工程力学学习指导与解题指南(普通高等院校基础力学系列教材)

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内容简介:
本书主要介绍“工程力学”的理论与方法概要以及解题方法。目的是帮助读者应用工程力学的基本概念、基本理论以及基本方法分析和解决问题,并通过解题过程加深对相关概念、理论以及方法的认识和理解。全书的章节安排与现行高等学校的《工程力学》教材基本一致。
    书中的每章都包括教学要求与学习目标、理论要点、学习建议以及例题示范四部分。在例题示范部分,针对初学者容易出现的错误进行了分析。
    全书共计13章,包括静力学的基本概念与物体受力分析,力系的等效与简化,力系的平衡条件与平衡方程,材料力学概述,杆件的内力分析,拉压杆件的应力、变形分析与强度设计,圆轴扭转时的强度与刚度计算,梁的强度问题,梁的位移分析与刚度问题,应力状态与强度理论及其工程应用,压杆的稳定问题,动载荷与疲劳强度概述,新材料的材料力学概述。全书选编了118道各类典型的例题。
    本书可与著者所编著的《工程力学》主教材配套使用,作为在校生学习“工程力学”课程的参考书。书中的一些具有一定深度和难度的内容以及相关的例题解析,为从事工程力学教学工作的教师、备考研究生的学生以及需要深入了解工程力学的工程技术人员提供了一些目前普通教材中没有的参考内容。





