材料力學內容簡介

本書在原《材料力學》（李宗、張大倫主編）的基礎上改編而成。

內容包括軸向拉壓（含材料拉壓時力學性質和薄壁容器）、剪切、應力狀態(tài)分析、扭轉、彎曲、能量法、強度理論、組合變形、壓桿穩(wěn)定、動荷載、疲勞強度和極限荷載。各章均附有思考題和習題。附錄部分介紹了平面圖形幾何性質和應變分析，還提供了型鋼表和工程名詞漢、英、德對照表。

本書可作為高等院校土建類、機械類多學時材料力學課程教材，也可作為其他專業(yè)和工程技術人員的參考書。

第一章 緒論及基本概念

1－1 材料力學的任務

1－2 變形固體的物性假設

1－3 內力及截面法

1－4 內力的集度——應力

1－5 工程構件的分類

1－6 桿件變形的基本形式

思考題

習題

第二章 軸向拉伸與壓縮

2－1 軸向拉伸與壓縮的概念和工程實例

2－2 橫截面上的內力和應力

2－3 斜截面上的應力

2－4 軸向拉伸與壓縮時的變形

2－5 強度條件與剛度條件

2－6 應力集中的概念

2－7 材料在拉伸時的力學性能

2－8 材料在壓縮時的力學性能

2－9 塑性材料和脆性材料力學性能的比較

2－10 安全系數(shù) 許用應力

2－11 拉壓桿的超靜定問題

2－12 圓筒形薄壁容器

思考題

習題

習題答案

第三章 剪切

3－1 剪切的概念和工程實例

3－1 剪切的實用計算

3－2 擠壓的實用計算

思考題

習題

習題答案

第四章 應力狀態(tài)分析

4－1 應力狀態(tài)的概念

4－2 平面應力的應力狀態(tài)分析——數(shù)解法

4－3 平面應力的應力狀態(tài)分析——圖解法（應力圓）

4－4 應力狀態(tài)分類

4－5 空間應力分析一點的最大應力

4－6 廣義虎克定律

思考題

習題

習題答案

第五章 扭轉

5－1 扭轉的概念和工程實例

5－2 自由扭轉桿件的內力計算

5－3 關于剪應力的一些常用性質

5－4 圓軸扭轉時橫截面上的應力

5－5 扭轉變形計算 強度條件和剛度條件

5－6 圓軸受扭破壞分析

5－7 矩形截面桿的自由扭轉

5－8 薄壁桿件的自由扭轉

5－9 圓柱形密圈螺旋彈簧

思考題

習題

習題答案

第六章 梁的內力

6－1 彎曲平面彎曲的概念

6－2 靜定梁的分類

6－3 剪力方程和彎矩方程

6－4 用分布荷載集度q、剪力Q、彎矩M的關系作內力圖

6－5 按疊加原理作彎矩圖

思考題

習題

習題答案

第七章 梁的應力

7－1 梁的正應力和正應力強度條件

7－2 梁的剪應力和剪應力強度條件

7－3 梁內一點的應力狀態(tài) 主應力跡線

7－4 彎曲中心 平面彎曲的充要條件

7－5 提高梁承載能力的措施

思考題

習題

習題答案

第八章 梁的變形

8－1 梁截面的撓度和轉角

8－2 梁撓曲線的近似微分方程

8－3 用積分法求梁的變形

8－4 用共軛梁法求梁的變形

8－5 用疊加法求梁的變形

8－6 梁的剛度校核高梁彎曲剛度的措施

8－7 用變形比較法解簡單超靜定梁

思考題

習題

習題答案

第九章 能量法

9－1概述

9－2 應變能的計算

9－3 余功余能余比能

9－4 卡氏定理

9－5 運用卡氏第二定理解超靜定問題

思考題

習題

習題答案

第十章 強度理論

10－1 強度理論的概念及材料的兩種破壞形式

10－2 四個常用的強度理論及其評述

10－3 莫爾強度理論

思考題

習題

習題答案

第十一章 組合變形

11－1 概述

11－2 斜彎曲

11－3 拉伸（壓縮）與彎曲的組合

11－4 偏心拉伸和偏心壓縮

11－5 截面核心

11－6 扭轉與拉壓以及扭轉與彎曲的組合

11－7 組合變形的一般情況

思考題

習題

習題答案

第十二章 壓桿穩(wěn)定

12－1 壓桿穩(wěn)定的概念

12－2 細長壓桿臨界力的歐拉公式

12－3 歐拉公式的適用范圍臨界應力總圖

12－4 壓桿穩(wěn)定的實用計算——φ系數(shù)法

12－5 提高壓桿穩(wěn)定性的措施

思考題

習題

習題答案

第十三章 動荷載

13－1 概述

13－2 慣性力問題

13－3 沖擊荷載

13－4 提高構件抵抗沖擊能力的措施

13－5 材料的動力強度和沖擊韌度

思考題

習題

習題答案

第十四章 構件的疲勞強度計算

14－1 交變應力和疲勞破壞

14－2 交變應力的基本參數(shù)

