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第1章 绪论1

1.1材料力学的任务与研究对象1

1.1.1材料力学的任务1

1.1.2材料力学的研究对象3

1.2材料力学的基本假设4

1.3外力及其分类5

1.4内力与应力5

1.4.1内力及截面法5

1.4.2应力6

1.4.3简单应力状态7

1.4.4切应力互等定理7

1.5变形、位移与应变8

1.5.1变形与位移8

1.5.2应变8

1.6胡克定律9

1.6.1拉压胡克定律9

1.6.2剪切胡克定律9

1.7杆件变形的基本形式9

思考和练习题10

第2章 轴向拉伸与压缩12

2.1概述12

2.2轴力与轴力图13

2.2.1轴力13

2.2.2轴力图13

2.3拉压杆的应力与圣维南原理15

2.3.1拉压杆横截面上的应力15

2.3.2拉压杆斜截面上的应力16

2.3.3圣维南原理17

2.4材料拉伸与压缩时的力学性能18

2.4.1拉伸试验与应力-应变图18

2.4.2低碳钢拉伸时的力学性能19

2.4.3材料在卸载与再加载时的力学性能20

2.4.4材料的塑性21

2.4.5其他材料拉伸时的力学性能21

2.4.6材料压缩时的力学性能22

2.5拉压杆的强度计算23

2.5.1失效与许用应力23

2.5.2强度条件23

2.6拉压杆的变形26

2.6.1拉压杆纵向变形与胡克定律26

2.6.2拉压杆的横向变形与泊松比26

2.7应力集中的概念29

2.7.1应力集中的概念29

2.7.2应力集中对构件强度的影响30

2.8简单拉压超静定问题30

2.8.1超静定问题的提出及求解方法30

2.8.2温度应力33

2.8.3装配应力34

思考和练习题37

第3章 剪切的实用计算42

3.1概述42

3.2剪切的实用计算43

3.3挤压的实用计算43

思考和练习题47

第4章 扭转50

4.1概述50

4.2外力偶矩计算与扭矩51

4.2.1外力偶矩计算51

4.2.2扭矩与扭矩图52

4.3圆轴扭转应力及强度计算53

4.3.1圆轴扭转试验与假设54

4.3.2圆轴扭转横截面上的应力54

4.3.3圆轴扭转的强度计算57

4.4圆轴扭转变形及刚度计算59

4.4.1圆轴扭转变形59

4.4.2圆轴扭转刚度计算59

4.5简单超静定轴61

4.6矩形截面杆自由扭转63

4.6.1自由扭转与约束扭转63

4.6.2矩形截面杆自由扭转63

4.7薄壁截面杆自由扭转65

4.7.1开口薄壁杆件自由扭转65

4.7.2闭口薄壁杆件自由扭转67

思考和练习题69

第5章 截面几何性质73

5.1概述73

5.2形心与静矩73

5.2.1截面的形心73

5.2.2截面的静矩74

5.2.3截面形心与静矩的关系74

5.2.4组合截面的静矩与形心74

5.3极惯性矩76

5.3.1截面的极惯性矩76

5.3.2圆截面的极惯性矩76

5.4惯性矩及其平行移轴公式77

5.4.1截面的惯性矩77

5.4.2矩形及圆截面的惯性矩77

5.4.3惯性半径79

5.4.4惯性矩平行移轴公式79

5.5惯性积及其平行移轴公式80

5.5.1截面的惯性积80

5.5.2惯性积平行移轴公式80

5.6转轴公式与主惯性矩81

5.6.1转轴公式81

5.6.2主轴与主惯性矩82

思考和练习题85

第6章 弯曲内力87

6.1概述87

6.1.1弯曲概念与实例87

6.1.2梁的支座形式及支座反力88

6.1.3梁的类型89

6.2剪力与弯矩89

6.2.1剪力与弯矩的概念89

6.2.2剪力与弯矩的正负号规定90

6.3剪力方程与弯矩方程及剪力图与弯矩图93

6.3.1剪力方程与弯矩方程93

6.3.2剪力图与弯矩图93

6.4剪力、弯矩与荷载集度之间的关系96

6.4.1剪力、弯矩与荷载集度之间的微分关系96

6.4.2根据微分关系作剪力图与弯矩图96

6.4.3剪力、弯矩与荷载集度之间的积分关系99

6.5叠加法作弯矩图102

6.5.1叠加法作弯矩图的原理102

6.5.2区段叠加法作弯矩图102

6.6平面刚架与曲梁内力103

6.6.1平面刚架内力103

6.6.2平面曲梁内力105

思考和练习题105

第7章 弯曲应力109

7.1概述109

7.2弯曲正应力110

7.2.1纯弯曲正应力110

7.2.2横力弯曲正应力113

7.2.3最大弯曲正应力113

7.3弯曲切应力114

7.3.1矩形截面梁的弯曲切应力114

7.3.2工字形截面梁的弯曲切应力116

7.3.3圆形截面梁的弯曲切应力118

7.4梁的强度计算119

7.4.1梁的强度条件119

7.4.2梁的强度计算120

7.5梁的合理强度设计123

7.6非对称截面梁的平面弯曲及弯曲中心的概念126

7.6.1非对称截面梁的平面弯曲126

7.6.2开口薄壁杆件的弯曲中心126

7.7两种材料的组合梁128

思考和练习题130

第8章 弯曲变形136

8.1概述136

8.1.1工程实际中的弯曲问题136

8.1.2梁的挠度与转角137

8.2挠曲线近似微分方程138

8.3计算梁位移的积分法139

8.3.1转角方程与挠度方程139

8.3.2边界条件与光滑连续条件139

