材料力學(xué)（第3版）彩色版

本書第2版自2008年問世至今已經(jīng)走過6個年頭，承蒙很多高校材料力學(xué)教學(xué)第一線的老師和同學(xué)以及業(yè)余讀者的關(guān)愛和支持，已經(jīng)連續(xù)印刷了10次。 2012年獲得清華大學(xué)優(yōu)秀教材特等獎；同年，相應(yīng)的教學(xué)成果獲得北京市高等學(xué)校優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎。2012年本書第3版被列入 “十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材；2013年被批準為清華大學(xué)“985”三期名優(yōu)教材建設(shè)項目立項。

最近的6年里，著者秉承不斷提高課程重量、著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的教育與教學(xué)理念，先后在清華大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)以及北京郵電大學(xué)從事“材料力學(xué)”研究型教學(xué)的研究與實踐，堅持全過程講授這門課程，授課對象每年約200名。在同事和同學(xué)們的支持與幫助下，對于教育和教學(xué)改革又有了一些新的體會和收獲。材料力學(xué)（第3版）將著重反映6年來我們在研究型教學(xué)方面所取得的成果。主要有: 怎樣在基于普遍提高教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力；怎樣提高課程的吸引力，增強課程教學(xué)的學(xué)術(shù)性；怎樣挖掘基本教學(xué)內(nèi)容的深度；怎樣對傳統(tǒng)內(nèi)容中的某些概念、理論和方法加以改革和更新，突出挑戰(zhàn)性。基于此，本書第3版修訂的主要內(nèi)容有以下幾方面。

第一，調(diào)整了部分章節(jié)，將材料的力學(xué)性能從“第2章 軸向載荷作用下桿件的材料力學(xué)問題”中獨立出來，形成“第3章 常溫靜載下材料的力學(xué)性能”； 重寫了“剪力圖與彎矩圖”作為第6章；將原來的第6章分為3章: “第7章 平面彎曲正應(yīng)力分析與強度設(shè)計”和“第8章 彎曲剪應(yīng)力分析與彎曲中心的概念”以及“第9章 斜彎曲、彎曲與拉伸或壓縮同時作用時的應(yīng)力計算與強度設(shè)計”；將原來的第8章分為: “ 應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)分析”和“一般應(yīng)力狀態(tài)下的強度設(shè)計準則及其工程應(yīng)用”，分別列為第11章和12章；將原來的12章也分為兩章: “動載荷與動應(yīng)力概述”和“疲勞強度與構(gòu)件壽命估算概述”，分別列為第16章和第17章。

第二，增加了部分教學(xué)內(nèi)容，主要有: 部分非金屬材料的力學(xué)性能；梁的位移疊加法中的逐段剛化法；應(yīng)變分析；細長壓桿實驗結(jié)果；線性累積損傷與疲勞壽命估算等。

第三，將力系簡化的方法引入橫截面的內(nèi)力分析，改革傳統(tǒng)剪力圖與彎矩圖的畫法。

第四，正確處理變形與位移概念的聯(lián)系與區(qū)別，將確定梁的轉(zhuǎn)角和撓度的章節(jié)名改為“梁的位移分析與剛度設(shè)計”。

第五，在部分章節(jié)引入“反問題”: 相對于正問題，反問題的解答不是唯一的，通過對于反問題的思考，一方面可以加深對于正問題的理解；另一方面可以激勵創(chuàng)新思維。

第六，在部分章節(jié)設(shè)計了“開放式思維案例”作為學(xué)生課外學(xué)習和研究的資源。最近幾年的教學(xué)實踐表明，這對于刺激思維鼓勵創(chuàng)新是一種有效的措施。材料力學(xué)（第3版）第七，增加了若干工程案例以及災(zāi)難性工程事故的力學(xué)解析。

第八，增加和改變了部分例題和習題。

隨著課程研究型教學(xué)在更多高校開展、深入和發(fā)展，材料力學(xué)的課程教學(xué)以及教材建設(shè)還會遇到一些新問題，我們將一如既往地堅持“在教學(xué)中研究，在研究中教學(xué)”，以不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為己任，在教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，不斷提高材料力學(xué)教材的質(zhì)量。

這一版的初稿于2012年下半年—2013年上半年在國內(nèi)完成；2013年7—8月在加拿大多倫多定稿。定稿期間，得到旅加的趙淵先生和范心明女士的大力支持和協(xié)助，在本書出版之際，著者謹表誠摯謝意。