14－3 S－N曲線和持久極限

14－4 影響構件持久極限的主要因素

14－5 對稱循環(huán)下構件的疲勞強度計算

14－6 持久極限曲線

14－7 非對稱循環(huán)下構件的疲勞強度計算

14－8 彎扭組合變形時構件的疲勞強度計算

思考題

習題

習題答案

第十五章 極限荷載

15－1概述

15－2 超靜定桿系的極限荷載

15－3 圓軸受扭時的極限扭矩

15－4 梁的極限彎矩塑性分析

15－5 殘余應力

思考題

習題

習題答案

附錄I 平面圖形幾何性質

I－1 靜矩和形心

I－2 慣性矩和慣性積

I－3 慣矩和慣積的平行移軸公式

I－4 慣矩和慣積的轉軸公式

I－5 慣性主軸主慣矩形心主慣矩

思考題

習題

習題答案

附錄Ⅱ 平面應力條件下的應變分析

Ⅱ－1 平面應力條件下的應變分析

Ⅱ－2 一點應變實測和應力計算

思考題

習題

習題答案

附錄Ⅲ 型鋼規(guī)格表

1.熱軋等邊角鋼（GB700－79）

2.熱軋不等邊角鋼（GB701－79）

3.熱軋普通工字鋼（GB7 06－65）

4.熱軋普通槽鋼（GB707－65）

附錄IV 工程名詞漢、英、德對照表

本書第1版自2004年出版以來受到很多教學第一線的教師和同學以及業(yè)余讀者的厚愛，已連續(xù)印刷了6次。同時，廣大讀者也提出了一些寶貴的修改要求和具體意見。

著者最近幾年在全國7個大區(qū)（東北在哈爾濱工業(yè)大學、西北在西北工業(yè)大學、華北在北京交通大學、中南在華中科技大學、西南在重慶大學、華南在華南理工大學、華東在南京航空航天大學）講學的同時，對我國高等學校“材料力學”的教學狀況和對“材料力學”教材的需求進行了大量調研，與全國500多名基礎力學教師以及近2000名同學交換關于“材料力學”教材使用和修改的意見。通過上述調研，我們進一步認識到，當初編寫教材的理念基本上是正確的，這就是：在面向21世紀課程教學內容與體系改革的基礎上，進一步對教學內容加以精選，盡量壓縮教材篇幅，同時進行包括主教材、教學參考書--教師用書和學生用書、電子教材--電子教案與電子書等在內的教學資源一體化的設計，努力為教學第一線的教師和同學提供高水平、全方位的服務。

本書是在上述調研的基礎上，根據(jù)新的培養(yǎng)計劃和教學基本要求，從一般院校的實際情況出發(fā)，刪去大部分院校不需要的教學內容。在面向21世紀課程教學內容與體系改革的基礎上，對于傳統(tǒng)內容進一步加以精選，大大壓縮教材篇幅，以滿足60學時左右“材料力學”課程的教學要求。

修訂的主要內容有三個方面：第一，刪去了“新材料的材料力學概述”一章；新增“簡單的靜不定系統(tǒng)”一章；將原來的第2、3兩章合并為一章，新增加“連接件的剪切與擠壓強度計算”作為第3章；將“梁的強度問題”一章分解為兩章--“梁的剪力圖與彎矩圖”和“梁的應力分析與強度計算”。第二，改寫了部分章節(jié)，主要有: “材料力學概述”一章中，增加了內力分量以及內力分量與應力的關系等內容；“梁的應力分析與強度計算”一章中增加了彎曲剪應力的分析過程；“材料力學中的能量方法”一章中重寫了虛位移一節(jié)。第三，替換了部分例題和習題，進一步降低了難度。

修訂后本書依然分為基礎篇與專題篇，共12章?；A篇共9章，包括： 第1章材料力學概述，第2章軸向載荷作用下桿件的材料力學問題，第3章連接件的剪切與擠壓強度計算，第4章圓軸扭轉時的強度與剛度計算，第5章梁的剪力圖與彎矩圖，第6章梁的應力分析與強度計算，第7章梁的變形分析與剛度問題，第8章應力狀態(tài)與強度理論及其工程應用，第9章壓桿的穩(wěn)定問題；專題篇共3章，包括： 第10章材料力學中的能量方法，第11章簡單的靜不定系統(tǒng)，第12章動載荷與疲勞強度概述。其中帶*的章節(jié)教師可根據(jù)情況選用。

