本書是普通高等教育機電類系列教材和“十三五”江蘇省高等學(xué)校重點教材,按60~72學(xué)時的教學(xué)要求編寫。
全書共有十二章。各章內(nèi)容包括緒論、桿件的內(nèi)力分析、桿件橫截面上的應(yīng)力分析、桿件的變形計算、材料力學(xué)性能及實驗應(yīng)力分析基礎(chǔ)、應(yīng)力狀態(tài)分析、桿類構(gòu)件靜力學(xué)設(shè)計、組合變形、壓桿穩(wěn)定、能量方法初步、簡單靜不定問題、動載荷。每章后面均附有思考題和習(xí)題,各章附有例題講解視頻,并配有全課程視頻。
本書可作為普通高校機電類各專業(yè)教材,也可作為非機電類專業(yè)(如土木、水利、巖土等)的教材,同時也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。
本書自第1版出版發(fā)行以來已有二十余年,為多所高校所使用,得到了廣大讀者的熱烈歡迎。使用本書的高校通過數(shù)年來的教學(xué)實踐,對本書提出了不少合理化建議,指出所存在的問題和缺陷,在此表示衷心的感謝。
2020年,教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》,全面推進高校課程思政建設(shè),對專業(yè)課教材的內(nèi)容提出了新的要求。專業(yè)課要融入課程思政元素,實現(xiàn)立德樹人!坝恕毕取坝隆保⒅貍鞯朗跇I(yè)解惑、育人育才的有機統(tǒng)一,積極引導(dǎo)當(dāng)代學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀。
隨著我國高等教育,特別是高等工程教育的迅猛發(fā)展,我國在2016年成為第18個《華盛頓協(xié)議》的正式成員,工程教育專業(yè)認證“以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”的理念已經(jīng)深入人心。教材需要秉持持續(xù)改進的理念,以學(xué)生能力達成為目標(biāo),體現(xiàn)課程教學(xué)的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。
為此,從2020年3月始,編者對本書開展了升級修訂工作。第2版在保持第1版基本體系的基礎(chǔ)上,結(jié)合課程思政、工程教育專業(yè)認證的要求,對教材章節(jié)編排次序、內(nèi)容、教材例題、圖形、習(xí)題等做了修訂和改進,并結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展,制作例題講解視頻。例如,將復(fù)雜情況下的內(nèi)力、應(yīng)力、變形問題合并到第八章組合變形進行系統(tǒng)性講解;將原第十一章動載荷和第十二章交變應(yīng)力進行了整合;對全書所有圖形進行了重新繪制,使教材圖形更貼近工程實際,更易于理解。本書還將進一步建設(shè)完善電子資源,為使用本書進行在線課程教學(xué)、混合式課程教學(xué)提供方便。
本書是普通高等教育機電類規(guī)劃教材,按照60~72學(xué)時的教學(xué)要求編寫,在實際教學(xué)活動中,可應(yīng)用于48~64學(xué)時課堂教學(xué)。參與第2版編寫和修訂的有周建方、龔俊杰、樓力律、張迅煒、梁峰、戴隆超、蔡偉和王玨。本書由河海大學(xué)朱炳麒主審。
本書是在第1版良好的基礎(chǔ)上修訂的,在此,特別感謝第1版編者唐國興、高建和、胡友安、陳啟東、佘斌。
本書力求能夠適應(yīng)我國高等教育的發(fā)展趨勢,滿足各類工科專業(yè)的教學(xué)實際需求。由于編者水平所限,書中缺點和錯誤在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
本書的編寫和修訂獲得江蘇省高校重點教材立項支持以及機械工業(yè)出版社一如既往的支持,在此表示衷心感謝。
編者
2021年3月
材料力學(xué)是一門古老的學(xué)科,已形成了自己傳統(tǒng)的體系和內(nèi)容,相關(guān)教材和書籍也不下幾十種。因此,本書如何推陳出新,以新思想、新體系、新面孔出現(xiàn)在讀者面前,是我們一直努力在做的和想要達到的。
