工程力学（第二版）

《工程力学（第二版）》按教育*高等学校工科基础课程教学指导委员会编制的“高等学校力学基础课程教学基本要求”， 结合全国各高校工程力学课程实际执行教学大纲编写而成。编写中收集了全国各高校多年来工程力学教学改革的共识，适当提高了理论讲述起点，加强了基本概念、基本理论和基本方法的讲述。针对工程力学课程中的抽象概念和插图制作了300多个演示动画，围绕课程中部分知识点和难点制作了微课讲解视频， 方便读者理解和记忆。各章后均设有本章小结，还选编了有关“工程力学试题库”中部分优秀试题作为《工程力学（第二版）》的习题和思考题，习题附有答案，方便学生自学、归纳、总结和复习。

: 王永岩，男，1956年12月生，教授、博士生导师、国家级教学名师。1982年于辽宁工程技术大学本科毕业并获力学、矿建双学士学位，1983～1985年在东北大学攻读硕士，1998～2001年在辽宁工程技术大学攻读博士，并获“辽宁省优秀博士论文奖”和“国家优秀博士论文提名奖”，1995年破格晋升为教授，2001年被聘为博士生导师。主要研究方向：计算力学结构仿真及预测、岩石力学与矿压控制、机械振动及控制、虚拟工程。主讲“理论力学”国家级精品课程等20余门，已培养40余名博士、硕士研究生；主编出版《动态子结构方法及其应用》、《理论力学》、《材料力学》、《工程力学》、《结构力学》、《有限元》、《振动力学》、《弹性力学》、《流体力学》等力学系列教材、专著、课堂教学软件和英汉双语电子教程26部，共1000多万字。在国内外核心刊物上发表论文80余篇。主持国家自然科学基金、国家“863”子项目、省基金项目和教育部教改项目等20余项，有23项教学成果在全国27个省、市232所大专院校和国外两所大学使用，并受到好评。主持的项目获国家教学成果二等奖1项，省教学成果一等奖3项，省教学成果二等奖3项，省科技进步二等奖2项，市科技进步一等奖1项，国家级行业二、三等奖3项。先后被评为辽宁省突出贡献专家、省科技工作者、省优秀教师、省五一劳动奖章和市十大杰出青年、市青年科技先锋、市专业技术拔尖人才和市特等劳模等荣誉称号，获国务院政府特殊津贴，2003年被评为首届“国家级教学名师”。2009年他带领的团队获得“国家级教学团队”称号。