為了保持教材建設的連續(xù)性，本書第2版由清華大學航天航空學院殷雅俊教授擔任第2主編。殷雅俊教授系清華大學“國家基礎課程力學教學基地”負責人、“國家力學實驗教學示范中心”副主任、國家精品課程“材料力學”負責人，長期堅持教學與科研結合，堅持教學內容與教學方法改革，在教學與科學研究領域取得了一些創(chuàng)新性成果。他的加入將會確保不斷提高本書質量，不斷反映“材料力學”教學的最新成果。同時，還邀請南京航空航天大學虞偉建副教授參與第2版的編著工作，因此，本書第2版也反映了最近幾年南京航空航天大學力學教育與教學的成果。

21世紀新事物層出不窮，沒有也不應該有一成不變的教材，我們將努力跟上時代的步伐，以不斷提高“材料力學”課程教學質量為己任，不斷地從理念、內容、方法與技術等方面對“材料力學”教材加以修訂，使之日臻完善。

衷心希望關愛本書的廣大讀者繼續(xù)對本書的缺點和不足提出寶貴意見。

基 礎 篇

第1章 材料力學概述3

1.1 “材料力學”的研究內容3

1.2 桿件的受力與變形形式4

1.3 工程構件靜力學設計的主要內容5

1.4 關于材料的基本假定6

1.5 彈性體受力與變形特征 7

1.6 材料力學的分析方法9

1.7 內力與內力分量9

1.8 應力及其與內力分量之間的關系10

1.9 應變以及應力-應變關系11

1.10 結論與討論13

習題14

第2章 軸向載荷作用下桿件的材料力學問題17

2.1 軸力與軸力圖17

2.2 軸向載荷作用下桿件橫截面上的應力20

2.3 最簡單的強度問題22

2.4 軸向載荷作用下的變形分析與計算26

2.5 兩種典型材料拉伸時的力學性能29

2.6 兩種典型材料壓縮時的力學性能34

2.7 結論與討論35

習題40

第3章 連接件的剪切與擠壓強度計算47

3.1 鉚接件的強度失效形式及相應的強度計算方法47

3.2 焊縫強度的剪切假定計算51

3.3 結論與討論55

習題55

第4章 圓軸扭轉時的強度與剛度計算59

4.1 外加扭力矩、扭矩與扭矩圖59

4.2 剪應力互等定理 剪切胡克定律61

4.3 圓軸扭轉時橫截面上的剪應力分析與強度設計62

4.4 圓桿扭轉時的變形及剛度條件70

4.5 結論與討論72

習題74

第5章 梁的剪力圖與彎矩圖77

5.1 工程中的彎曲構件77

5.2 梁的內力及其與外力的相互關系78

5.3 剪力方程與彎矩方程81

5.4 剪力圖與彎矩圖84

5.5 載荷集度、剪力、彎矩之間的微分關系87

*5.6 剛架的內力與內力圖91

5.7 結論與討論93

習題95

第6章 梁的應力分析與強度計算99

6.1 與應力分析相關的截面圖形幾何性質99

6.2 平面彎曲時梁橫截面上的正應力105

6.3 梁的強度計算116

*6.4 彎曲剪應力分析122

6.5 斜彎曲的應力計算與強度設計130

6.6 彎矩與軸力同時作用時橫截面上的正應力135

6.7 結論與討論139

習題145

第7章 梁的變形分析與剛度問題151

7.1 梁的變形與梁的位移151

7.2 梁的小撓度微分方程及其積分153

7.3 疊加法確定梁的撓度與轉角158

7.4 梁的剛度問題166

7.5 簡單的靜不定梁168

7.6 結論與討論171

習題174

第8章 應力狀態(tài)與強度理論及其工程應用179

8.1 應力狀態(tài)的基本概念179

8.2 平面應力狀態(tài)任意方向面上的應力181

8.3 應力狀態(tài)中的主應力與最大剪應力184

8.4 應力圓及其應用189

8.5 一般應力狀態(tài)下的應力-應變關系193

8.6 一般應力狀態(tài)下的應變能密度194

8.7 強度理論概述196

8.8 關于脆性斷裂的強度理論197

8.9 關于屈服的強度理論199

8.10 圓軸承受彎曲與扭轉共同作用時的強度計算202

8.11 圓柱形薄壁容器的應力分析與強度設計簡述207

8.12 結論與討論209

習題212

第9章 壓桿的穩(wěn)定問題217

9.1 壓桿穩(wěn)定的基本概念217

9.2 兩端鉸支壓桿的臨界載荷 歐拉公式219

9.3 不同剛性支承對壓桿臨界載荷的影響221

9.4 臨界應力與臨界應力總圖222

9.5 壓桿穩(wěn)定性設計的安全因數(shù)法228