誠摯地感謝廣大讀者對本書的關(guān)愛，希望大家對本書的缺點和不足提出寶貴意見。

范欽珊2014.1.11

基礎(chǔ)篇

第1章導(dǎo)論3

1.1“材料力學(xué)”的研究內(nèi)容3

1.2工程設(shè)計中的材料力學(xué)問題3

1.3桿件的受力與變形形式5

1.4關(guān)于材料的基本假定7

1.5彈性體受力與變形特征7

1.6應(yīng)力與應(yīng)變及其相互關(guān)系10

1.7桿件橫截面上的內(nèi)力與內(nèi)力分量12

1.8應(yīng)力與內(nèi)力分量之間的關(guān)系13

1.9材料力學(xué)的分析方法14

1.10結(jié)論與討論15

習題16

第2章軸向載荷作用下桿件的材料力學(xué)問題18

2.1工程中承受拉伸與壓縮的桿件18

2.2軸力與軸力圖20

2.3拉伸與壓縮時桿件的應(yīng)力與變形分析22

2.4拉伸與壓縮桿件的強度設(shè)計27

2.5簡單的拉壓靜不定問題30

2.6結(jié)論與討論33

習題37

第3章常溫靜載下材料的力學(xué)性能42

3.1兩種典型材料拉伸時的力學(xué)性能42

3.2兩種典型材料壓縮時的應(yīng)力應(yīng)變曲線與力學(xué)性能47

3.3混凝土拉伸與壓縮時的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€48

3.4結(jié)論與討論48

習題49

第4章連接件強度的工程假定計算51

4.1鉚接件的強度失效形式及相應(yīng)的強度計算方法51

4.2連接件的剪切破壞及剪切假定計算51

4.3連接件的擠壓破壞及擠壓強度計算52

4.4連接板的拉伸強度計算53

4.5連接件后面的連接板的剪切計算53

4.6機械與建筑結(jié)構(gòu)連接件的剪切強度計算54

4.7結(jié)論與討論55

習題56

第5章圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度與剛度設(shè)計58

5.1圓軸在工程中的應(yīng)用58

5.2外加扭力矩、扭矩與扭矩圖59

5.3剪應(yīng)力互等定理61

5.4圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的剪應(yīng)力分析62

5.5圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度設(shè)計66

5.6相對扭轉(zhuǎn)角計算與剛度設(shè)計69

5.7結(jié)論與討論71

習題76

第6章剪力圖與彎矩圖79

6.1承彎構(gòu)件的力學(xué)模型與工程中的承彎構(gòu)件79

6.2梁的內(nèi)力及其與外力的相依關(guān)系82

6.3應(yīng)用力系簡化方法確定梁橫截面上的剪力與彎矩83

6.4剪力方程與彎矩方程86

6.5剪力、彎矩與載荷集度之間的微分關(guān)系88

6.6梁的剪力圖與彎矩圖90

6.7剛架的內(nèi)力與內(nèi)力圖93

6.8結(jié)論與討論96

習題98

第7章平面彎曲正應(yīng)力分析與強度設(shè)計103

7.1與應(yīng)力分析相關(guān)的截面圖形幾何性質(zhì)103

7.2平面彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力112

7.3梁的強度計算120

7.4結(jié)論與討論125

習題132

第8章彎曲剪應(yīng)力分析與彎曲中心的概念138

8.1彎曲剪應(yīng)力分析方法138

8.2開口薄壁梁的彎曲剪應(yīng)力分析140

8.3開口薄壁截面梁彎曲時橫截面上的剪應(yīng)力流142

8.4實心截面梁的彎曲剪應(yīng)力公式146

8.5薄壁截面梁彎曲時的特有現(xiàn)象148

8.6結(jié)論與討論151

習題153

第9章斜彎曲、彎曲與拉伸或壓縮同時作用時的應(yīng)力計算與強度設(shè)計156

9.1斜彎曲的應(yīng)力計算與強度設(shè)計156

9.2彎曲與拉伸或壓縮同時作用時的應(yīng)力計算與強度計算161

9.3結(jié)論與討論164

習題167

第10章梁的位移分析與剛度設(shè)計171

10.1基本概念171

10.2小撓度微分方程及其積分174

10.3工程中的疊加法177

10.4梁的剛度設(shè)計184

10.5簡單的靜不定梁187

10.6結(jié)論與討論191

習題194

第11章應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)分析198

11.1基本概念與分析方法198

11.2平面應(yīng)力狀態(tài)分析——任意方向面上應(yīng)力的確定200

11.3一點應(yīng)力狀態(tài)中的主應(yīng)力與最大剪應(yīng)力202

