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绪论1

0.1 生活中的力学1

0.2 工程中的力学3

0.2.1 工程背景3

0.2.2 工程力学的内容4

0.2.3 研究方法5

0.3 工程力学能力的养成5

0.3.1 树立工程团队意识5

0.3.2 用数学建立力学模型5

0.3.3 勇于尝试、积极应用6

阅读材料——工程力学的昨天、今天和明天6

第1章 静力学基础14

1.1 静力学的基本概念15

1.1.1 力15

1.1.2 刚体15

1.2 静力学公理和定理15

1.2.1 二力平衡公理15

1.2.2 加减平衡力系公理16

1.2.3 力的平行四边形公理16

1.2.4 作用和反作用公理17

1.3 约束和约束力18

1.3.1 柔性约束18

1.3.2 光滑接触面约束19

1.3.3 光滑圆柱铰链约束19

1.3.4 辊轴支座20

1.3.5 球铰链21

1.3.6 固定端约束21

1.3.7 轴承约束22

1.4 力矩22

1.4.1 力对点之平面矩22

1.4.2 力对点之空间矩23

1.4.3 力对轴之矩23

1.4.4 合力矩定理24

1.5 力偶与力偶矩矢26

1.5.1 力偶26

1.5.2 力偶矩矢26

1.5.3 力偶等效定理27

1.5.4 力偶矩矢的合成27

1.6 物体受力及变形分析27

1.6.1 三种常见载荷形式27

1.6.2 物体的受力分析27

1.6.3 变形固体的基本假设29

1.6.4 四种基本变形29

1.7 典型工程案例的编程解决30

1.8 小组合作解决问题32

习题33

第2章 力系及其平衡36

2.1 主矢·主矩37

2.2 力系的简化37

2.2.1 力线平移定理37

2.2.2 平面力系的简化38

2.2.3 空间力系的简化41

2.3 力系的平衡43

2.3.1 平面力系的平衡44

2.3.2 空间力系的平衡46

2.3.3 干摩擦的平衡48

2.4 计算机编程求解平衡问题54

2.5 小组合作解决工程问题56

2.6 典型工程案例的编程解决57

习题60

第3章 平面图形的几何性质68

3.1 静矩69

3.2 形心69

3.2.1 积分法69

3.2.2 组合法70

3.3 惯性矩·惯性积·惯性半径72

3.3.1 惯性矩72

3.3.2 惯性积74

3.3.3 主惯性轴和主惯性矩，形心主惯性轴和形心主惯性矩76

3.3.4 平行移轴公式76

3.4 转轴公式78

习题80

第4章 工程常用构件的变形及其内力分析83

4.1 工程常用构件85

4.1.1 拉压杆86

4.1.2 剪切杆86

4.1.3 扭转轴87

4.1.4 弯曲梁87

4.1.5 拉弯组合杆89

4.1.6 偏心压弯杆89

4.1.7 弯扭组合杆90

4.1.8 连接件91

4.1.9 组合杆／多轴杆——曲杆·刚架·桁架93

4.2 内力的求解方法96

4.3 拉压内力——轴力98

4.3.1 轴力98

4.3.2 轴力图99

4.4 扭转内力——扭矩101

4.4.1 外力偶矩101

4.4.2 扭矩102

4.4.3 扭矩图103

4.5 弯曲内力105

4.5.1 剪力·弯矩105

4.5.2 剪力图·弯矩图108

4.5.3 剪力、弯矩和载荷集度、集中载荷的微积分关系及应用113

4.6 组合内力——静定曲杆·刚架·桁架内力118

4.6.1 曲杆内力118

4.6.2 静定平面刚架内力120

4.6.3 静定桁架内力122

4.7 典型工程案例的编程解决129

4.7.1 基本原理129

4.7.2 Matlab编程计算弯曲内力的原理131

4.8 小组合作解决工程问题137

习题137

第5章 工程常用杆件的强度分析146

5.1 拉压应力及强度设计148

5.1.1 材料在拉伸时的力学性能148

5.1.2 材料在压缩时的力学性能153

5.1.3 许用应力及安全系数154

5.1.4 横截面应力156

5.1.5 斜截面应力157

5.1.6 圣维南原理·应力集中158

