本書分兩篇,涵蓋了理論力學(xué)和材料力學(xué)的主要內(nèi)容。具體內(nèi)容涉及:靜力學(xué)公理和物體的受力分析、平面力系、空間力系、運動學(xué)基礎(chǔ)、點的合成運動、剛體的平面運動、質(zhì)點動力學(xué)基本方程。
《工程力學(xué)》內(nèi)容完整、連續(xù)緊湊,難度適宜,注重基本概念、基本原理、基本方法的理解和掌握,有大量的典型例題和思考練習(xí)題便于學(xué)習(xí)和掌握。
本書依據(jù)教育部對高等院校工程力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)的基本要求,結(jié)合普通高校學(xué)生的特點及編者多年的教學(xué)經(jīng)驗編寫而成,適用于高等教育工科院校四年制機械、交通、動力、航空航天、水利、汽車、能源等專業(yè)使用,也可作為高等專科院校、職業(yè)技術(shù)院校以及自學(xué)、函授教材。
工程力學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課,涵蓋了理論力學(xué)和材料力學(xué)的主要內(nèi)容,它是后續(xù)的相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。本書在編寫思想、體系安排、內(nèi)容取舍上,力求限度地堅持理論嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯清晰、由淺入深的原則,注重基本概念、基本原理、基本方法的理解和掌握,理論及公式推導(dǎo)從簡,內(nèi)容完整、連續(xù)緊湊,書中例題典型,課后思考題以及習(xí)題緊扣書中內(nèi)容,難度適中,而且書后習(xí)題附有答案,便于自學(xué)。為了便于教師組織教學(xué),能夠在規(guī)定的課時內(nèi)達(dá)到相應(yīng)專業(yè)對工程力學(xué)課程教學(xué)的基本要求和目的,本書的內(nèi)容以多學(xué)時課程的基本要求為限,在章節(jié)安排上,考慮到多、中、少學(xué)時課程的使用。
本書分兩篇:第1篇“理論力學(xué)”,包含靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三大部分,第2篇“材料力學(xué)”,共計17章內(nèi)容。教學(xué)學(xué)時控制在60~120學(xué)時為宜。
全書由沈陽理工大學(xué)張薇、沈陽工學(xué)院魏丹任主編,沈陽工學(xué)院劉薊南任副主編,參加編寫工作的教師還有:沈陽理工大學(xué)趙艷紅、李銀玉、張群芳、呂北生,沈陽工學(xué)院邢婧。
本書在編寫過程中,參考了國內(nèi)一些的力學(xué)教材,在此向這些教材的作者表示由衷的感謝。
本書配套電子課件,可贈送給用本書作為授課教材的院校和老師,如果需要,可登錄www.cipedu.com下載。
限于時間和水平有限,書中難免存在不少缺點和不妥之處,希望使用該教材的廣大師生和讀者提出批評和指正,以利于教材質(zhì)量的進一步提高。
編者
張薇,沈陽理工大學(xué),副教授,1988-1999在沈陽燃料公司工作,1999-今,在沈陽理工大學(xué),從事力學(xué)教學(xué)工作,多個輪回,在力學(xué)研究方面作了很多工作。
第1篇理論力學(xué)
第1章靜力學(xué)公理和物體的受力分析2
1.1靜力學(xué)公理2
1.2約束和約束力3
1.2.1約束和約束力3
1.2.2常見約束類型4
1.2.3物體的受力分析和受力圖6
思考題8
習(xí)題9
第2章平面力系11
2.1平面匯交力系11
2.1.1平面匯交力系合成的解析法11
2.1.2平面匯交力系的平衡方程13
2.2平面力對點之矩的概念與計算13
2.2.1平面力對點之矩13
2.2.2合力矩定理14
2.3平面力偶14
2.3.1力偶及其性質(zhì)14
2.3.2平面力偶系的合成與平衡條件15
2.4平面任意力系16
2.4.1平面任意力系的簡化16
2.4.2平面任意力系的平衡方程及其應(yīng)用19
2.5物體系的平衡靜定與超靜定問題22
2.6考慮摩擦?xí)r物體的平衡問題26
2.6.1滑動摩擦26
