材料力學（簡體書）

《材料力學》為“翻轉課堂”教學模式設計。全書共分11章，主要包括：軸向拉壓和剪切、扭轉、彎曲內力、彎曲應力、彎曲變形、應力狀態和強度理論、組合變形、壓杆穩定、能量法、動載荷和交變應力等內容。《材料力學》充分考慮學生自學的需求，注重材料力學課程與以前所學內容的銜接，語言通俗易懂、合理設置自測題，以節為單位，設置本節導航、例題、小結與習題（部分節沒有習題），隨課程內容需求設置基礎測試。本節導航中有思維導圖，隨著內容的講解，有拓展閱讀和討論內容，方便讀者開拓視野與思路。可掃封底二維碼互動交流。
本書適用於土木類、機械類專業高等院校教學用書。

趙國華，副教授，濟南大學，力學部副主任，濟南大學教師發展專家組成員，校督導組成員。主要講授理論力學、材料力學、工程力學、有限元法等力學類課程，自1995年至圖書出版時講授力學類課程已有25年時間，教學經驗豐富，完成了理論力學校級優質課建設、材料力學校級精品課建設、濟南大學百門課程教改項目：有限元法等教改項目，趙國華的課程改革深受學生喜愛，多次獲得濟南大學本科教學貢獻獎等，還獲得全國基礎力學青年教師講課比賽二等獎。

《材料力學》這本書是作者多年教學經驗、教學改革的總結與體現。作為曾經學習材料力學的學生，知道學習的困難。拿到《材料力學》趙國華老師的書稿拜讀後，感覺像有老師在身邊親切講授，語言輕鬆活潑，不斷強調已經學過的知識，鞏固；結構設計合理，按節佈置學習起來也沒有太多壓力，邊講還設置了基礎測試題，能直接對剛學過的知識回顧是否掌握；拓展閱讀、隨處可見的討論能擴展知識的邊緣；小結與習題能檢測是否掌握了所學知識。充分體現“以學生為導向”，非常適合學生自學，也非常適合翻轉課堂教師來使用設計。金課的標準是“高階性、創新性、挑戰度”，在這本書可以得到體現。