目录

绪论 1

第1篇 静力学

第1章 静力学基本公理和物体的受力分析 4

1.1 静力学基本概念 4

1.2 静力学基本公理 5

1.3 约束与约束反力 7

1.4 物体的受力分析和受力图 9

本章小结 12

思考题 12

习题 13

第2章 平面汇交力系与平面力偶理论 15

2.1 平面汇交力系合成与平衡的几何法 15

2.1.1 合成的几何法 15

2.1.2 平衡的几何条件 16

2.2 平面汇交力系合成与平衡的解析法 17

2.2.1 力在坐标轴上的投影 17

2.2.2 合力投影定理 18

2.2.3 平面汇交力系合成与平衡的解析法 19

2.3 力矩与力偶的概念及其性质 20

2.3.1 力对点的矩 20

2.3.2 合力矩定理 20

2.3.3 平面力偶及其性质 21

2.4 平面力偶系的合成与平衡 23

本章小结 25

思考题 25

习题 26

第3章 平面任意力系 30

3.1 力线平移定理 30

3.2 平面任意力系向已知点的简化与力系的主矢和主矩 31

3.3 简化结果分析与合力矩定理 32

3.4 平面任意力系的平衡条件与平衡方程 33

3.5 平面平行力系的平衡方程 35

3.6 静定和静不定问题与物体系统的平衡 38

3.7 平面简单桁架的内力计算 41

3.7.1 节点法 41

3.7.2 截面法 43

3.7.3 特殊杆件的内力判断 43

本章小结 44

思考题 45

习题 46

第4章 摩擦 53

4.1 摩擦的分类 53

4.2 滑动摩擦 53

4.2.1 静滑动摩擦力 53

4.2.2 动滑动摩擦力 54

4.2.3 摩擦角 55

4.2.4 自锁 55

4.3 考虑滑动摩擦时的平衡问题 57

4.4 滚动摩擦的概念 60

本章小结 61

思考题 61

习题 62

第5章 空间力系 65

5.1 力在空间坐标轴上的投影 65

5.2 力对轴的矩、力对点的矩与合力矩定理 66

5.2.1 力对轴的矩的概念及计算 66

5.2.2 力对点的矩的概念及计算 67

5.2.3 力对点的矩与力对通过该点轴的矩的关系 68

5.2.4 合力矩定理 69

5.3 空间汇交力系的合成与平衡 70

5.3.1 空间汇交力系的合成.70

5.3.2 空间汇交力系的平衡.71

5.4 空间任意力系的平衡方程与空间约束 72

5.4.1 空间任意力系的平衡方程 72

5.4.2 空间约束 74

5.5 空间平行力系的中心与物体的重心 78

5.5.1 重心坐标公式 78

5.5.2 重心的求法 80

本章小结 83

思考题 83

习题 83

第2篇 运动学

第6章 点的运动学 89

6.1 点运动的矢径法 89

6.2 点运动的直角坐标法 90

6.3 点运动的自然法 93

本章小结 99

思考题 100

习题 101

第7章 刚体的基本运动 103

7.1 刚体的平行移动 103

7.2 刚体的定轴转动 105

7.3 定轴转动刚体内各点的速度和加速度 106

本章小结 109

思考题 110

习题 111

第8章 点的合成运动 114

8.1 点的合成运动的概念 114

8.2 点的速度合成定理 115

8.3 牵连运动为平动时点的加速度合成定理 118

8.4 牵连运动为转动时点的加速度合成定理 120

本章小结 122

思考题 122

习题 123

第9章 刚体的平面运动 127

9.1 刚体平面运动的概念 127

9.2 平面运动分解为平动和转动 127

9.3 平面图形内各点的速度 129

9.3.1 速度合成法 129

9.3.2 速度投影法 130

9.3.3 速度瞬心法 132

9.4 平面图形内各点的加速度 135

本章小结 137

思考题 137

习题 138

第3篇 动力学

第10章 动力学基本方程 143

10.1 动力学基本定律 143

10.2 质点运动的微分方程 144

10.3 质点动力学的两类基本问题 145

本章小结 149

思考题 149

习题 149

第11章 动量定理 152

11.1 动力学普遍定理概述 152

11.2 质点的动量定理 152

11.3 质点系动量定理及守恒守律 154

11.3.1 质点系的动量 154

11.3.2 质点系的动量定理 155

11.3.3 质点系动量守恒定律 157

11.4 质心运动定理及守恒定律 157

本章小结 160

思考题 160

习题 161

第12章 动量矩定理 164

12.1 质点的动量矩定理及守恒定律 164

12.1.1 质点的动量矩 164

12.1.2 质点的动量矩定理 164

12.1.3 质点动量矩守恒定律 166

12.2 质点系动量矩定理及守恒定律 166

12.2.1 质点系的动量矩 166

12.2.2 质点系动量矩定理.167

12.2.3 质点系动量矩守恒定律 167

12.3 刚体定轴转动微分方程 169

12.4 刚体对轴的转动惯量 170

12.4.1 转动惯量的计算 170

12.4.2 平行轴定理 171