2.6.2摩擦角與自鎖27
2.6.3考慮摩擦?xí)r物體的平衡問題27
2.6.4滾動摩擦簡介29
思考題30
習(xí)題31
第3章空間力系34
3.1空間匯交力系34
3.1.1力在直角坐標(biāo)軸上的投影34
3.1.2空間匯交力系的合成與平衡35
3.2力對點之矩和力對軸之矩36
3.2.1力對點之矩36
3.2.2力對軸之矩37
3.2.3力對點之矩與力對軸之矩關(guān)系38
3.3空間力偶38
3.3.1空間力偶力偶矩矢38
3.3.2空間力偶系的合成與平衡39
3.4空間任意力系的簡化40
3.4.1空間任意力系向一點的簡化40
3.4.2空間任意力系的簡化結(jié)果討論40
3.5空間任意力系的平衡方程42
3.5.1空間任意力系的平衡方程42
3.5.2空間力系平衡問題舉例42
3.6重心43
3.6.1重心的概念及其坐標(biāo)公式43
3.6.2確定物體重心的方法44
思考題45
習(xí)題46
第4章運動學(xué)基礎(chǔ)49
4.1點的運動49
4.1.1矢徑法49
4.1.2直角坐標(biāo)法50
4.1.3自然法52
4.2剛體的基本運動54
4.2.1剛體的平行移動54
4.2.2剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動55
4.2.3定軸轉(zhuǎn)動剛體上點的速度與加速度55
思考題57
習(xí)題58
第5章點的合成運動60
5.1點的合成運動概念60
5.2速度與加速度合成定理61
思考題66
習(xí)題66
第6章剛體的平面運動69
6.1剛體平面運動的概念69
6.1.1平面運動簡化成平面圖形運動69
6.1.2平面運動的分解69
6.2平面圖形上各點的速度分析70
6.2.1基點法70
6.2.2速度投影法71
6.2.3速度瞬心法72
6.3平面圖形上各點的加速度分析74
思考題75
習(xí)題76
第7章質(zhì)點動力學(xué)基本方程79
7.1質(zhì)點的動力學(xué)基本方程79
7.2質(zhì)點動力學(xué)的兩類問題79
7.2.1已知質(zhì)點的運動,求作用于質(zhì)點的力79
7.2.2已知作用于質(zhì)點的力,求質(zhì)點的運動80
思考題81
習(xí)題81
第8章動力學(xué)普遍定理83
8.1動量定理83
8.1.1動量83
8.1.2動量定理83
8.1.3質(zhì)心運動定理84
8.2動量矩定理85
8.2.1動量矩85
8.2.2動量矩定理88
8.2.3剛體繞定軸轉(zhuǎn)動微分方程89
8.2.4剛體平面運動微分方程90
8.3動能定理90
8.3.1力的功90
8.3.2質(zhì)點和質(zhì)點系的動能92
8.3.3動能定理94
8.3.4功率及功率方程95
思考題96
習(xí)題97
第9章達(dá)朗貝爾原理101
9.1質(zhì)點的達(dá)朗貝爾原理101
9.2質(zhì)點系的達(dá)朗貝爾原理102
9.2.1質(zhì)點系的達(dá)朗貝爾原理102
9.2.2剛體慣性力系的簡化102
思考題104
習(xí)題105
第2篇材料力學(xué)
第10章緒論109
10.1材料力學(xué)的任務(wù)109
10.2變形固體的基本假設(shè)和基本變形109
10.3內(nèi)力、應(yīng)力和截面法110
10.4位移、變形與應(yīng)變112
思考題113
習(xí)題113
第11章軸向拉伸、壓縮與剪切114
11.1軸向拉伸、壓縮的內(nèi)力和應(yīng)力114
11.1.1軸力和軸力圖114
11.1.2橫截面和斜截面上的應(yīng)力115
11.2桿件軸向拉伸或壓縮的變形117
11.3材料拉伸與壓縮時的力學(xué)性能119
11.3.1材料拉伸時的力學(xué)性能119
11.3.2材料壓縮時的力學(xué)性能121
11.4失效、安全因數(shù)和強度計算122
11.5拉伸、壓縮的超靜定問題124
11.6應(yīng)力集中的概念125
11.7剪切與擠壓的實用計算125
11.7.1剪切與擠壓的概念125
11.7.2剪切與擠壓的實用計算126
思考題129
習(xí)題129
第12章圓軸扭轉(zhuǎn)133
