工程力学：工程静力学与材料力学

《工程力学（工程静力学与材料力学）（第2版）》作为面向21世纪力学系列课程教学内容与体系改革的一部分，对原有工程力学课程的教学内容、课程体系加以进一步分析和研究，在确保基本求的前提下，删去了一些偏难、偏深的内容，使其适用于开设少学时工程力学课程的各专业，也可以作为专科，成人教育各专业的工程力学教材。《工程力学（工程静力学与材料力学）（第2版）》从力学素质教育的要求出发，本书更注重基本概念，而不追求繁琐的理论推导与繁琐的数学运算。与以往的同类教材相比，本书的难度有所下降，工程概念有所加强，引入了大量涉及广泛领域的工程实例，及与工程有关的例题和习题。为了让学生更快、更牢地掌握最基本的知识，在概念、原理的叙述方面作了一些改进。一方面从提出问题、分析问题和解决问题等作了比较详尽的论述与讨论；另一方面通过较多的例题分析，加深学生对于基本内容的了解和掌握。为了帮助读者复习和自学，结合第2版教材，特别研制、开发了“工程力学学习指导与解题指南”教学软件光盘，随书发行。为提高教学效果，作者专门为本书编辑了教师版多媒体课堂教学软件光盘。

范钦珊，教授，1937年生。江苏省人。1962年毕业于清华大学，留校任教。现任清华大学工程力学系教授。国家教委工科力学课程指导委员会委员，材料力学课程指导组副组长。著有《压力容器的应力分析与强度计算》（原子能出版社1979年，该书获1982年第一届全国优秀科技图书奖）、《工程力学习题指导（上册）（静力学）》、（中国建筑工业出版社1980年）、《工程力学习题指导（中册）（材料力学）》（中国建筑工业出版社1981年）、《轴对称应力分析》（高等教育出版社1985年）、《材料力学计算机分析》（高等教育出版社1987年，该书1992年获国家教委优秀教材奖）、《工程力学》（高等教育出版社1989年）。译著有《材料力学手册》（中国建筑工业出版社1981年）、《板壳应力》（中国建筑工业出版社1986年）。主要科研成果有《球壳的后屈曲特性态与缺陷敏感性》、《加肋薄板屈曲模态的非线性扰动》、《863高技术能源领域高温气冷堆混凝土压力壳钢衬里屈曲研究》及《紧凑型超高线路相间绝缘间隔棒的后屈曲性态与屈曲疲劳》，后两项经专家评审鉴定属国际水平。有《材料力学的改革与创新》等多项教学成果获清华大学教学成果奖。1990年担任中央电大工程力学课程主讲教师，并主编教材《工程力学》（中央广播电视大学出版社1991年）。

蔡新，河海大学教授、博士，河海大学博士生导师。江苏省地震学会理事，江苏省注册咨询专家，江苏省“333新世纪科学技术带头人培养工程”培养对象。

从事高等教育和科学研究20年。注重教育教学研究，参与全国“面向21世纪力学系列课程教学内容和体系改革”项目研究。出版教材和专著10本。

主讲“工程力学”、“材料力学”、“结构力学”、“结构优化设计”、“现代设计方法”等本科生和研究生课程。历任河海大学结构优化设计与CAD研究室主任、工程力学研究所副所长、工程力学学科主任、土木工程学院副院长、国家工科力学教学基地领导小组副组长；全国中文核心期刊《地震工程与工程振动》副主编；南京水利科学研究院江办南水土建工程公司总经理、材料结构研究所副所长等职。

先后主持和参加国家攻关、自然科学基金及横向科研项目50多项。主要从事复杂土木、水利工程结构的现代设计理论与方法的应用研究。获国家科技进步二等奖1项；省部级科技进步一、二、三等奖各1项。河海大学科技进步一等奖1项。河海大学优秀教材～等奖1项。

