材料力学

　　本教材是根据“高等学校工科本科材料力学课程教学基本要求”编写的，在充分汲取国内材料力学教学改革经验、继承传统教材科学体系的基础上，根据当前教育改革的需求，为适应不同专业、不同方向、不同学时的教学实际，将章节体系做了适当调整，附录部分增加了实验内容，既强化了实验教学环节，又减少了内容与形式的重复，内容阐述与讲解更具易教、易学的特点，更能满足当今大学生的学习需求。 本教材共有12章，内容涵盖绪论，拉伸、压缩、剪切，平面图形的几何性质，扭转，弯曲内力及应力，弯曲变形，应力应变分析及强度理论，组合变形，能量法，动载荷和压杆稳定等。每章都包含一定量的例题和课后练习题，力求在传授知识的同时使学生的动手能力，分析、解决问题的能力和创新思维能力得到培养和提高。

　　鲁杰，泰山学院机械与工程学院，副教授。主要教学方向：机械制造。著有作品：《机械制图与AutoCAD基础教程》，北京大学出版社，2007；《工程制图实训》，化学工业出版社，2010；《互换性与技术测量》，电子工业出版社，2011

第1章 绪论 （1）
1．1 材料力学的基本任务 （1）
1．1．1 基本术语 （1）
1．1．2 杆件变形的基本形式 （2）
1．1．3 材料力学的基本任务 （4）
1．2 变形固体的基本假设 （4）
第2章 拉伸、压缩与剪切 （6）
2．1 轴向拉伸与压缩的受力与变形特征 （6）
2．2 轴向拉伸与压缩时横截面上的内力 （6）
2．2．1 内力与截面法 （6）
2．2．2 轴力与轴力图 （8）
2．3 轴向拉伸与压缩时的应力 （9）
2．3．1 应力的概念 （9）
2．3．2 应力的计算 （10）
2．4 轴向拉伸与压缩时的变形 （12）
2．4．1 拉压杆的轴向变形及其计算 （12）
2．4．2 胡克定律 （13）
2．5 材料拉伸、压缩时的力学性能 （14）
2．5．1 低碳钢拉伸试验及力学性能 （15）
2．5．2 其他塑性材料拉伸时的力学
性能 （17）
2．5．3 铸铁拉伸时的力学性能 （17）
2．5．4 塑性材料压缩时的力学性能 （18）
2．5．5 脆性材料压缩时的力学性能 （18）
2．6 失效、安全因数和强度计算 （19）
2．6．1 基本概念 （19）
2．6．2 强度条件 （19）
2．7 拉伸压缩超静定问题 （21）
2．7．1 拉伸压缩超静定的概念 （21）
2．7．2 拉伸压缩超静定问题的求
解方法与步骤 （22）
2．8 剪切和挤压的实用计算 （23）
2．8．1 剪切的概念 （23）
2．8．2 剪切的实用计算 （23）
2．8．3 挤压的实用计算 （24）
练习题 （26）
第3章 平面图形的几何性质 （29）
3．1 静矩和形心 （29）
3．1．1 单一截面的静矩和形心 （29）
3．1．2 组合截面的静矩和形心 （30）
3．2 惯性矩和惯性积 （31）
3．2．1 惯性矩 （31）
3．2．2 惯性积 （31）
3．3 平行移轴公式和转轴公式 （33）
3．3．1 平行移轴公式 （33）
3．3．2 转轴公式与主惯性轴简介 （34）
练习题 （35）
第4章 扭转 （37）
4．1 扭转的受力与变形特征 （37）
4．2 外力偶矩的计算及扭矩和扭矩图 （37）
4．2．1 外力偶矩的计算 （38）
4．2．2 扭转内力和扭矩图 （38）
4．3 纯剪切 （40）
4．3．1 薄壁圆筒扭转时的切应力 （40）
4．3．2 切应力互等定理 （41）
4．3．3 剪切胡克定律 （41）
4．4 圆轴扭转时的应力与强度条件 （42）
4．4．1 圆轴扭转时的应力计算 （42）
4．4．2 强度条件 （44）
4．5 圆轴扭转时的变形与刚度条件 （46）
4．5．1 扭转变形公式计算 （46）
4．5．2 刚度条件 （47）
练习题 （49）
第5章 弯曲内力 （52）
5．1 弯曲的概念和实例 （52）
5．2 受弯杆件的简化 （52）
5．2．1 支座的几个基本形式 （53）
5．2．2 载荷的简化 （53）
5．2．3 静定梁的基本形式 （53）
5．3 剪力和弯矩 （54）
5．3．1 剪力和弯矩的概念 （54）
5．3．2 剪力和弯矩的计算 （55）
5．4 剪力方程和弯矩方程及剪力图
和弯矩图 （56）
5．4．1 剪力方程和弯矩方程 （56）
5．4．2 剪力图和弯矩图 （57）
5．5 载荷集度、剪力和弯矩间的关系 （62）
5．5．1 载荷集度、剪力和弯矩间的
微分关系 （62）
5．5．2 利用微分关系作剪力图和弯
矩图 （63）
练习题 （65）
第6章 弯曲应力 （69）
6．1 纯弯曲时的正应力 （69）
6．1．1 纯弯曲的概念 （69）
6．1．2 梁的纯弯曲试验 （69）
6．1．3 纯弯曲时的正应力公式推导 （70）