9.6 結論與討論231

習題234

專 題 篇

第10章 材料力學中的能量方法241

10.1 基本概念241

10.2 互等定理244

10.3 虛位移原理、各種受力形式下內力虛功的表達式247

10.4 莫爾方法251

10.5 應用于直桿的圖乘法254

10.6 結論與討論258

習題259

第11章 簡單的靜不定系統(tǒng)261

11.1 靜不定系統(tǒng)的幾個基本概念261

11.2 力法與正則方程263

11.3 對稱性與反對稱性在求解靜不定問題中的應用265

11.4 空間靜不定結構的特殊情形268

11.5 圖乘法在求解靜不定問題中的應用269

11.6 結論與討論274

習題275

第12章 動載荷與疲勞強度概述279

12.1 等加速度直線運動時構件上的慣性力與動應力279

12.2 旋轉構件的受力分析與動應力計算280

12.3 構件上的沖擊載荷與沖擊應力計算284

12.4 疲勞強度概述288

12.5 疲勞極限與應力-壽命曲線293

12.6 影響疲勞壽命的因素294

12.7 基于無限壽命設計方法的疲勞強度296

12.8 結論與討論298

習題300

附錄303

附錄A 型鋼規(guī)格表305

附錄B 習題答案320

附錄C

索引328

參考文獻335

1 緒論

1.1 材料力學的任務

1.2 材料力學的發(fā)展簡況

1.3 變形固體及其基本假設

1.4 外力及分類

1.5 內力、截面法和應力

1.6 變形與應變

1.7 桿件的基本變形形式

習題

2 軸向拉伸、壓縮與剪切

2.1 工程實際中的軸向拉伸或壓縮問題

2.2 軸向拉伸或壓縮時的內力

2.3 軸向拉伸或壓縮時的應力

2.4 材料拉伸或壓縮時的力學性能

2.5 軸向拉伸或壓縮時的強度計算

2.6 軸向拉伸或壓縮時的變形

2.7 應變能的概念

2.8 拉伸或壓縮超靜定問題

2.9 應力集中的概念

2.10 剪切與擠壓的實用計算

習題

3 扭轉

3.1 工程實際中的扭轉問題

3.2 外力偶矩的計算扭矩和扭矩圖

3.3 薄壁圓筒的扭轉

3.4 圓軸扭轉時的應力強度計算

3.5 圓軸扭轉時的變形剛度計算

3.6 非圓截面桿扭轉的概念

習題

4 彎曲內力

4.1 工程實際中的彎曲問題

4.2 剪力和彎矩

4.3 剪力方程和彎矩方程剪力圖和彎矩圖

4.4 剪力、彎矩和分布載荷集度問的關系

4.5 平面剛架和曲桿的內力圖

習題

5 彎曲應力

5.1 橫截面上的正應力

5.2 梁的彎曲正應力強度條件

5.3 梁的彎曲切應力及其強度計算

5.4 提高梁彎曲強度的措施

習題

6 彎曲變形

6.1 工程實際中的彎曲變形問題

6.2 梁的撓曲線近似微分方程

6.3 積分法求梁的變形

6.4 疊加法求梁的變形

6.5 梁的剛度計算提高梁彎曲剛度的措施

6.6 簡單超靜定梁

習題

7 應力狀態(tài)與強度理論

7.1 應力狀態(tài)概述

7.2 二向應力狀態(tài)

7.3 三向應力狀態(tài)

7.4 應力與應變的關系

7.5 材料的破壞形式

7.6 常用強度理論

習題

8 組合變形

8.1 概述

8.2 拉伸（或壓縮）與彎曲的組合

8.3 扭轉與彎曲的組合

習題

9 壓桿穩(wěn)定

9.1 壓桿穩(wěn)定的概念

9.2 細長壓桿的臨界力

9.3 歐拉公式的適用范圍 臨界應力總圖

9.4 壓桿的穩(wěn)定計算

9.5 提高壓桿穩(wěn)定性的措施

習題

10 動載荷與交變應力

10.1 概述

10.2 構件有加速度時的動應力計算

10.3 構件受沖擊時的動應力計算

10.4 交變應力下材料的持久極限及其影響因素

10.5 對稱和非對稱循環(huán)下構件的疲勞強度計算

10.6 提高構件抗沖擊與疲勞的措施

習題

11 能量法及超靜定結構

11.1 功應變能

11.2 互等定理

11.3 單位載荷法

11.4 靜不定結構概述

11.5 用力法求解靜不定結構

11.6 對稱性及反對稱性質的應用

習題

附錄Ⅰ 截面的幾何性質

Ⅰ.1 靜矩和形心

Ⅰ.2 慣性矩、慣性積和極慣性矩

Ⅰ.3 平行移軸公式

Ⅰ.4 轉軸公式

習題

附錄Ⅱ 型鋼表

附錄Ⅲ 索引

習題參考答案

參考文獻