第2版序

第l版序

工程力学总论

0.1工程力学课程内容及其在工程设计中的作用

0.2工程力学的研究模型

0.3工程力学课程的分析方法

第一篇工程静力学

第1章工程静力学基础

1.1力和力矩

1.1.1力的概念

1.1.2作用在刚体上的力的效应与力的可传性

1.1.3力对点之矩

1.1.4力系的概念

1.1.5合力矩定理

1.2力偶及其性质

1.2.1力偶——最简单、最基本的力系

1.2.2力偶的性质

1.2.3力偶系及其合成

1.3约束与约束力

1.3.1约束与约束力的概念

1.3.2柔性约束

1.3.3光滑刚性面约束

1.3.4光滑铰链约束

1.3.5滑动轴承与推力轴承

1.4平衡的概念

1.4.1二力平衡与二力构件

1.4.2不平行的三力平衡条件

1.4.3加减平衡力系原理

1.5受力分析方法与过程

1.5.1受力分析概述

1.5.2受力图绘制方法应用举例

1.6结论与讨论

1.6.1关于约束与约束力

1.6.2关于受力分析

1.6.3关于二力构件

1.6.4关于工程静力学中某些

原理的适用性

习题

第2章力系的简化

2.1力系等效与简化的概念

2.1.1力系的主矢与主矩

2.1.2等效的概念

2.1.3简化的概念

2.2力系简化的基础——力向一点平移

2.3平面力系的简化

2.3.1平面汇交力系与平面力偶系的合成结果

2.3.2平面一般力系向一点简化

2.3.3平面力系的简化结果

2.4固定端约束的约束力

2.5结论与讨论

2.5.1关于力的矢量性质的讨论

2.5.2关于平面力系简化结果的讨论

2.5.3关于实际约束的讨论

习题

第3章工程构件的静力学平衡问题

3.1平面力系的平衡条件与平衡方程

3.1.1平面一般力系的平衡条件与平衡方程

3.1.2平面一般力系平衡方程的其他形式

3.2简单的刚体系统平衡问题

3.2.1刚体系统静定与超静定的概念

3.2.2刚体系统的平衡问题的特点与解法

3.3考虑摩擦时的平衡问题

3.3.1滑动摩擦定律

3.3.2考虑摩擦时构件的平衡问题

3.4结论与讨论

3.4.1关于坐标系和力矩中心的选择

3.4.2关于受力分析的重要性

3.4.3关于求解刚体系统平衡问题时应注意的几个方面

3.4.4摩擦角与自锁的概念

3.4.5空间力系平衡条件与平衡方程简述

习题

第二篇材料力学

第4章材料力学的基本概念

4.1关于材料的基本假定

4.1.1均匀连续性假定

4.1.2各向同性假定

4.1.3小变形假定

4.2弹性杆件的外力与内力

4.2.1外力

4.2.2内力

4.2.3截面法内力分量

4.3弹性体受力与变形特征

4.4杆件横截面上的应力

4.4.1正应力与切应力定义

4.4.2正应力、切应力与内力分量之间的关系

4.5正应变与切应变

4.6线弹性材料的应力一应变关系

4.7杆件受力与变形的基本形式

4.7.1拉伸或压缩

4.7.2剪切

4.7.3扭转

4.7.4平面弯曲

4.7.5组合受力与变形

4.8结论与讨论

4.8.1关于工程静力学模型与材料力学模型

4.8.2关于弹性体受力与变形特点

4.8.3关于工程静力学概念与原理在材料力学中的可用性与限制性

习题

第5章杆件的内力图

5.1基本概念与基本方法

5.1.1整体平衡与局部平衡的概念

5.1.2杆件横截面上的内力与外力的相依关系

5.1.3控制面

5.1.4杆件内力分量的正负号规则

5.1.5截面法确定指定横截面上的内力分量

5.2轴力图与扭矩图

5.2.1轴力图

5.2.2扭矩图

5.3剪力图与弯矩图

5.3.l剪力方程与弯矩方程

5.3.2载荷集度、剪力、弯矩之间的微分关系

5.3.3剪力图与弯矩图的绘制

5.4结论与讨论

5.4.1几点重要结论

5.4.2正确应用力系简化方法确定控制面上的内力分量