11.4分析應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓方法206

11.5三向應(yīng)力狀態(tài)的特例分析210

11.6復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變能密度212

11.7平面應(yīng)變狀態(tài)分析216

11.8承受內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析224

11.9結(jié)論與討論226

習題228

第12章一般應(yīng)力狀態(tài)下的強度設(shè)計準則及其工程應(yīng)用232

12.1強度設(shè)計的新問題232

12.2關(guān)于脆性斷裂的設(shè)計準則233

12.3關(guān)于屈服的設(shè)計準則235

12.4圓軸承受彎曲與扭轉(zhuǎn)共同作用時的強度設(shè)計238

12.5圓柱形薄壁容器強度設(shè)計簡述243

12.6結(jié)論與討論244

習題246

第13章壓桿（柱）的穩(wěn)定性分析與穩(wěn)定性設(shè)計250

13.1工程結(jié)構(gòu)中的壓桿（柱）250

13.2基本概念252

13.3兩端鉸支壓桿的臨界載荷歐拉公式254

13.4不同剛性支承對壓桿臨界載荷的影響256

13.5臨界應(yīng)力與臨界應(yīng)力總圖257

13.6壓桿穩(wěn)定性設(shè)計的安全因數(shù)法262

13.7結(jié)論與討論264

習題269

專題篇

第14章材料力學(xué)中的能量方法275

14.1基本概念275

14.2互等定理278

14.3莫爾方法281

14.4計算直桿莫爾積分的圖乘法286

14.5卡氏定理291

14.6結(jié)論與討論295

習題298

第15章簡單的靜不定系統(tǒng)302

15.1靜不定問題的概念與方法302

15.2力法與正則方程306

15.3對稱性與反對稱性在求解靜不定問題中的應(yīng)用315

15.4空間靜不定結(jié)構(gòu)的特殊情形321

15.5結(jié)論與討論322

習題326

第16章動載荷與動應(yīng)力概述330

16.1達朗貝爾原理(動靜法)330

16.2等加速度直線運動時構(gòu)件上的慣性力與動應(yīng)力331

16.3旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的受力分析與動應(yīng)力計算332

16.4構(gòu)件上的沖擊載荷與沖擊應(yīng)力計算335

16.5結(jié)論與討論339

習題341

第17章疲勞強度與構(gòu)件壽命估算概述344

17.1疲勞強度概述344

17.2疲勞失效特征347

17.3疲勞極限與應(yīng)力壽命曲線349

17.4影響疲勞壽命的因素350

17.5基于無限壽命的疲勞強度設(shè)計方法351

17.6基于累積損傷概念的有限壽命估算353

17.7結(jié)論與討論357

習題358

附錄A型鋼規(guī)格表360

附錄B習題答案371

附錄C索引378

主要參考書目3822100433B

本書分為基礎(chǔ)篇和專題篇，共17章?；A(chǔ)篇包括反映材料力學(xué)基本要求的軸向載荷桿件、材料的力學(xué)性能、連接件強度的工程假定計算、圓軸扭轉(zhuǎn)、彎曲強度與剛度、應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)、強度設(shè)計準則、壓桿穩(wěn)定等教學(xué)內(nèi)容，共13章；專題篇包括能量法、簡單靜不定系統(tǒng)、動載荷與動應(yīng)力、疲勞強度與構(gòu)件壽命等內(nèi)容，共4章，供不同院校選用。根據(jù)不同院校的實際情況，基礎(chǔ)篇所需教學(xué)時數(shù)為32～48課時；專題篇所需教學(xué)時數(shù)16～24課時。

本書注重基本概念，而不追求冗長的理論推導(dǎo)與煩瑣的數(shù)字運算，引入了大量涉及廣泛領(lǐng)域的工程實例以及與工程有關(guān)的例題和習題。 本教材可作為高等院校理工科各專業(yè)材料力學(xué)課程的教材。

• 課程資源

《簡明材料力學(xué)（第3版）》配套建設(shè)有“簡明材料力學(xué)（第3版）”數(shù)字課程 。

簡明材料力學(xué)（第3版）修訂過程

《簡明材料力學(xué)（第3版）》以第1版為基礎(chǔ)，按照教育部高等學(xué)校力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會的《高等學(xué)校理工科非力學(xué)專業(yè)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》修訂而成 。

