工程力学（第三版）

第1章 静力学基本概念及受力图 3
1.1　 静力学基本概念 3
1.2　 静力学基本公理 4
1.3　 约束与约束反力 6
1.3.1　 柔索约束 7
1.3.2　 光滑接触面约束 7
1.3.3　 光滑圆柱铰链约束 8
1.3.4　 固定端约束 9
1.4　 物体的受力分析与受力图 10
1.5 能力训练——液压冲床的受力分析 12
1.6 能力提升 13
习题 13

第2章 平面力系的平衡 16
2.1　 平面汇交力系的合成与平衡 16
2.1.1　 平面汇交力系合成的几何法与平衡的条件 17
2.1.2　 平面汇交力系合成的解析法 18
2.2　 力矩及平面力偶系的平衡 22
2.2.1 　力矩和合力矩定理 22
2.2.2　 平面力偶理论 23
2.2.3　 力线平移定理 25
2.3 　平面任意力系的平衡 26
2.3.1 　平面任意力系向平面内任一点简化 26
2.3.2　 平面任意力系的简化结果分析 27
2.3.3　 平面任意力系的平衡条件和平衡方程 28
2.3.4　 平面平行力系的平衡 30
2.4 　物体系统的平衡 31
2.5　 静定与静不定问题 34
2.6　 考虑摩擦时的平衡问题 34
2.6.1　 滑动摩擦 34
2.6.2　 考虑滑动摩擦时的平衡问题 36
2.6.3　 滚动摩擦 37
2.7 能力训练——塔吊的平衡计算 38
2.8 能力提升 39
习题 40

第3章 空间力系的平衡 45
3.1　 力在空间直角坐标轴上的投影 45
3.1.1　 直接投影法 45
3.1.2　 二次投影法 46
3.2　 力对轴的矩 47
3.3 　空间力系的平衡条件及平衡计算 48
3.3.1　 空间任意力系的平衡条件和平衡方程 48
3.3.2　 空间特殊力系 48
3.4　 物体的重心 50
3.4.1　 重心的概念 50
3.4.2　 重心的坐标 50
3.4.3　 重心位置的实验法 52
3.5 能力训练——传动齿轮的平衡计算 52
3.6 能力提升 53
习题 54

第4章 材料力学基础 56
4.1　 材料力学的任务 56
4.2 　变形固体的基本假设 57
4.3 　内力与应力 58
4.3.1　 内力的概念 58
4.3.2 　截面法 58
4.3.3 　应力的概念 58
4.4　 杆件变形的基本形式 59

第5章 拉压杆承载能力设计 61
5.1　 拉伸和压缩的概念 61
5.2　 轴向拉伸和压缩时的内力 62
5.2.1 　轴力 62
5.2.2　 轴力图 62
5.3　 拉(压)杆横截面上的应力 63
5.4 　拉(压)杆的变形 65
5.4.1　 纵向变形 65
5.4.2　 胡克定律 65
5.4.3　 横向变形 66
5.5 　材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能 67
5.5.1 　材料在拉伸时的力学性能 68
5.5.2　 材料在压缩时的力学性能 71
5.6 　轴向拉伸和压缩的强度计算 72
5.6.1 　许用应力和安全系数 72
5.6.2　 强度计算 73
5.7 能力训练——简易起重机构的承载能力设计 75
5.8 能力提升 76
习题 77

第6章 受剪切连接件承载能力设计 79
6.1　 剪切和挤压的概念 79
6.2　 剪切和挤压的实用计算 80
6.2.1 　剪切实用计算 80
6.2.2　 挤压实用计算 81
6.3　 切应变和剪切胡克定律 82
6.3.1 　切应力互等定理 83
6.3.2 　剪切胡克定律 83
6.4 能力训练——平键承载能力设计 83
6.5 能力提升 85
习题 85