期待您會愛上這本書，能夠有效地幫助到您的學習與教學，祝您成為材料力學這門課程的學霸！

第1章緒論

1.1材料力學的相關概念和基本假設 / 1

本節導航 / 1

1.1.1什麼是材料力學？ / 1

1.1.2材料力學的研究對象 / 2

1.1.3材料力學的研究任務 / 3

1.1.4材料力學的基本假設 / 5

小結 / 8

1.2構件的外力和內力 / 9

本節導航 / 9

1.2.1外力 / 9

1.2.2內力和截面法 / 10

1.2.3應力 / 12

1.2.4內力和應力的關係 / 13

小結 / 14

習題 / 14

1.3構件的變形 / 15

本節導航 / 15

1.3.1構件的微觀變形 / 15

1.3.2杆的宏觀變形 / 17

小結 / 19

習題 / 19



第2章軸向拉壓和剪切

軸向拉壓杆的概念和實例 / 20

2.1軸向拉壓杆的內力和內力圖 / 21

本節導航 / 21

2.1.1軸向拉壓杆橫截面內力 / 22

2.1.2軸向拉壓杆的內力圖――軸力圖 / 23

小結 / 25

習題 / 25

2.2軸向拉壓杆的應力 / 26

本節導航 / 26

2.2.1軸向拉壓杆的變形規律 / 27

2.2.2軸向拉壓杆橫截面的應力 / 27

2.2.3聖維南原理 / 28

2.2.4軸向拉壓杆斜截面上的應力 / 32

小結 / 34

習題 / 34

2.3材料在拉壓時的力學性能 / 35

本節導航 / 35

2.3.1低碳鋼在拉伸時的力學性能 / 36

2.3.2低碳鋼在壓縮時的力學性能 / 41

2.3.3鑄鐵拉伸和壓縮時的力學性能 / 42

小結 / 44

習題 / 44

2.4軸向拉壓杆的強度 / 45

本節導航 / 45

2.4.1安全因數和許用應力 / 45

2.4.2軸向拉壓杆的強度條件 / 46

2.4.3應力集中對強度的影響 / 47

小結 / 50

習題 / 50

2.5軸向拉壓杆的變形 / 51

本節導航 / 51

2.5.1軸向拉壓杆線應變的計算 / 52

2.5.2軸向拉壓杆縱向變形的計算 / 52

2.5.3軸向拉壓杆橫向應變的計算 / 53

2.5.4求解位移的能量法 / 57

小結 / 60

習題 / 61

2.6拉壓超靜定問題 / 62

本節導航 / 62

2.6.1超靜定問題的概念 / 62

2.6.2超靜定問題解法舉例 / 63

小結 / 63

2.6.3溫度應力問題 / 65

2.6.4裝配應力 / 66

小結 / 68

習題 / 68

2.7剪切和連接部分的計算 / 69

本節導航 / 69

2.7.1剪切的實用計算 / 70

2.7.2擠壓的實用計算 / 71

2.7.3被連接件的淨斷面校核 / 72

小結 / 75

習題 / 75



第3章扭轉

扭轉的概念和實例 / 76

3.1扭轉內力和內力圖 / 77

本節導航 / 77

3.1.1傳動軸扭力偶矩的計算 / 78

3.1.2軸的內力 / 78

3.1.3軸的內力圖 / 79

小結 / 81

習題 / 81

3.2薄壁圓筒的扭轉 / 82

本節導航 / 82

3.2.1薄壁圓筒的相關參數 / 82

3.2.2薄壁圓筒扭轉時的變形特點 / 83

3.2.3薄壁圓筒扭轉時的應力特點 / 84

3.2.4橫截面切應力和扭矩（扭力偶）的關係 / 85

3.2.5剪切胡克定律的測定 / 86

小結 / 87

3.3等直圓軸扭轉時的應力 / 87

本節導航 / 87

3.3.1等直圓軸扭轉時的切應力公式 / 88

3.3.2圓軸切應力強度 / 92

小結 / 94

習題 / 94

3.4圓軸扭轉時的變形 / 95

本節導航 / 95

3.4.1圓軸扭轉變形計算的基礎 / 95

3.4.2圓軸的扭轉變形 / 96

3.4.3圓軸扭轉的剛度條件 / 96

3.4.4計算圓軸變形的能量法 / 99

習題 / 102

3.5矩形截面杆的自由扭轉 / 103

本節導航 / 103

3.5.1自由扭轉和約束扭轉 / 103

3.5.2矩形截面杆自由扭轉的應力和變形 / 104

習題 / 106



第4章彎曲內力

4.1彎曲內力概述 / 107

本節導航 / 107

4.1.1彎曲變形的概念 / 107

4.1.2彎曲變形的實例 / 108

4.1.3對稱彎曲的概念 / 109

4.1.4梁力學模型的簡化 / 109

4.2梁的內力和內力圖 / 112

本節導航 / 112

