工程力學(第3版)（簡體書）

本書在第二版的基礎上，根據新工科建設的要求和線上線下混合式教學的需要修訂而成。全書內容分為靜力學、材料力學和剛體動力學三篇，共18章。為加深對書中內容的理解，本書設置了大量的思考題、習題，以及部分習題參考答案，並結合現代化手段，融入主要知識點講解視頻，讀者可掃描書中二維碼觀看。

目錄



緒論 1



第1篇 靜力學



第1章 靜力學的基本知識和物體的受力分析 6



1.1 力學基本概念 6



1.1.1 力的概念 6



1.1.2 力系與平衡力系 7



1.1.3 力的投影 7



1.1.4 剛體的概念 8



1.1.5 力矩的概念 8



1.1.6 力偶的概念及性質 10



1.2 靜力學基本原理 12



1.2.1 力的平行四邊形法則 12



1.2.2 二力平衡公理 13



1.2.3 加減平衡力系公理 13



1.2.4 作用和反作用公理 15



1.3 約束和約束力及物體的受力分析 15



1.3.1 基本概念 15



1.3.2 常見約束及其約束力 16



1.3.3 物體的受力分析和受力圖 20



本章小結 23



思考題 23



習題 25



第2章 平面力系 28



2.1 平面匯交力系 28



2.1.1 平面匯交力系合成和平衡的幾何法 28



2.1.2 平面匯交力系合成和平衡的解析法 31



2.2 平面力偶系 33



2.2.1 平面力偶系的合成 33



2.2.2 平面力偶系的平衡 34



2.3 平面任意力系 35



2.3.1 平面任意力系的簡化 35



2.3.2 合力矩定理 36



2.3.3 平面任意力系的平衡條件 38



2.4 物體系統的平衡 41



2.4.1 靜定與靜不定的概念 41



2.4.2 物體系統的平衡分析 42



*2.5 考慮摩擦的平衡問題 45



2.5.1 摩擦的概念及分類 45



2.5.2 摩擦力的計算 46



2.5.3 摩擦角和自鎖現象 47



2.5.4 考慮摩擦的平衡問題分析 48



本章小結 49



思考題 50



習題 51



第3章 空間力系 56



3.1 空間匯交力系 56



3.1.1 力在空間直角坐標軸上的投影 56



3.1.2 空間匯交力系的合成與平衡 57



3.2 力對點之矩和力對軸之矩 59



3.2.1 力對點之矩 59



3.2.2 力對軸之矩 60



3.2.3 力對點之矩與力對該軸之矩的關係 61



3.3 空間力偶系 62



3.3.1 空間力偶 62



3.3.2 空間力偶系的合成與平衡條件 63



3.4 空間任意力系的簡化 64



3.4.1 空間任意力系向一點簡化 64



3.4.2 空間任意力系簡化結果的分析 65



3.5 空間力系的平衡方程 66



*3.6 重心 67



3.6.1 重心的概念及坐標公式 68



3.6.2 確定物體重心的方法 69



本章小結 71



思考題 71



習題 72



第2篇 材料力學



第4章 材料力學概述 75



4.1 材料力學的任務和研究對象 75



4.1.1 材料力學的任務 75



4.1.2 材料力學的研究對象 76



4.2 材料的基本假定 76



4.2.1 均勻連續性假定 77



4.2.2 各向同性假定 77



4.2.3 小變形假定 77



4.3 杆件變形的基本形式 77



4.3.1 軸向拉伸或壓縮 78



4.3.2 剪切 78



4.3.3 扭轉 78



4.3.4 平面彎曲 78



4.4 彈性杆件的內力與截面法 78



4.5 杆件基本變形的內力 80



4.5.1 軸向拉伸和壓縮 80



4.5.2 扭轉 81



4.5.3 平面彎曲 82



4.6 應力與應變的概念 84



4.6.1 應力的概念 84



4.6.2 應變的概念 85



本章小結 85



思考題 86



習題 87



第5章 軸向拉伸和壓縮 88



5.1 杆件軸向拉壓的概念與軸力圖 88



5.1.1 杆件軸向拉壓的概念與實例 88



5.1.2 拉、壓杆的軸力與軸力圖 89



5.2 拉壓杆橫截面上的應力 89



5.3 材料的力學性質 90



5.3.1 實驗設備與試件 90



5.3.2 低碳鋼拉伸時的力學性質 91



5.3.3 鑄鐵拉伸時的力學性質 93



5.3.4 其他材料拉伸時的力學性能 93



5.3.5 材料在壓縮時的力學性能 94



5.3.6 安全因數與許用應力 95



5.4 拉壓杆的強度條件 96



5.5 直杆拉伸和壓縮時的變形 99



5.5.1 軸向變形、胡克定律 99



5.5.2 橫向變形、橫向線應變和泊松比 100



5.6 簡單的拉壓靜不定問題 103



5.6.1 靜不定問題的概念與解法 103



5.6.2 裝配應力 104



5.6.3 溫度應力 105



本章小結 106



思考題 106



習題 108



第6章 剪切與擠壓 111



6.1 剪切與擠壓的概念 111



6.2 剪切與擠壓的工程實用計算 112



6.2.1 剪切的實用計算 112



6.2.2 擠壓的實用計算 113



6.3 連接件的剪切與擠壓強度計算算例 113



本章小結 116



思考題 116



習題 117



第7章 圓軸扭轉 119



7.1 圓軸扭轉概念與扭矩圖 119



7.1.1 圓軸扭轉概念與實例 119



7.1.2 外力偶矩計算 120



7.1.3 圓軸扭轉時的扭矩圖 120



7.2 扭轉的基本理論 121