本章小结 173

思考题 174

习题 175

第13章 动能定理 179

13.1 功与功率 179

13.1.1 力的功 179

13.1.2 功率 183

13.2 动能 184

13.3 质点的动能定理 185

13.4 质点系的动能定理 187

13.5 动力学普遍定理的综合应用 189

本章小结 192

思考题 193

习题 193

第14章 动静法 199

14.1 惯性力与质点动静法 199

14.1.1 惯性力的概念 199

14.1.2 质点的动静法 200

14.2 质点系的动静法 202

14.3 刚体惯性力系的简化 204

14.3.1 刚体做平动 204

14.3.2 刚体做定轴转动 204

14.3.3 刚体做平面运动 205

14.4 刚体定轴转动时轴承动反力的概念 210

本章小结 212

思考题 212

习题 213

第4篇 材料力学

第15章 材料力学的基本概念 218

15.1 材料力学的任务 218

15.2 变形固体的基本假设 218

15.3 构件分类及杆件变形的基本形式 219

本章小结 221

思考题 221

习题 221

第16章 轴向拉伸与压缩 222

16.1 轴向拉伸或压缩时的内力 222

16.1.1 轴力 222

16.1.2 轴力图 223

16.2 轴向拉伸或压缩时的应力 224

16.2.1 轴向拉伸或压缩时横截面上的应力 224

16.2.2 轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力 225

16.3 轴向拉伸或压缩时的变形 226

16.4 材料拉伸和压缩时的力学性能 229

16.4.1 材料拉伸时的力学性能 229

16.4.2 材料压缩时的力学性能 231

16.5 杆件拉伸或压缩时的强度计算 231

16.6 轴向拉伸或压缩时的应变能 233

16.7 圣维南原理和应力集中 234

本章小结 236

思考题 238

习题 238

第17章 剪切和挤压 242

17.1 剪切的实用计算 242

17.2 挤压的实用计算 243

本章小结 245

思考题 246

习题 246

第18章 扭转 248

18.1 扭转的概念和工程实际中的扭转问题 248

18.2 杆件扭转时的内力 249

18.3 切应力互等定理与剪切胡克定律 251

18.3.1 薄壁圆筒扭转时横截面上的切应力 251

18.3.2 切应力互等定理 252

18.3.3 切应变与剪切胡克定律 253

18.4 圆轴扭转时的应力和变形 253

18.4.1 圆轴扭转时的应力 254

18.4.2 圆轴扭转时的变形 256

18.5 圆轴扭转时的强度和刚度计算 256

18.6 矩形截面杆的扭转 259

本章小结 260

思考题 260

习题 261

第19章 弯曲内力 264

19.1 弯曲的相关概念 264

19.2 静定梁的分类 265

19.3 剪力与弯矩 265

19.4 剪力图和弯矩图 267

19.5 载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系 270

本章小结 272

思考题 272

习题 272

第20章 弯曲应力 275

20.1 弯曲正应力 275

20.2 弯曲正应力的强度条件 279

20.3 弯曲切应力及强度条件 281

20.3.1 矩形截面梁的弯曲切应力 281

20.3.2 工字形截面梁的弯曲切应力 282

20.4 提高弯曲强度的措施 283

本章小结 285

思考题 285

习题 285

第21章 弯曲变形 288

21.1 梁弯曲的基本方程 288

21.2 用积分法求弯曲变形 289

21.3 用叠加法求弯曲变形 291

21.4 梁的刚度条件 293

本章小结 294

思考题 294

习题 295

第22章 应力状态和强度理论 298

22.1 应力状态的概念 298

22.2 二向应力状态分析——解析法 299

22.3 二向应力状态分析——图解法 303

22.4 三向应力状态分析 305

22.5 广义胡克定律 306

22.6 强度理论及其应用 307

本章小结 310

思考题 312

习题 312

第23章 组合变形 315

23.1 组合变形的概念 315

23.2 拉伸（压缩)与弯曲的组合 316

23.3 扭转与弯曲的组合 318

本章小结 320

思考题 321

习题 321

第24章 压杆稳定 323

24.1 压杆稳定的概念 323

24.2 细长压杆临界压力的欧拉公式 324

24.2.1 两端铰支细长压杆的临界压力 324

24.2.2 其他支承条件下细长压杆的临界压力 325

24.3 临界应力与欧拉公式的应用范围 327

24.4 压杆的稳定性计算 330

24.5 提高压杆稳定性的措施 333

本章小结 334

思考题 335

习题 335

附录A 截面图形的几何性质 338

附录B 型钢表 341

习题答案 351

参考文献 358