與現(xiàn)有材料力學(xué)教材相比,本書的特點是:
1.在體系上,與傳統(tǒng)的按照基本變形編排章節(jié)的方式不同,本書采取內(nèi)力分析、應(yīng)力應(yīng)變分析、材料力學(xué)性能測試和桿件設(shè)計這樣的編排順序。一方面可以與理論力學(xué)銜接得更緊密,內(nèi)容更緊湊,不重復(fù),節(jié)省學(xué)時,而且前后呼應(yīng),后面的內(nèi)容可以對前面的知識起到鞏固復(fù)習(xí)作用;另一方面,這樣的編排順序也與分析解決實際問題的思路一致,有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
2.在每章內(nèi)容編排上,則由基本變形到組合變形再到綜合,循序漸進,由淺入深,既照顧了大多數(shù)讀者,也照顧了學(xué)有余力、想進一步學(xué)習(xí)繼續(xù)深造的讀者;同時也便于教師根據(jù)教學(xué)要求和學(xué)時數(shù)取舍內(nèi)容。
3.根據(jù)“淺、寬、精、新、用”的原則,適當(dāng)增加了一些新知識、新內(nèi)容,如復(fù)合材料、斷裂力學(xué)、材料的塑性性質(zhì)等。這些內(nèi)容在工程實際中經(jīng)常會碰到,有必要做一些介紹。將其分散到各有關(guān)章節(jié)中,作為一些內(nèi)容的延伸,自然而然地引出,點到為止。以概率論為基礎(chǔ)的可靠度設(shè)計法現(xiàn)已在結(jié)構(gòu)工程中廣泛應(yīng)用,書中也做了介紹。
本書是普通高等教育機電類系列教材,按60~72學(xué)時的教學(xué)要求編寫。參加編寫的有周建方、高建和、唐國興、胡友安、龔俊杰、陳啟東、佘斌。由周建方主編負責(zé)統(tǒng)稿,高建和、唐國興擔(dān)任副主編。
本書由南京航空航天大學(xué)吳永端教授擔(dān)任主審。吳教授認真細致地審閱了全書,提出了許多寶貴的意見和建議,使本書增色不少;在統(tǒng)稿過程中,周美英、吳國松兩同志做了許多工作,在此一并表示衷心的感謝。
本書力求立題新穎,體系出新,取材廣泛,文字精練,但由于編者水平所限,是否能達到目的,還有待廣大讀者評判。書中缺點和錯誤也在所難免,敬請大家批評指正。
編者
2001年10月
第2版前言
第1版前言
章緒論1
節(jié)變形固體及其理想化1
第二節(jié)構(gòu)件的基本類型2
第三節(jié)桿件變形的基本形式4
第四節(jié)材料力學(xué)的研究對象和
任務(wù)5
第五節(jié)材料力學(xué)簡史7
第六節(jié)材料力學(xué)課程目標(biāo)與能力
培養(yǎng)10
思考題11
第二章桿件的內(nèi)力分析12
節(jié)內(nèi)力與截面法12
第二節(jié)直桿軸向拉伸或壓縮時的內(nèi)力
及內(nèi)力圖14
第三節(jié)直桿扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力及
內(nèi)力圖16
第四節(jié)梁彎曲時的內(nèi)力及
內(nèi)力圖19
第五節(jié)曲桿、剛架的內(nèi)力及
內(nèi)力圖29
思考題31
習(xí)題32
第三章桿件橫截面上的應(yīng)力
分析38
節(jié)應(yīng)力、應(yīng)變及其相互
關(guān)系38
第二節(jié)直桿軸向拉伸或壓縮時
橫截面上的正應(yīng)力40
第三節(jié)圓截面軸扭轉(zhuǎn)時橫截面
上的切應(yīng)力43
第四節(jié)矩形截面桿扭轉(zhuǎn)時橫截面
上的切應(yīng)力49
第五節(jié)梁純彎曲時橫截面上的
正應(yīng)力50
第六節(jié)梁橫力彎曲時橫截面上的
應(yīng)力55
思考題62
習(xí)題63
第四章桿件的變形計算67
節(jié)桿件的軸向變形67
第二節(jié)圓截面桿件的扭轉(zhuǎn)變形70
第三節(jié)梁的彎曲變形、撓曲線近似
微分方程71
第四節(jié)用積分法求梁的彎曲