5.4.3剪力、弯矩与载荷集度之间的微分关系的证明

习题

第6章拉压杆件的应力变形分析与强度设计

6.1拉伸与压缩杆件的应力与变形

6.1.1应力计算

6.1.2变形计算

6.2拉伸与压缩杆件的强度设计

6.2.1强度设计准则、安全因数与许用应力

6.2.2三类强度计算问题

6.2.3强度设计准则应用举例

6.3拉伸与压缩时材料的力学性能

6.3.1材料拉伸时的应力一应变曲线

6.3.2韧性材料拉伸时的力学性能

6.3.3脆性材料拉伸时的力学性能

6.3.4强度失效概念与失效应力

6.3.5压缩时材料的力学性能

6.4结论与讨论

6.4.1本章的主要结论

6.4.2关于应力和变形公式的应用条件

6.4.3关于加力点附近区域的应力分布

6.4.4关于应力集中的概念

6.4.5拉伸和压缩超静定问题简述

习题

第7章梁的强度问题

7.1工程中的弯曲构件

7.2与应力分析相关的截面图形的几何性质

7.2.1静矩、形心及其相互关系

7.2.2惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径

7.2.3惯性矩与惯性积的移轴定理

7.2.4惯性矩与惯性积的转轴定理

7.2.5主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩

7.3平面弯曲时梁横截面上的正应力

7.3.1平面弯曲与纯弯曲的概念

7.3.2纯弯曲时梁横截面上正应力分析

7.3.3梁的弯曲正应力公式的应用与推广

7.4平面弯曲正应力公式应用举例

7.5梁的强度计算

7.5.1梁的失效判据

7.5.2梁的弯曲强度计算准则

7.5.3梁的弯曲强度计算步骤

7.6斜弯曲

7.7弯矩与轴力同时作用时横截面上的正应力

7.8结论与讨论

7.8.1关于弯曲正应力公式的应用条件

7.8.2弯曲切应力的概念

7.8.3关于截面的惯性矩

7.8.4提高梁强度的措施

习题

第8章梁的位移分析与刚度设计

8.1基本概念

8.1.1梁弯曲后的挠度曲线

8.1.2梁的挠度与转角

8.1.3梁的位移与约束密切相关

8.1.4梁的位移分析的工程意义

8.2小挠度微分方程及其积分

8.2.1小挠度曲线微分方程

8.2.2积分常数的确定、约束条件与连续条件

8.3工程中的叠加法.

8.3.1叠加法应用于多个载荷作用的情形

8.3.2叠加法应用于间断性分布载荷作用的情形

8.4简单的超静定梁

8.4.1求解超静定梁的基本方法

8.4.2几种简单的超静定问题示例

8.5梁的刚度设计

8.5.1刚度设计准则

8.5.2刚度设计举例

8.6结论与讨论

8.6.1关于变形和位移的相依关系

8.6.2关于梁的连续光滑曲线

8.6.3关于求解超静定问题的讨论

8.6.4关于求解超静定结构特性的讨论

8.6.5提高刚度的途径

习题

第9章圆轴扭转时的应力变形分析与强度刚度设计

9.1工程上传递功率的圆轴及其扭转变形

9.2切应力互等定理

9.3圆轴扭转时的切应力分析

9.3.1变形协调方程

9.3.2弹性范围内的切应力一切应变关系

9.3.3静力学方程

9.3.4圆轴扭转时横截面上的切应力表达式

9.4承受扭转时圆轴的强度设计与刚度设计

9.4.1扭转实验与扭转破坏现象

9.4.2抗扭强度设计

9.4.3抗扭刚度设计

9.5结论与讨论

9.5.1关于圆轴强度与刚度设计

9.5.2矩形截面杆扭转时的切应力

习题

第10章复杂受力时构件的强度设计

10.1基本概念

10.1.1什么是应力状态，为什么要研究应力状态

10.1.2应力状态分析的基本方法

10.1.3建立复杂受力时失效判据的思路与方法

10.2平面应力状态分析——任意方向面上应力的确定

……

第11章压杆的稳定性分析与设计

第12章动载荷与疲劳强度简介

附录

参考文献