第7章 传动轴承载能力设计 87
7.1　 扭转的概念和外力偶矩的计算 87
7.1.1　 扭转的概念 87
7.1.2 　外力偶矩的计算 88
7.2 　扭矩和扭矩图 88
7.3 　圆轴扭转时的应力 90
7.3.1　 变形几何关系 90
7.3.2　 物理关系 91
7.3.3　 静力关系 91
7.4　 圆轴扭转时的强度计算 92
7.5　 圆轴扭转时的变形与刚度计算 93
7.5.1　 变形计算 93
7.5.2　 圆轴扭转时的刚度计算 94
7.6 能力训练——传动轴承载能力设计 95
7.7 能力提升 96
习题 96

第8章 工程梁承载能力设计 99
8.1　 平面弯曲的概念 99
8.1.1 　平面弯曲 99
8.1.2　 静定梁的基本形式 100
8.1.3 　梁上载荷的简化 100
8.2　 弯曲时的内力——剪力和弯矩 101
8.3　 剪力图和弯矩图 103
8.4　 纯弯曲时横截面上的正应力 106
8.4.1　 纯弯曲的概念 106
8.4.2　 纯弯曲横截面上的正应力 106
8.4.3　 简单截面的惯性矩和抗弯截面模量 109
8.5 　梁的弯曲强度计算 110
8.6　 提高梁的弯曲强度的主要措施 112
8.7　 梁的弯曲变形 114
8.7.1　 梁的挠曲线 114
8.7.2　 挠曲线近似微分方程 114
8.7.3　 用叠加法求梁的弯曲变形 115
8.8　 梁的刚度条件和提高弯曲刚度的措施 117
8.8.1　 梁的刚度条件 117
8.8.2　 提高梁的弯曲刚度的措施 118
8.9 能力训练——行吊大梁弯曲强度设计 118
8.10 能力提升 119
习题 120

第9章 组合变形构件承载能力设计 124
9.1　 应力状态的概念 124
9.1.1 　一点处的应力状态 124
9.1.2 　应力状态的表示方法 125
9.1.3 　应力状态的分类 125
9.2　 强度理论简介 126
9.2.1　 强度理论概述 126
9.2.2 　四种强度理论 126
9.2.3　 强度理论的应用 128
9.3　 组合变形的概念 128
9.4　 拉(压)弯组合时的强度计算 129
9.5　 弯扭组合的强度计算 130
9.6 能力训练——压力机立柱强度校核 134
9.7 能力提升 135
习题 135

第10章 压杆稳定性设计 138
10.1　 压杆稳定的概念 138
10.2 　细长压杆的临界压力——欧拉公式 139
10.2.1 　两端铰支细长压杆的临界压力 139
10.2.2 　其他支撑条件下压杆的临界压力 140
10.3　 压杆的临界应力 141
10.3.1 　临界应力 141
10.3.2 　欧拉公式的适用范围 142
10.3.3 　临界应力的经验公式 142
10.4　 压杆的稳定计算 143
10.4.1　 压杆的稳定计算步骤 143
10.4.2　 提高压杆稳定性的措施 144
10.5 能力训练——自卸车液压杆临界压力计算 145
10.6 能力提升 146
习题 147

第11章 动载荷与疲劳强度概述 149
11.1　 动载荷和交变应力 149
11.2　 材料的疲劳极限及影响因素 152
11.2.1 　疲劳极限 152
11.2.2　 影响疲劳极限的因素及提高疲劳强度的措施 153
11.2.3　 疲劳强度计算 155
习题 156

第12章 有限元法与ANSYS Workbench简介 157
12.1 有限元法基础理论 157
12.1.1 有限元法的概念 157
12.1.2 有限元法的分析步骤 158
12.2 ANSYS Workbench简介 159
12.2.1 ANSYS Workbench软件概述 159
12.2.2 ANSYS Workbench静力分析 160
12.3 有限元分析实例 163
习题 165

附录 166
附录Ⅰ　截面图形的几何性质 166
附录Ⅱ　型钢表 167

参考文献 176