《高等院校精品教材系列·工程力學模塊化系列教材:材料力學1》根據教育部高等學校力學教學指導委員會力學基礎課程教學指導分委員會制定的“理論力學課程教學基本要求(A類)”編寫而成。全書共10章,內容包括緒論、軸向拉伸與壓縮、扭轉、彎曲內力、彎曲應力、彎曲變形、應力狀態(tài)、組合變形、壓桿穩(wěn)定和動載荷,還有附錄及習題參考答案。內容編排上,《高等院校精品教材系列·工程力學模塊化系列教材:材料力學1》既便于學生自學,也便于教師針對不同的學時選擇不同的教學方式。
《高等院校精品教材系列·工程力學模塊化系列教材:材料力學1》可作為高等院校土建類、機電類相關專業(yè)的理論力學教材,也可供高職、高專及成人教育各專業(yè)理論力學課程使用。
材料力學以細長桿件為研究對象,研究其在外載荷作用下的強度、剛度、穩(wěn)定性問題,涉及桿件在拉伸、壓縮、剪切、扭轉和彎曲等基本變形及組合變形下的內力、應力、變形、能量等的分析計算,以及壓桿的穩(wěn)定性分析,屬于連續(xù)變形體力學的初步知識,是一些相關工程學科(如土木、機械、航空航天等)后續(xù)專業(yè)課程的基礎。
為了學生對連續(xù)變形體力學有一個整體的初步了解和認識,本教材在第1章對變形固體力學的基本假設,以及材料力學的任務、研究對象、研究思路和方法、研究內容、基本概念等進行了簡單介紹。為了便于學生“循序漸進,由淺入深”地學習,本教材在第2章講述拉伸/壓縮基本變形時,便從最樸素的思想出發(fā)介紹了超靜定問題的求解和能量方法的應用,并在以后每種基本變形的講授中,由淺入深地介紹了相關的內容。同時,這樣的安排針對不同專業(yè)的要求并不失適用性,對于少學時的課程可以略去這些內容。
本教材的內容和編排便于學生自學。一些較深入的知識以研究性習題的方式出現(xiàn),對基礎好、興趣高的學生,可將這些習題作為擴展知識深入學習,教師亦可選擇部分講授。
本教材第1章緒論主要由汪越勝撰寫,祝瑛提供了部分材料,蔣永莉和梁小燕提出了部分修改意見;第2、6章由蔣永莉完成初稿,第3~5章和附錄A由鄒翠榮完成初稿,第7、8章由梁小燕完成初稿,第9、10章由祝瑛完成初稿,附錄B、附錄C由祝瑛整理完成。最后,由汪越勝對所有章節(jié)進行了內容調整和逐字逐句地修改完善,并對思考題和習題進行了調整、補充。梁小燕、蔣永莉也對整本書稿進行了審核、修改。在編寫過程中,參考了相關材料力學系列的教材,編者在此表示感謝。
由于編者的水平所限,疏漏之處在所難免,懇請廣大讀者批評指正。
編者
第1章 緒論
1.1 材料力學的任務和研究對象
1.2 變形固體力學的基本假設
1.3 外力、內力和應力
1.4 變形和應變
1.5 應力與應變的關系
1.6 材料力學的研究內容和思路
小結
思考題
習題
第2章 軸向拉伸與壓縮
2.1 軸向拉伸與壓縮的概念
2.2 軸力與軸力圖
2.3 軸向拉壓桿件的應力
2.3.1 軸向拉壓桿件橫截面上的應力
2.3.2 軸向拉壓桿件斜截面上的應力
2.4 材料拉伸壓縮時的力學性能
2.4.1 低碳鋼拉伸時的力學性能
2.4.2 其他材料拉伸時的力學性能
2.4.3 材料壓縮時的力學性能
2.5 拉伸與壓縮的強度計算
2.6 軸向拉伸與壓縮時的變形
2.7 簡單拉壓超靜定問題
2.7.1 超靜定的概念及解法
2.7.2 溫度應力和裝配應力
2.8 軸向拉壓桿件的應變能
2.9 連接構件的強度計算
小結
思考題
習題
第3章 扭轉
3.1 扭轉的概念及實例
3.2 外力偶矩、扭矩與扭矩圖
3.3 薄壁圓筒的扭轉——純剪切
3.4 圓軸扭轉的應力和強度
3.4.1 等直圓軸扭轉時橫截面上的應力
3.4.2 等直圓軸扭轉時斜截面上的應力
3.4.3 圓軸扭轉的強度條件
3.5 等直圓桿扭轉的變形和剛度條件
3.6 扭轉超靜定問題
3.7 扭轉桿件的應變能和能量方法
3.8 非圓桿件的扭轉
小結
思考題
習題
第4章 彎曲內力
4.1 彎曲的概念及梁的簡化模型
4.1.1 彎曲的概念
4.1.2 梁的簡化模型
4.1.3 靜定梁的基本形式和超靜定梁
4.2 梁的內力和內力圖
4.2.1 梁的內力——剪力和彎矩
4.2.2 內力方程和內力圖
4.3 載荷-剪力-彎矩微分關系
4.4 平面曲桿
小結
思考題
習題
第5章 彎曲應力
5.1 純彎曲
5.1.1 純彎曲的概念
5.1.2 純彎曲的正應力
5.2 橫力彎曲時的正應力及強度條件
5.3 橫力彎曲時的切應力及強度條件
5.3.1 橫力彎曲時的切應力
5.3.2 橫力彎曲時的切應力強度條件
5.4 提高梁強度的措施
5.5 非對稱彎曲、斜彎曲
5.6 開口薄壁桿件的彎曲切應力、彎曲中心
小結
思考題
習題
第6章 彎曲變形
6.1 彎曲變形的表征
6.2 撓曲線的近似微方程
6.3 計算梁變形的積分法
6.4 計算梁變形的疊加法
6.5 簡單超靜定梁
6.6 梁的剛度條件
6.7 提高梁剛度的措施
6.8 梁的彎曲應變能
小結
思考題
習題
第7章 應力狀態(tài)、強度理論
7.1 概述
7.2 平面應力狀態(tài)分析的解析法
7.3 平面應力狀態(tài)分析的圖解法
7.4 空間應力狀態(tài)
7.5 平面應變狀態(tài)分析
7.6 廣義胡克定律
7.7 復雜應力狀態(tài)下的應變能
7.8 常用的強度理論
小結
思考題
習題
第8章 組合變形
8.1 組合變形概述
8.2 拉壓與彎曲的組合
8.3 偏心拉壓
8.4 扭轉與彎曲的組合
8.5 組合變形的普遍情況
小結
思考題
習題
第9章 壓桿穩(wěn)定
9.1 壓桿穩(wěn)定的概念
9.2 確定臨界載荷的歐拉公式
9.2.1 兩端鉸支細長壓桿的歐拉公式
9.2.2 其他約束細長壓桿的歐拉公式
9.3 臨界應力和臨界應力總圖
9.4 壓桿的穩(wěn)定性計算
9.5 提高壓桿穩(wěn)定性的措施
小結
思考題
習題
第10章 動載荷
10.1 慣性載荷、動靜法
10.2 沖擊載荷、能量法
小結
思考題
習題
附錄A 平面圖形的幾何性質
A.1 靜矩和形心
A.2 極慣性矩、慣性矩、慣性積
A.3 平行移軸公式及應用
A.4 轉軸公式、主慣性軸和主慣性矩
思考題
習題
附錄B 簡單平面圖形的幾何性質
附錄C 型鋼表
習題參考答案
參考文獻