4.2.1梁的內力 / 112

4.2.2梁的內力圖 / 115

小結 / 118

習題 / 118

4.3梁內力圖的簡易畫法 / 119

本節導航 / 119

4.3.1載荷集度、剪力與彎矩間的微分關係 / 119

4.3.2微分關係的應用 / 120

4.3.3內力圖規律小結 / 122

小結 / 126

習題 / 126

4.4平面剛架和曲杆的內力 / 127

本節導航 / 127

4.4.1平面剛架的內力及符號規定 / 128

4.4.2平面曲杆的內力及符號規定 / 128

小結 / 130

習題 / 130



第5章彎曲應力

5.1彎曲正應力公式 / 131

本節導航 / 131

5.1.1純彎曲的概念 / 132

5.1.2純彎曲時的正應力 / 132

小結 / 136

習題 / 137

5.2彎曲正應力公式的應用 / 137

本節導航 / 137

5.2.1彎曲正應力公式的討論和推廣 / 137

5.2.2對稱彎曲梁的正應力強度條件 / 140

小結 / 143

習題 / 143

5.3彎曲切應力強度條件 / 145

本節導航 / 145

5.3.1對稱彎曲的切應力 / 145

5.3.2彎曲正應力和彎曲切應力的比較 / 148

5.3.3梁的切應力強度條件 / 149

小結 / 151

習題 / 151

5.4提高彎曲強度的措施 / 152

本節導航 / 152

5.4.1提高彎曲強度的措施 / 153

5.4.2材料力學性能的利用 / 155

5.4.3採用等強度梁 / 156

小結 / 158

習題 / 158

5.5彎曲中心 / 159

本節導航 / 159

5.5.1彎曲中心的概念 / 159

5.5.2彎曲中心的確定 / 161

小結 / 164

習題 / 164



第6章彎曲變形

6.1彎曲變形的基本概念和基本方程 / 166

本節導航 / 166

6.1.1彎曲變形的相關概念 / 167

6.1.2彎曲變形的基本方程 / 168

小結 / 169

6.2積分法求彎曲變形 / 169

本節導航 / 169

6.2.1撓曲線近似微分方程的積分 / 170

6.2.2積分常數的確定 / 170

小結 / 175

習題 / 175

6.3疊加法求彎曲變形 / 176

本節導航 / 176

6.3.1疊加法的概念 / 176

6.3.2載荷疊加法 / 176

6.3.3變形疊加法 / 181

小結 / 182

習題 / 182

6.4梁變形的應用 / 183

本節導航 / 183

6.4.1梁的剛度條件 / 184

6.4.2提高梁剛度的措施 / 185

6.4.3超靜定梁 / 186

小結 / 188

習題 / 188



第7章應力狀態和強度理論

7.1應力狀態的概念 / 189

本節導航 / 189

7.1.1應力狀態的概念 / 190

7.1.2主單元體和主應力的概念 / 190

7.1.3一點應力狀態的確定 / 191

7.1.4二向應力狀態實例――薄壁壓力容器 / 192

7.1.5三向應力狀態實例 / 194

小結 / 194

習題 / 194

7.2二向應力狀態分析的解析法 / 195

本節導航 / 195

7.2.1二向應力狀態的一般形式 / 195

7.2.2任意截面應力的確定 / 196

7.2.3正應力的極值――主應力 / 197

7.2.4主應力的應用――主應力跡線 / 201

小結 / 202

習題 / 202

7.3二向應力狀態分析的圖解法 / 204

本節導航 / 204

7.3.1應力圓（莫爾圓）的繪製 / 204

7.3.2應力圓的應用 / 205

小結 / 209

習題 / 209

7.4三向應力狀態基礎 / 210

本節導航 / 210

7.4.1空間應力狀態的求解方法 / 211

7.4.2空間應力狀態的兩個重要結論 / 212

小結 / 213

習題 / 213

7.5點的變形分析 / 214

本節導航 / 214

7.5.1各向同性材料的廣義胡克定律 / 214

7.5.2單元體的體積改變和形狀改變 / 219

小結 / 222

習題 / 223

7.6強度理論 / 224

本節導航 / 224

7.6.1強度理論的概念和類型 / 225

7.6.2四種經典的強度理論 / 226

7.6.3強度理論的統一形式 / 227

7.6.4各種強度理論的適用條件 / 228

小結 / 232

習題 / 232