7.2.1 薄壁圓筒的扭轉 121



7.2.2 切應力互等定理 122



7.2.3 剪切胡克定律 123



7.3 圓軸扭轉時橫截面上的應力與變形 123



7.3.1 橫截面上的應力 123



7.3.2 圓軸扭轉的變形 126



7.3.3 極慣性矩和抗扭截面係數 126



7.4 圓軸扭轉的強度和剛度計算 127



7.4.1 圓軸扭轉的強度條件 127



7.4.2 圓軸扭轉的剛度條件 128



本章小結 130



思考題 130



習題 132



第8章 平面彎曲 134



8.1 彎曲的概念 134



8.1.1 平面彎曲的概念與實例 134



8.1.2 梁的簡化及靜定梁的分類 134



8.2 平面彎曲時梁的內力――剪力和彎矩 135



8.2.1 畫內力圖的基本方法 135



8.2.2 畫內力圖的簡便方法 138



8.3 彎曲應力和強度計算 140



8.3.1 梁橫截面上的正應力 140



8.3.2 梁的正應力強度條件和強度計算 144



*8.3.3 彎曲切應力簡介 147



8.4 梁的位移分析與剛度計算 153



8.4.1 梁變形的基本概念 154



8.4.2 積分法求梁的位移 154



8.4.3 疊加法求梁的位移 159



8.4.4 梁的剛度計算 159



8.5 簡單的靜不定梁 161



8.6 提高梁抗彎能力的措施 162



8.6.1 提高梁強度的措施 163



8.6.2 提高梁剛度的措施 166



本章小結 167



思考題 168



習題 169



第9章 應力狀態與強度理論 174



9.1 引言 174



9.1.1 應力狀態的概念 174



9.1.2 應力狀態的研究方法 174



9.1.3 應力狀態的分類 175



9.2 平面應力狀態 175



9.2.1 任意斜截面的應力 175



9.2.2 主應力 176



*9.2.3莫爾應力圓簡介 178



9.3 空間應力狀態與廣義胡克定律 181



9.3.1 空間應力狀態的概念和實例 181



9.3.2 一點的大正應力和大切應力 182



9.3.3 廣義胡克定律 183



9.4 強度理論的基本概念 186



9.5 常用強度理論 186



9.5.1 大拉應力理論 186



9.5.2 大伸長線應變理論 187



9.5.3 大切應力理論 187



9.5.4 形狀改變比能理論 188



*9.5.5 莫爾強度理論簡介 189



本章小結 190



思考題 190



習題 191



第10章 組合變形 193



10.1 組合變形概述 193



10.2 拉伸(壓縮)與彎曲的組合變形 194



10.2.1 杆件同時承受軸向載荷和橫向載荷 194



10.2.2 偏心拉壓 195



10.3 彎曲和扭轉組合變形的強度計算 197



*10.4 斜彎曲 200



本章小結 205



思考題 205



習題 206



第11章 壓杆穩定 210



11.1 壓杆穩定性的概念 210



11.1.1 平衡的穩定性 211



11.1.2 壓杆的穩定性 211



11.2 細長壓杆的臨界載荷和歐拉公式 212



11.2.1 兩端鉸支細長壓杆的臨界載荷 212



11.2.2 其他約束情況下細長壓杆的臨界載荷 213



11.3 壓杆的分類和臨界應力總圖 214



11.3.1 臨界應力與柔度的概念 214



11.3.2 歐拉公式的適用範圍 214



11.3.3 臨界應力總圖 215



11.3.4 壓杆的穩定性計算 218



11.4 提高壓杆穩定性的措施 218



本章小結 220



思考題 220



習題 221



第12章 交變應力與疲勞強度 223



12.1 交變應力及其描述 223



12.1.1 交變應力 223



12.1.2 有關交變應力的基本概念 224



12.1.3 幾種典型的交變應力 224



12.2 疲勞的概念與材料的疲勞極限 225



12.2.1 疲勞 225



12.2.2 材料的疲勞極限與應力-壽命曲線 226



12.3 影響疲勞極限的主要因素 227



12.3.1 應力集中對疲勞極限的影響 227



12.3.2 構件尺寸對疲勞極限的影響 227



12.3.3 表面加工質量對疲勞極限的影響 227



12.3.4 其他因素對疲勞極限的影響 228



本章小結 228



思考題 228



習題 229



第13章 能量原理 230



13.1 引言 230



13.2 功能原理 230



13.2.1 常力功和變力功 230



13.2.2 杆件的應變能 231



13.2.3 功能原理的應用 234



13.3 虛功原理與莫爾定律 235



13.3.1 虛功和虛功原理 235



13.3.2 莫爾定理及其應用 237



13.4 卡氏第二定理 240



13.4.1 卡氏第二定理的推導 240



13.4.2 卡氏第二定理的應用 242



13.5 互等定理 244



13.6 衝擊問題 245



13.6.1 垂直落體衝擊問題 246



13.6.2 水平衝擊問題 247



13.6.3 突然刹車問題 248



本章小結 250



思考題 251



習題 252



第3篇 剛體動力學



第14章 運動學基礎 256



14.1 點的運動分析 256



14.1.1 描述點的運動的矢量法 256



14.1.2 描述點的運動的直角坐標法 257



14.1.3 描述點的運動的弧坐標法 25