6．2 横力弯曲时的正应力及弯曲正应力
强度条件 （72）
6．2．1 横力弯曲的正应力 （72）
6．2．2 弯曲正应力强度条件 （73）
6．3 弯曲切应力 （76）
6．3．1 矩形截面梁横截面上的切
应力 （76）
6．3．2 工字形截面梁 （78）
6．3．3 圆形截面梁 （79）
6．4 提高弯曲强度和刚度的措施 （80）
6．4．1 合理安排梁的受力情况 （81）
6．4．2 合理选择梁的截面形状 （81）
练习题 （83）
第7章 弯曲变形 （86）
7．1 弯曲变形简介 （86）
7．1．1 弯曲变形实例 （86）
7．1．2 弯曲变形的概念 （87）
7．2 用积分法求弯曲变形 （87）
7．2．1 挠曲线的微分方程 （87）
7．2．2 用积分法求梁的弯曲变形 （88）
7．3 用叠加法求弯曲变形 （92）
7．3．1 简单载荷作用下的梁的变形
列表 （92）
7．3．2 叠加法的应用 （94）
7．4 简单超静定梁 （95）
7．4．1 静不定梁的概念 （95）
7．4．2 静不定梁的求解步骤 （95）
练习题 （96）
第8章 应力应变分析及强度理论 （100）
8．1 应力状态概述 （100）
8．1．1 应力状态的概念 （100）
8．1．2 应力状态分类 （101）
8．2 二向应力状态分析――解析法 （101）
8．2．1 二向应力状态实例 （101）
8．2．2 二向应力状态分析的解
析法 （104）
8．3 二向应力状态分析――图解法 （108）
8．3．1 应力圆方程 （108）
8．3．2 应力圆的画法与用途 （108）
8．4 三向应力状态 （111）
8．4．1 三向应力状态应力圆绘制 （111）
8．4．2 三向应力状态分析 （113）
8．5 广义胡克定律 （114）
8．5．1 三向一般应力状态单元体的
广义胡克定律 （114）
8．5．2 其他应力状态单元体的广义
胡克定律 （115）
8．6 强度理论 （117）
8．6．1 强度理论概念 （117）
8．6．2 四种强度理论 （119）
练习题 （123）
第9章 组合变形 （127）
9．1 组合变形和叠加原理 （127）
9．1．1 组合变形的概念 （127）
9．1．2 叠加法和叠加原理 （127）
9．2 弯曲与拉伸（或压缩）的组合 （128）
9．2．1 横向力与轴向力共同作用下的弯曲
与拉伸（压缩）组合变形 （128）
9．2．2 偏心拉伸与偏心压缩 （130）
9．3 弯曲与扭转的组合 （132）
9．4 斜弯曲与截面核心 （135）
9．4．1 斜弯曲 （135）
9．4．2 截面核心 （138）
练习题 （140）
第10章 能量法 （143）
10．1 杆件的应变能 （143）
10．1．1 功能原理 （143）
10．1．2 基本变形杆件的应变能 （143）
10．1．3 组合变形杆件的应变能 （145）
10．2 互等定理 （148）
10．3 卡氏定理 （149）
10．4 单位载荷法（莫尔积分） （153）
10．5 计算莫尔积分的图乘法 （157）
练习题 （160）
第11章 动载荷 （164）
11．1 概念 （164）
11．1．1 静载荷 （164）
11．1．2 动载荷 （164）
11．2 构件有加速度时的应力与变形 （165）
11．2．1 理论基础 （165）
11．2．2 构件匀加速度直线运动时
的应力与变形 （165）
11．2．3 构件匀速转动时的应力与
变形 （167）
11．3 构件受冲击时的应力和变形 （169）
11．3．1 理论基础 （169）
11．3．2 竖向冲击 （170）
11．3．3 水平冲击 （171）
练习题 （174）
第12章 压杆稳定 （177）
12．1 压杆稳定的概念 （177）
12．1．1 压杆 （177）
12．1．2 稳定性 （179）
12．1．3 压杆稳定性 （179）
12．2 细长压杆的临界压力 （180）
12．2．1 两端铰支细长压杆的临界
压力 （180）
12．2．2 其他约束条件下细长压杆
的临界压力 （180）
12．3 临界应力与柔度 （182）
12．3．1 临界应力 （182）
12．3．2 柔度 （183）
12．3．3 临界应力总图 （184）
12．4 压杆的稳定校核 （186）
12．5 提高压杆稳定性的措施 （189）
12．5．1 设计合理的截面形状 （189）
12．5．2 减小压杆计算长度 （190）
12．5．3 增大杆端支撑刚度 （190）
12．5．4 合理选择压杆材料 （190）
12．5．5 改善结构布局 （190）
练习题 （191）
附录A 常用材料的力学性能 （194）
附录B 型钢表 （195）
附录C 部分习题参考答案 （204）
参考文献 （211）