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第一章绪论
1.1材料力学的任务
1.2变形固体的基本假设
1.3外力及其分类
1.4内力、截面法和应力的概念
1.5变形与应变
1.6杆件变形的基本形式
习题
第二章轴向拉伸与压缩剪切与挤压
2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例
2.2轴向拉伸与压缩时横截面上的内力和应力
2.3直杆轴向拉伸与压缩时斜截面上的应力
2.4材料拉伸时的力学性能
2.5材料压缩时的力学性能
$2.6温度和时间对材料力学性能的影响82.7失效、安全因数和强度计算
$2.8轴向拉伸与压缩时的变形
2.9轴向拉伸与压缩的应变能
2.10拉伸、压缩超静定问题
2.11温度应力和装配应力
2.12应力集中的概念
$2.13剪切和挤压的实用计算
第三章扭转
3.1扭转的概念和实例
$3.2外力偶矩的计算扭矩和扭矩图
3.3纯剪切
$3.4圆轴扭转时的应力
S3.5圆轴扭转时的变形
3.6圆柱螺旋弹簧的应力和变形
$3.7非圆形截面杆件扭转的概念
3.8薄壁杆件的自由扭转
习题
第四章弯曲内力
$4.1弯曲的概念和实例
4.2受弯杆件的简化
4.3剪力和弯矩
$4.4剪力方程和弯矩方程剪力图和弯矩图
$4.5载荷集度、剪力和弯矩间的关系
$4.6平面刚架和曲杆的弯曲内力
习题
第五章弯曲应力
5.1概述
5.2纯弯曲时的正应力
5.3横力弯曲时的正应力
5.4弯曲切应力
5.5关于弯曲理论的基本假设
5.6提高弯曲强度的措施
……
附录ll常用截面的平面图形几何性质
附录lll型钢表
参考文献
内容摘要
第一章
$1.1材料力学的任务
工程结构或机械的各单个组成部分,如建筑物的梁和柱、机床的轴等,统称为构件。当工程结构或机械工作时,构件将受到载荷的作用。例如,车床主轴受齿轮啮合力和切削力的作用,建筑物的梁受自身重力和其他物体重力的作用,飞机飞行中受到气动力的作用,运载火箭升空时受到发动机大推力的作用。构件一般由固体制成。在外力作用下,固体有抵抗破坏的能力,但这种能力又是有限度的。而且,在外力作用下,固体的尺寸和形状还将发生变化,称为变形。
为保证工程结构或机械的正常工作,构件应有足够的能力负担起应当承受的载荷。因此,它应当满足以下要求:
1.强度要求在规定载荷作用下的构件不应破坏。例如,冲床曲轴不可折断,储气罐不应爆裂。强度要求就是指构件应有足够的抵抗破坏的能力。
2.刚度要求在载荷作用下,构件即使有足够的强度,但若变形过大,仍不能正常工作。例如,齿轮轴变形过大,将造成齿轮和轴承的不均匀磨损,引起噪声;机床主轴变形过大,将影响加工精度。刚度要求就是指构件应有足够的抵抗变形的能力。
3.稳定性要求有些受压力作用的细长杆,如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等,应始终维持原有的直线平衡形态,保证不被压弯。稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。
若构件横截面尺寸不足、形状不合理,或材料选用不当,将不能满足上述要求,从而不能保证工程结构或机械的安全工作。相反,也不应不怡当地加大横截面尺寸或选用优质材料,这虽满足了上述要求,却多使用了材料和增加了成本,造成浪费。材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下,为设计既经济又安全的构件,提供必要的理论基础和计算方法。
在工程问题中,一般说,构件都应有足够的强度、刚度和稳定性,但对具体构件又往往有所侧重。例如,储气鲱主要是要保证强度,车床主轴主要是要具备一定的刚度,而受压的细长杆则应保持稳定性。此外,对某此特殊构件还可能有相反的要求。例如,为防止超载,当载荷超出某一极限时,安全销应立即破坏。又如为发挥级冲作用,车辆的缓冲弹资应有较大的变形。
研究构件的强度、刚度和稳定性时,应了解材料在外力作用下表现出的变形和破坏等方面的性能,即材料的力学性能,而力学性能需由实验来测定。此外,经过简化得出的理论是否可信,也需由实验来验证。还有一些尚无理论结果的问题,须借助实验方法来解决。所以,实验分析和理论研究同是材料力学解决问题的方法。
$ 1.2变形固体的基本假设
固体因外力作用而变形,故称为变形固体或可变形固体。固体有多方面的属性,研究的角度不同,侧重面各不一样。研究构件的强度、刚度和稳定性时,为抽象出力学模型,把握与问题有关的主要属性,略去一些次要属性,对变形固体作下列假设:
1,连续性假设认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积。实际上,组成固体的粒子之间存在着空隙,并不连续,但这种空隙的大小与构件的尺寸相比极其微小,可以不计。于是就认为固体在其整个体积内是连续的。这样,当把某些力学量看作固体的点的坐标的函数时,对这些量就可以进行坐标增量为无限小的极限分析。
2.均匀性假设认为在固体内到处有相同的力学性能。就常用的金属来说,组成金属的各品粒的力学性能并不完全相同。但因构件或构件的任一部分中都包含为数极多的晶粒,而且无规则地排列,固体的力学性能是各晶粒的力学性能的统计平均值,所以可以认为各部分的力学性能是均匀的。这样,如从固体中取出一部分,不论大小,也不论从何处取出,力学性能总是相同的。
材料力学研究构件受力后的强度、刚度和稳定性,把它抽象为均匀连续的模型,可以得出满足工程要求的理论。对发生于品粒那祥大小的范围内的现象,就不宜再用均匀连续假设。
精彩内容
本教材是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材,自1979年第1版出版以来,一直受到广大教师和学生的好评,是高校机械类各专业材料力学课程广泛采用的教材。第2版于1988年获国家优秀教材奖;第3版于1997年获国家科学技术进步二等奖和高等教育国家级教学成果一等奖;第4版于2007获第七届全国高校出版社优秀畅销书一等奖。本教材第7版在保持原有风格和特色的基础上,对原有内容作了小部分修订,扩充了视频等资源。本教材由《材料力学(I)》和《材料力学(II)》组成,全书共分18章。第I册为材料力学课程的基本内容,包括:绪论,轴向拉伸与压缩剪切与挤压,扭转,弯曲内力,弯曲应力,弯曲变形,应力和应变分析强度理论,组合变形,压杆稳定及平面图形的几何性质等。第II册为材料力学课程较深入的内容,包括:动载荷,交变应力,弯曲的几个补充问题,能量方法,超静定结构,平面曲杆,厚壁圆筒和旋转圆盘,矩阵位移法,杆件的塑形变形等。