12.1圓軸扭轉(zhuǎn)的概念與實例133
12.2外力偶矩的計算 扭矩和扭矩圖133
12.2.1外力偶矩的計算133
12.2.2扭矩和扭矩圖133
12.3圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力與強度計算135
12.3.1圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力135
12.3.2極慣性矩和抗扭截面系數(shù)的計算136
12.3.3圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度計算136
12.4圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形與剛度計算138
12.4.1圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形公式138
12.4.2圓軸扭轉(zhuǎn)的剛度條件139
思考題141
習(xí)題141
第13章平面彎曲144
13.1平面彎曲的概念144
13.1.1平面彎曲的概念與實例144
13.1.2梁的類型144
13.2剪力與彎矩145
13.2.1剪力與彎矩的計算145
13.2.2剪力方程與彎矩方程剪力圖與彎矩圖146
13.2.3載荷集度、剪力與彎矩之間的關(guān)系149
13.3純彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力151
13.3.1純彎曲的概念151
13.3.2梁橫截面上的正應(yīng)力計算151
13.4彎曲正應(yīng)力強度計算153
13.5彎曲切應(yīng)力簡介156
13.5.1矩形截面梁橫截面上的切應(yīng)力157
13.5.2其他常見典型截面梁的最大切應(yīng)力公式157
13.5.3梁的切應(yīng)力強度條件158
13.6梁的彎曲變形概述159
13.6.1撓度與轉(zhuǎn)角160
13.6.2用疊加法求梁的變形160
13.6.3梁的剛度條件163
13.7提高梁承載能力的措施163
思考題164
習(xí)題165
第14章點的應(yīng)力狀態(tài)和強度理論170
14.1應(yīng)力狀態(tài)概述170
14.2平面應(yīng)力狀態(tài)分析171
14.2.1任意截面上的應(yīng)力171
14.2.2求正應(yīng)力的極值、主平面上的應(yīng)力及方位172
14.2.3求切應(yīng)力極值173
14.3四種常見強度理論173
14.3.1三向應(yīng)力狀態(tài)簡介173
14.3.2廣義胡克定律174
14.3.3四種常見強度理論175
思考題178
習(xí)題178
第15章組合變形181
15.1拉伸(或壓縮)與彎曲組合變形的強度計算181
15.2扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的強度計算184
思考題187
習(xí)題188
第16章動載荷和交變應(yīng)力192
16.1動載荷的概念與實例192
16.2交變應(yīng)力與疲勞失效194
16.2.1交變應(yīng)力的概念194
16.2.2交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力194
16.2.3疲勞失效及原因195
16.3構(gòu)件的疲勞極限195
16.3.1材料的疲勞極限195
16.3.2構(gòu)件的疲勞極限196
習(xí)題198
第17章壓桿穩(wěn)定199
17.1壓桿穩(wěn)定的概念199
17.2細(xì)長壓桿臨界力的計算200
17.3歐拉公式的適用范圍經(jīng)驗公式201
17.3.1壓桿臨界應(yīng)力的歐拉公式201
17.3.2歐拉公式的適用范圍201
17.3.3經(jīng)驗公式202
17.4壓桿的穩(wěn)定性校核203
17.5提高壓桿穩(wěn)定性的措施204
思考題205
習(xí)題205
附錄208
附錄Ⅰ平面圖形的幾何性質(zhì)208
附錄Ⅱ型鋼表212
附錄Ⅲ習(xí)題參考答案220
參考文獻(xiàn)228