6-1 關(guān)于單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的進(jìn)一步討論6-2 廣義胡克定律6-3 彈性應(yīng)變能6-4 彈性理論的基本方程及其求解6-5 材料失效和失效判據(jù)6-6 失效判據(jù)的選擇和應(yīng)用思考題習(xí)題第三篇 桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性分析第七章 梁彎曲的工程理論(Ⅰ)：應(yīng)力分析和強度設(shè)計7-1 對稱截面梁純彎曲時的正應(yīng)力7-2 關(guān)于對稱截面梁彎曲正應(yīng)力的進(jìn)一步討論7-3 對稱截面直梁橫力彎曲時的切應(yīng)力7-4 梁的強度設(shè)計計算7-5 梁強度的合理設(shè)計思考題習(xí)題第八章 梁彎曲的工程理論(Ⅱ)：變形分析和剛度設(shè)計8-1 平面彎曲直梁的變形8-2 彎曲位移的計算8-3 疊加法計算彎曲位移8-4 能量法計算彎曲位移8-5 梁剛度的合理設(shè)計·簡單超靜定梁思考題習(xí)題第九章 扭轉(zhuǎn)及圓軸的強度和剛度設(shè)計9-1 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力分析和強度計算9-2 圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形計算和剛度設(shè)計9-3 彎扭組合變形圓軸的設(shè)計計算9-4 圓柱形螺旋彈簧的應(yīng)力和變形計算9-5 非圓截面桿的扭轉(zhuǎn)簡介思考題習(xí)題第十章 彈性穩(wěn)定性和壓桿分析10-1 平衡的穩(wěn)定性和彈性穩(wěn)定性的概念10-2 壓桿穩(wěn)定性分析10-3 關(guān)于歐拉公式的進(jìn)一步討論10-4 壓桿的穩(wěn)定性計算10-5 關(guān)于屈曲問題的進(jìn)一步討論思考題習(xí)題第四篇 材料力學(xué)專題第十一章 動載荷11-1 彈性構(gòu)件的動應(yīng)力分析11-2 沖擊應(yīng)力11-3 循環(huán)加載下構(gòu)件的疲勞失效思考題習(xí)題第十二章 彎曲和扭轉(zhuǎn)的進(jìn)一步問題12-1 非對稱彎曲·彎曲中心12-2 組合梁和夾層梁12-3 求梁彎曲位移的其他方法簡介12-4 開口和閉口薄壁桿的自由扭轉(zhuǎn)第十三章 能量原理和能量法13-1 功的互等定理和位移互等定理13-2 莫爾定理和單位載荷法13-3 虛位移原理13-4 能量法求解超靜定問題·力法正則方程習(xí)題附錄型鋼表參考文獻(xiàn)習(xí)題答案索引SynopsisContents作者簡介

章節(jié)摘錄

　　第二章 變形體的平衡和桿件內(nèi)力分析　　§2-1 可變形系統(tǒng)的平衡條件和內(nèi)力　　一、可變形系統(tǒng)的平衡條件　　靜力學(xué)中介紹的平衡條件對于單個剛體來說是充分必要條件，對于一般的質(zhì)點系，即可變質(zhì)點系，或可變形系統(tǒng)，該平衡條件只是必要的而不是充分的，例如手拉橡皮條?？梢宰C明，可變形系統(tǒng)平衡的必要和充分條件是：作用于系統(tǒng)以及每個從原系統(tǒng)中隔離出來的可能的子系統(tǒng)上的外力系都為平衡力系，即滿足主矢和主矩同時為零的條件?！　≡谶@里應(yīng)注意的是，對于任一子系統(tǒng)來說，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力已轉(zhuǎn)化為作用于該子系統(tǒng)的外力。在本書以后各章中，將不斷應(yīng)用上述平衡條件，并且主要是應(yīng)用其必要條件的形式，即已知采用變形體模型的工程構(gòu)件處于平衡狀態(tài)，求作用于構(gòu)件以及構(gòu)件的任一部分上的力之間的關(guān)系。解題的關(guān)鍵是根據(jù)研究目的選擇恰當(dāng)?shù)姆蛛x體：求約束力時可取構(gòu)件整體作為分離體；求構(gòu)件內(nèi)力時可截取構(gòu)件的一部分為分離體；求內(nèi)力分布的集度（應(yīng)力）時取一點附近的很小一部分物體——微元體作分離體?！　「鶕?jù)第一章中介紹的小變形假設(shè)，分離體的變形相對于分離體的原始尺寸來說極其微小，對力的投影和力矩的計算影響很小。因此，在應(yīng)用上述平衡條件時，可忽略分離體的變形，把分離體理想化為剛體。這是基于如下的剛化原理：　　變形體在某一力系作用下處于平衡狀態(tài)，若將其視為剛體，其平衡不受影響。

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