變形73
第五節(jié)用疊加法求梁的彎曲
變形76
思考題80
習(xí)題80
第五章材料力學(xué)性能及實驗應(yīng)力
分析基礎(chǔ)85
節(jié)材料拉伸時的力學(xué)性能85
第二節(jié)材料壓縮時的力學(xué)性能89
第三節(jié)材料的塑性性質(zhì)和殘余
應(yīng)力90
第四節(jié)電測法的原理與應(yīng)用93
思考題96
第六章應(yīng)力狀態(tài)分析97
節(jié)應(yīng)力狀態(tài)的概念97
第二節(jié)二向應(yīng)力狀態(tài)分析的
解析法98
第三節(jié)二向應(yīng)力狀態(tài)分析的
圖解法103
第四節(jié)三向應(yīng)力狀態(tài)與廣義胡克
定律108
第五節(jié)平面應(yīng)變狀態(tài)分析114
第六節(jié)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能
密度117
思考題119
習(xí)題120
材料力學(xué)第2版目錄第七章桿類構(gòu)件靜力學(xué)設(shè)計125
節(jié)失效與失效判據(jù)125
第二節(jié)基本變形狀態(tài)下桿件強度
計算126
第三節(jié)基本變形狀態(tài)下桿件剛度
計算133
第四節(jié)連接件的強度計算136
第五節(jié)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強度理論
與設(shè)計準則140
第六節(jié)提高桿件強度和剛度的
措施147
第七節(jié)構(gòu)件中含裂紋時的斷裂設(shè)計
準則152
第八節(jié)復(fù)合材料的力學(xué)性能與強度
設(shè)計準則154
第九節(jié)桿件強度計算的可靠度
方法158
思考題162
習(xí)題163
第八章組合變形173
節(jié)組合變形與疊加原理173
第二節(jié)拉伸(壓縮)與彎曲組合
變形174
第三節(jié)斜彎曲180
第四節(jié)彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形186
第五節(jié)組合變形綜合問題190
思考題197
習(xí)題197
第九章壓桿穩(wěn)定204
節(jié)壓桿穩(wěn)定的概念204
第二節(jié)細長壓桿的臨界力205
第三節(jié)臨界應(yīng)力總圖208
第四節(jié)壓桿穩(wěn)定的靜力學(xué)設(shè)計213
第五節(jié)其他形式構(gòu)件的穩(wěn)定
問題218
思考題218
習(xí)題220
第十章能量方法初步223
節(jié)桿件的應(yīng)變能計算223
第二節(jié)功的互等定理與位移互等
定理227
第三節(jié)卡氏第二定理229
第四節(jié)莫爾定理及圖乘法231
思考題238
習(xí)題239
第十一章簡單靜不定問題244
節(jié)靜不定的基本概念244
第二節(jié)拉壓靜不定與扭轉(zhuǎn)靜
不定245
第三節(jié)靜不定梁252
第四節(jié)用力法求解靜不定結(jié)構(gòu)254
第五節(jié)靜不定綜合問題257
思考題261
習(xí)題263
第十二章動載荷270
節(jié)慣性載荷作用下的動應(yīng)力與
動變形270
第二節(jié)沖擊載荷作用下的應(yīng)力、
變形與沖擊韌度273
第三節(jié)振動載荷作用下的應(yīng)力與
變形278
第四節(jié)交變應(yīng)力的基本概念281
第五節(jié)材料的持久極限283
第六節(jié)提高構(gòu)件疲勞強度的
措施290
思考題291
習(xí)題291
附錄A平面圖形的幾何性質(zhì)295
節(jié)靜矩與形心295
第二節(jié)慣性矩與慣性積297
第三節(jié)平行移軸公式301
第四節(jié)轉(zhuǎn)軸公式303
第五節(jié)主慣性軸與主慣性矩304
思考題306
習(xí)題307
附錄B型鋼規(guī)格表310
附錄C部分習(xí)題參考答案324
參考文獻335