8.4计算梁位移的叠加法141

8.5梁的刚度计算及合理刚度设计145

8.5.1梁的刚度计算145

8.5.2梁的合理刚度设计146

8.6简单超静定梁147

8.6.1超静定梁的概念147

8.6.2用变形比较法解超静定梁147

思考和练习题149

第9章 应力及应变状态分析153

9.1概述153

9.1.1一点应力状态的概念153

9.1.2一点应力状态的描述154

9.2平面应力状态应力分析的解析法156

9.2.1平面应力状态的有关约定156

9.2.2平面应力状态下任意斜截面的应力156

9.2.3平面应力状态的极值应力157

9.2.4主平面及主应力158

9.3平面应力状态应力分析的图解法162

9.3.1应力圆的原理162

9.3.2应力圆的绘制163

9.3.3应力圆的应用163

9.4复杂应力状态的最大应力165

9.4.1三向应力圆165

9.4.2三向应力状态的最大应力166

9.5广义胡克定律167

9.6薄壁圆筒的应力分析170

9.7平面应变状态应变分析172

9.7.1任意方位的应变172

9.7.2最大正应变及其方位174

9.7.3应变的实测175

思考和练习题176

第10章 强度理论181

10.1概述181

10.2关于断裂的强度理论182

10.2.1最大拉应力理论182

10.2.2最大拉应变理论183

10.3关于屈服的强度理论184

10.3.1最大切应力理论184

10.3.2畸变能理论184

10.4莫尔强度理论185

10.4.1莫尔强度理论要点185

10.4.2莫尔强度理论的强度条件186

10.5强度理论的应用188

10.5.1相当应力188

10.5.2强度理论的应用188

思考和练习题191

第11章 组合变形193

11.1概述193

11.1.1 工程中杆件的组合变形193

11.1.2组合变形的求解方法194

11.2斜弯曲195

11.2.1斜弯曲的概念195

11.2.2斜弯曲内力与应力的计算195

11.2.3斜弯曲变形的计算196

11.2.4斜弯曲时梁的中性轴与正应力强度条件196

11.3拉伸（或压缩）与弯曲的组合变形198

11.3.1轴向力与横向力共同作用198

11.3.2拉（压）弯组合变形实例199

11.4偏心压缩与截面核心201

11.4.1偏心压缩201

11.4.2截面核心的概念202

11.5弯曲与扭转的组合变形203

11.5.1弯曲与扭转组合变形的概念204

11.5.2弯曲与扭转组合变形的强度计算204

11.5.3拉伸（或压缩）、扭转与弯曲的组合变形207

思考和练习题208

第12章 压杆稳定212

12.1概述212

12.2压杆临界荷载的欧拉公式214

12.2.1两端铰支细长压杆的临界荷载214

12.2.2其他约束下细长压杆的临界荷载216

12.2.3细长压杆临界荷载的统一公式217

12.3临界应力与临界应力总图219

12.3.1临界应力与柔度219

12.3.2欧拉公式的适用范围219

12.3.3临界应力的经验公式220

12.3.4临界应力总图221

12.4压杆稳定性计算及提高稳定性的措施222

12.4.1压杆稳定性计算222

12.4.2提高稳定性措施227

思考和练习题228

第13章 能量法231

13.1概述232

13.2外力功的计算232

13.2.1外力功的基本公式232

13.2.2克拉比隆定理232

13.3应变能的计算233

13.3.1杆件的应变能233

13.3.2应变能密度235

13.3.3复杂应力状态下的应变能密度236

13.4卡氏定理238

13.4.1卡氏定理的一般表达式238

13.4.2卡氏定理的应用239

13.5单位荷载法243

13.6图乘法247

13.6.1图乘法的原理247

13.6.2图乘法的应用248

13.7冲击应力分析251

13.7.1冲击问题概述251

13.7.2自由落体对线性弹性体的冲击252

13.7.3等速水运动的物体对线性弹性体的冲击253

13.7.4起吊重物时的冲击253

思考和练习题257

第14章 疲劳强度计算263

14.1概述263

14.2交变应力的类型264

14.2.1交变应力的参数264

14.2.2交变应力的类型265

14.3材料的疲劳极限267

14.3.1疲劳极限的概念267

14.3.2疲劳试验与S-N曲线267

14.4影响构件疲劳极限的主要因素268

14.4.1构件外形的影响268

14.4.2构件截面尺寸的影响271

14.4.3构件表面加工质量的影响272

14.5对称循环应力下的疲劳强度计算273

14.5.1构件疲劳极限的确定273

14.5.2对称循环应力下的疲劳强度条件273

14.6非对称循环应力下的疲劳强度计算274

14.6.1非对称循环应力下的疲劳强度条件274

14.6.2弯扭组合交变应力下的疲劳强度条件275

14.7提高构件疲劳强度的措施278

思考和练习题278

附录A 常用材料的力学性能281

附录B 常见截面的几何性质282

附录C 简单荷载作用下梁的挠度与转角284

附录D 型钢表286

附录E 材料力学自测题299

参考答案306

参考文献316