第8章組合變形

8.1組合變形的概念 / 234

本節導航 / 234

8.1.1組合變形的概念 / 234

8.1.2解決組合變形問題的一般方法：疊加法 / 235

小結 / 237

8.2雙對稱彎曲 / 237

本節導航 / 237

8.2.1雙對稱彎曲的概念 / 238

8.2.2雙對稱彎曲橫截面的應力和強度條件 / 238

8.2.3雙對稱彎曲的變形和剛度條件 / 240

小結 / 242

習題 / 242

8.3扭彎組合變形 / 243

本節導航 / 243

8.3.1扭彎組合變形實例 / 243

8.3.2外力分析和變形分解 / 244

8.3.3內力分析 / 244

8.3.4應力分析 / 244

8.3.5強度校核 / 245

8.3.6強度問題的進一步討論 / 245

小結 / 249

習題 / 249

8.4拉彎組合變形 / 250

本節導航 / 250

8.4.1拉彎組合變形實例 / 251

8.4.2變形分解 / 251

8.4.3內力分析 / 252

8.4.4應力分析 / 252

8.4.5強度問題 / 252

小結 / 255

習題 / 255

8.5偏心壓縮和截面核心 / 256

本節導航 / 256

8.5.1偏心壓縮柱橫截面應力 / 256

8.5.2偏心壓縮柱的截面核心 / 258

小結 / 261

習題 / 261



第9章壓杆穩定

9.1壓杆穩定的概念 / 263

本節導航 / 263

9.1.1平衡穩定性的概念 / 263

9.1.2壓杆穩定的概念 / 264

9.2理想壓杆的臨界力計算 / 265

本節導航 / 265

9.2.1兩端鉸支理想細長壓杆的臨界力 / 265

9.2.2不同杆端約束下細長杆臨界力的歐拉公式 / 266

小結 / 269

習題 / 269

9.3壓杆的穩定計算 / 270

本節導航 / 270

9.3.1臨界應力的歐拉公式 / 270

9.3.2臨界應力總圖 / 271

9.3.3壓杆的穩定校核 / 272

小結 / 280

習題 / 280

9.4壓杆穩定的合理設計 / 282

本節導航 / 282

9.4.1壓杆穩定性設計的依據 / 282

9.4.2提高壓杆穩定性的措施 / 282

小結 / 284



第10章能量法

10.1應變能和卡式第一定理 / 285

本節導航 / 285

10.1.1線彈性體的外力功和應變能 / 285

10.1.2非線性彈性體的外力功和應變能 / 288

10.1.3應變能的特點 / 289

10.1.4卡式第一定理 / 290

小結 / 294

習題 / 294

10.2餘能和卡式第二定理 / 295

本節導航 / 295

10.2.1彈性體餘功和餘能的概念 / 295

10.2.2彈性體的余能定理 / 296

10.2.3線彈性體的卡式第二定理 / 297

小結 / 300

習題 / 300



第11章動載荷和交變應力

11.1構件的慣性載荷 / 302

本節導航 / 302

11.1.1構件在加速平移時的動載荷 / 302

11.1.2構件在轉動時產生的動載荷 / 305

小結 / 306

習題 / 307

11.2構件的衝擊載荷 / 307

本節導航 / 307

11.2.1衝擊問題的概念和假設 / 308

11.2.2典型衝擊問題舉例 / 309

小結 / 313

習題 / 313

11.3交變應力和疲勞破壞 / 315

本節導航 / 315

11.3.1交變應力的概念 / 315

11.3.2疲勞破壞 / 317

11.3.3材料的疲勞強度 / 318

11.3.4構件的疲勞強度校核 / 319

11.3.5鋼結構構件及其連接的疲勞計算 / 321

小結 / 324

習題 / 324



附錄

附錄Ⅰ截面的幾何性質 / 326

本節導航 / 326

Ⅰ.1截面的面積矩 / 326

Ⅰ.2平行移軸公式和轉軸公式 / 332

小結 / 336

習題 / 336

附錄Ⅱ型鋼表 / 338

Ⅱ.1等邊角鋼截面尺寸、截面面積、理論重量及截面特性（GB/T 706―2016） / 338

Ⅱ.2不等邊角鋼截面尺寸、截面面積、理論重量及截面特性（GB/T 706―2016） / 342

Ⅱ.3工字鋼截面尺寸、截面面積、理論重量及截面特徵（GB/T 706―2016） / 346

Ⅱ.4槽鋼截面尺寸、截面面積、理論重量及截面特性（GB/T 706―2016） / 348



參考文獻