該教材由劉鴻文擔任主編，浙江大學(xué)莊表中教授審閱，提出了意見，并提供了微視頻二維碼的有關(guān)資料 。

簡明材料力學(xué)（第3版）出版工作

2016年2月29日，該教材由高等教育出版社出版 。

內(nèi)容簡介

《材料力學(xué)1(第5版)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。本教材第一版于1979年出版以來，一直深受廣大教師和學(xué)生的好評，是高校機械類各專業(yè)材料力學(xué)課程廣泛采用的教材。第二版于1988年獲國家優(yōu)秀教材獎，第三版于1997年獲國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎和高等教育國家級教學(xué)成果一等獎，第四版于2007年獲第七屆全國高校出版社優(yōu)秀暢銷書一等獎。 本教材第五版在保持第四版原有風格和特色的基礎(chǔ)上，刪減了部分內(nèi)容，增加了一些思考題，修改了部分習題和文字，仍由《材料力學(xué)（Ⅰ）》和《材料力學(xué)（Ⅱ）》組成。全書共分18章。第I冊為材料力學(xué)課程的基本內(nèi)容，包括：緒論，拉伸、壓縮與剪切，扭轉(zhuǎn)，彎曲內(nèi)力，彎曲應(yīng)力，彎曲變形，應(yīng)力和應(yīng)變分析、強度理論，組合變形，壓桿穩(wěn)定，以及平面圖形的幾何性質(zhì)等。第Ⅱ冊為材料力學(xué)較為深入的內(nèi)容，包括：動載荷，交變應(yīng)力，彎曲的幾個補充問題，能...(展開全部) 《材料力學(xué)1(第5版)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。本教材第一版于1979年出版以來，一直深受廣大教師和學(xué)生的好評，是高校機械類各專業(yè)材料力學(xué)課程廣泛采用的教材。第二版于1988年獲國家優(yōu)秀教材獎，第三版于1997年獲國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎和高等教育國家級教學(xué)成果一等獎，第四版于2007年獲第七屆全國高校出版社優(yōu)秀暢銷書一等獎。 本教材第五版在保持第四版原有風格和特色的基礎(chǔ)上，刪減了部分內(nèi)容，增加了一些思考題，修改了部分習題和文字，仍由《材料力學(xué)（Ⅰ）》和《材料力學(xué)（Ⅱ）》組成。全書共分18章。第I冊為材料力學(xué)課程的基本內(nèi)容，包括：緒論，拉伸、壓縮與剪切，扭轉(zhuǎn)，彎曲內(nèi)力，彎曲應(yīng)力，彎曲變形，應(yīng)力和應(yīng)變分析、強度理論，組合變形，壓桿穩(wěn)定，以及平面圖形的幾何性質(zhì)等。第Ⅱ冊為材料力學(xué)較為深入的內(nèi)容，包括：動載荷，交變應(yīng)力，彎曲的幾個補充問題，能量方法，超靜定結(jié)構(gòu)，平面曲桿，厚壁圓筒和旋轉(zhuǎn)圓盤，矩陣位移法，桿件的塑性變形等，供有需要的專業(yè)選用。 《材料力學(xué)（Ⅰ）》可作為高等學(xué)校工科本科機械類各專業(yè)的材料力學(xué)課程教材。 劉鴻文主編的《材料力學(xué)實驗》（第三版）可與本教材配套使用。與本教材第四版配套的《材料力學(xué)學(xué)習指導(dǎo)書》，可供使用本教材的學(xué)生復(fù)習、解題及教師備課時使用。 劉鴻文，浙江大學(xué)教授。長期從事固體力學(xué)教學(xué)工作。曾任教育部教材編審委員會委員，國家教委（教育部）工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主任委員兼材料力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)組組長。1989年被授予全國優(yōu)秀教師稱號。1991年起享受政府特殊津貼。杭州市第六屆人大代表，浙江省第四屆政協(xié)常委，全國政協(xié)第六、七、八屆委員。 著作有：《材料力學(xué)》，《高等材料力學(xué)》，《板殼理論》，《材料力學(xué)教程》，《材料力學(xué)實驗》，《簡明材料力學(xué)》等。以上諸書先后分別在高等教育出版社、浙江大學(xué)出版社和機械工業(yè)出版社出版?！恫牧狭W(xué)》第二版于1990年由臺灣高等教育出版社以繁體字再版。 《材料力學(xué)》第二版于1988年獲國家教委頒發(fā)的全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材獎?！恫牧狭W(xué)》第三版于1997年獲國家級教學(xué)成果一等獎，并獲國家科技進步二等獎。第四版于2007年獲第七屆全國高校出版社優(yōu)秀暢銷...(展開全部) 劉鴻文，浙江大學(xué)教授。長期從事固體力學(xué)教學(xué)工作。曾任教育部教材編審委員會委員，國家教委（教育部）工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主任委員兼材料力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)組組長。1989年被授予全國優(yōu)秀教師稱號。1991年起享受政府特殊津貼。杭州市第六屆人大代表，浙江省第四屆政協(xié)常委，全國政協(xié)第六、七、八屆委員。 著作有：《材料力學(xué)》，《高等材料力學(xué)》，《板殼理論》，《材料力學(xué)教程》，《材料力學(xué)實驗》，《簡明材料力學(xué)》等。以上諸書先后分別在高等教育出版社、浙江大學(xué)出版社和機械工業(yè)出版社出版?！恫牧狭W(xué)》第二版于1990年由臺灣高等教育出版社以繁體字再版。 《材料力學(xué)》第二版于1988年獲國家教委頒發(fā)的全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材獎。《材料力學(xué)》第三版于1997年獲國家級教學(xué)成果一等獎，并獲國家科技進步二等獎。第四版于2007年獲第七屆全國高校出版社優(yōu)秀暢銷書一等獎。