5.1.7 强度条件及其应用160

5.2 剪切、挤压及其实用计算162

5.2.1 剪切及其实用计算162

5.2.2 挤压及其实用计算163

5.3 扭转切应力及强度设计165

5.3.1 纯剪切·切应力互等165

5.3.2 剪切胡克定律166

5.3.3 扭转的切应力公式167

5.3.4 应力集中170

5.4 弯曲正应力及强度设计172

5.4.1 纯弯曲正应力173

5.4.2 细长梁弯曲正应力176

5.4.3 纯弯曲正应力强度设计177

5.5 弯曲切应力及强度设计180

5.5.1 矩形截面梁弯曲切应力180

5.5.2 工字截面梁弯曲切应力182

5.5.3 圆形截面梁弯曲切应力185

5.5.4 横力弯曲时梁的强度条件及应用185

5.6 提高梁强度的措施186

5.7 典型工程案例的编程解决190

5.8 小组合作解决工程问题190

习题197

第6章 轴和梁的刚度设计／分析214

6.1 轴向拉压杆的刚度设计215

6.1.1 轴向变形与胡克定律215

6.1.2 横向变形与泊松比216

6.1.3 位移217

6.2 扭转刚度设计219

6.3 弯曲变形223

6.3.1 弯曲变形的基本参数223

6.3.2 用积分法求弯曲变形224

6.3.3 求弯曲变形的叠加法229

6.3.4 弯曲刚度233

6.3.5 刚度的合理设计233

6.3.6 提高弯曲刚度的措施234

6.4 典型工程案例的编程解决235

6.5 小组合作解决工程问题237

习题242

第7章 应力状态和强度理论248

7.1 基本概念249

7.1.1 一点处的应力状态249

7.1.2 一点处应力状态的表示方法250

7.1.3 一般应力状态下强度条件的建立方法251

7.2 平面应力状态下的应力分析251

7.2.1 解析法251

7.2.2 几何法——应力圆法255

7.3 空间应力状态下的应力分析258

7.3.1 任意截面上的应力258

7.3.2 最大切应力及其方位259

7.4 广义胡克定律260

7.4.1 广义胡克定律概述260

7.4.2 总应变能密度262

7.5 强度理论263

7.5.1 第一强度理论——最大拉应力准则264

7.5.2 第二强度理论——最大拉应变准则264

7.5.3 第三强度理论——最大切应力准则264

7.5.4 第四强度理论——畸变能密度准则264

7.5.5 四种强度理论的适用范围265

7.6 典型工程案例的编程解决266

7.7 小组合作解决工程问题267

习题268

第8章 组合变形271

8.1 组合变形概述271

8.2 斜弯曲272

8.3 拉伸（压缩）和弯曲的组合变形274

8.3.1 轴向荷载与横向荷载同时作用274

8.3.2 偏心加载275

8.4 弯曲和扭转的组合变形276

8.5 典型工程案例的编程解决279

8.6 小组合作解决工程问题279

习题281

第9章 压杆稳定284

9.1 压杆稳定的概念284

9.2 压杆的临界荷载欧拉公式286

9.2.1 两端铰支细长压杆的临界载荷286

9.2.2 其他约束下细长压杆的临界载荷288

9.3 欧拉公式的适用范围、经验公式与临界应力总图290

9.4 压杆的稳定性校核293

9.5 提高压杆承载能力的措施296

习题297

第10章 能量法303

10.1 概述303

10.2 杆件的应变能计算304

10.3 互等定理308

10.4 莫尔积分及图乘法310

习题314

第11章 超静定结构317

11.1 超静定系统概述318

11.2 用力法解超静定结构320

11.3 对称及反对称性质的利用325

11.4 连续梁及三弯矩方程328

习题331

第12章 交变应力与疲劳强度334

12.1 交变应力与疲劳失效334

12.1.1 交变应力334

12.1.2 疲劳337

12.2 疲劳极限及其影响因素338

12.2.1 疲劳极限338

12.2.2 影响疲劳极限的因素339

12.3.3 提高构件疲劳强度的措施342

12.3 构件的疲劳强度计算343

习题346

附录 常用型钢规格表349