目录: 第1章静力学的基本概念与物体受力分析1
1.1教学要求与学习目标1
1.2理论要点1
1.2.1力的基本概念1
1.2.2关于力的基本性质的原理2
1.2.3平衡的基本概念和关于平衡的基本原理2
1.2.4关于约束与约束力3
1.2.5物体受力分析——平衡对象、隔离体与受力图3
1.2.6力对点之矩与力对轴之矩4
1.3学习建议5
1.4例题示范5
第2章力系的等效与简化13
2.1教学要求与学习目标13
2.2理论要点13
2.2.1等效的概念及有关等效的原理13
2.2.2力偶的概念及其性质14
2.2.3力偶系的简化15
2.2.4力向一点平移16
2.2.5平面力系的简化16
2.2.6插入端约束的约束力16
2.3学习建议17
2.4例题示范17
第3章力系的平衡条件与平衡方程23
3.1教学要求与学习目标23
3.2理论要点24
3.2.1平面力系作用下物体的平衡条件与平衡方程24
3.2.2求解物体在平面力系作用下的平衡问题时需要注意的几个方面25
3.2.3刚体系统平衡问题的特点25
3.2.4求解刚体系统平衡问题的基本方法26
3.2.5关于刚体系统的静定和静不定性质28
3.2.6摩擦的基本概念28
3.2.7摩擦平衡问题的特点29
3.2.8摩擦角的概念29
3.2.9有摩擦时斜面上物体的运动和静止状态30
3.2.10工程中常见的几类摩擦平衡问题30
3.3学习建议31
3.4例题示范32
第4章材料力学概述47
4.1教学要求与学习目标47
4.2理论要点47
4.2.1关于弹性体理想化的基本假定47
4.2.2弹性体的受力与变形特点48
4.2.3关于刚体静力学模型与材料力学模型49
4.2.4关于刚体静力学概念与原理在材料力学中的可用性与限制性49
4.3学习建议49
4.4例题示范50
第5章杆件的内力分析53
5.1教学要求与学习目标53
5.2理论要点54
5.2.1关于内力的概念与定义54
5.2.2弹性体的平衡原理与截面法56
5.2.3内力与外力的相依关系57
5.2.4平衡微分方程57
5.2.5绘制内力图的基本方法58
5.3学习建议60
5.4例题示范61
5.4.1轴力图61
5.4.2扭矩图62
5.4.3写剪力、弯矩方程,画剪力图和弯矩图63
5.4.4利用弯矩、剪力和载荷集度之间的微分关系绘制弯矩图和剪力图66
第6章拉压杆件的应力、变形分析与强度设计73
6.1教学要求与学习目标73
6.2理论要点74
6.2.1拉伸与压缩杆件的应力与变形74
6.2.2拉伸与压缩杆件的强度设计75
6.2.3拉伸和压缩静不定问题76
6.3学习建议78
6.4例题示范81
6.4.1应力和变形计算81
6.4.2强度计算85
6.4.3简单的拉压静不定问题93
第7章圆轴扭转时的强度与刚度计算99
7.1教学要求与学习目标99
7.2理论要点99
7.2.1圆轴扭转时的应力变形计算公式99
7.2.2与圆轴扭转应力、变形公式有关的几何量101
7.2.3圆轴扭转时的强度条件与刚度条件101
7.3学习建议102
7.4例题示范103
7.4.1应力与变形计算103
7.4.2强度计算与刚度计算106
7.4.3扭转静不定问题111
7.4.4非圆截面杆扭转时的应力变形计算114
第8章梁的强度问题117
8.1教学要求与学习目标117
8.2理论要点118
8.2.1有关梁弯曲的基本概念118
8.2.2纯弯梁正应力公式及其应用与推广119
8.2.3斜弯曲121
8.2.4一个主轴平面内的偏心载荷122
8.2.5薄壁梁横截面上的切应力流与弯曲中心的概念122
8.2.6弯曲强度问题的特点及强度计算方法125
8.3学习建议127
8.4例题示范130
8.4.1弯曲正应力计算130
8.4.2弯曲强度计算139
8.4.3弯曲切应力计算145
第9章梁的位移分析与刚度问题149
9.1教学要求与学习目标149
9.2理论要点150
9.2.1弯曲时梁的微段变形150
9.2.2梁的总体变形与位移150
9.2.3计算梁位移的叠加法152
9.2.4梁的刚度设计准则152
9.2.5简单的静不定梁152
9.3学习建议153
9.4例题示范157
9.4.1用积分法求梁的挠度和转角157
9.4.2用叠加法求梁的挠度和转角162
9.4.3弯曲刚度计算165
9.4.4简单的静不定梁167
第10章应力状态与强度理论及其工程应用173
10.1教学要求与学习目标173
10.2理论要点174
10.2.1一点应力状态及其表示方法174
10.2.2平面应力状态中任意斜截面上应力的确定175
10.2.3主应力、主平面、最大切应力175
10.2.4应力圆及其应用177
10.2.5广义胡克定律178
10.2.6建立复杂受力时强度条件的思路与方法179
10.2.7几种常用的强度理论180
10.2.8圆轴承受弯曲与扭转共同作用时的强度计算182
10.2.9圆柱形薄壁容器的应力状态分析与强度设计184
10.3学习建议185
10.4例题示范187
10.4.1微单元体的取法及其各个面上应力的确定187
10.4.2微单元任意方向面上的应力分析、应力圆的应用190
10.4.3主应力、主方向与最大切应力192
10.4.4广义胡克定律的应用197
10.4.5强度理论的应用203
第11章压杆的稳定问题209
11.1教学要求与学习目标209
11.2理论要点210
11.2.1平衡构形的稳定性和不稳定性210
11.2.2临界状态与临界载荷210
11.2.3三种类型的压杆的不同临界状态210
11.2.4细长压杆的临界载荷——欧拉公式211
11.2.5长细比的概念三类不同压杆的判断213
11.2.6压杆的稳定性设计215
11.3学习建议216
11.4例题示范219
11.4.1压杆临界力公式的推导219
11.4.2应用欧拉公式计算临界力221
11.4.3压杆稳定安全校核224
11.4.4综合性问题226
第12章动载荷与疲劳强度概述231
12.1教学要求与学习目标231
12.2理论要点232
12.2.1等加速度运动时构件的应力计算方法232
12.2.2冲击载荷作用下的应力计算方法233
12.2.3交变应力的几个概念233
12.2.4疲劳破坏特征、疲劳破坏过程与破坏原因235
12.2.5应力寿命曲线与疲劳极限238
12.2.6影响疲劳寿命的因素238
12.3学习建议239
12.4例题示范240
12.4.1等加速度运动时构件的应力计算240
12.4.2旋转杆件的动应力计算242
12.4.3冲击载荷与冲击应力计算245
12.4.4疲劳问题中应力比的计算251
第13章新材料的材料力学253
13.1教学要求与学习目标253
13.2理论要点254
13.2.1复合材料的基本知识254
13.2.2单层纤维复合材料的弹性模量254
13.2.3纤维的增强效应257
13.2.4聚合物的粘弹性行为258
13.2.5伪弹性设计方法261
13.3学习建议262
13.4例题示范264
13.4.1复合材料弹性模量的计算264
13.4.2线性粘弹性问题266
13.4.3伪弹性设计方法的应用267
参考文献269

前言: 本书的章节安排顺序,基本上与我国现行《工程力学》教科书的系统相一致。但是,考虑到本书的侧重点是解题方法介绍,因此个别章节的安排与现行教科书又略有差异。
考虑到一些读者为了准备由专科升入本科的考试,以及研究生的入学考试要求,书中有一部分例题的内容,超出了现行的“工程力学”的教学内容。
全书共计13章,包括静力学的基本概念与物体受力分析,力系的等效与简化,力系的平衡条件与平衡方程,材料力学概述,杆件的内力分析,拉压杆件的应力、变形分析与强度设计,圆轴扭转时的强度与刚度计算,梁的强度问题,梁的位移分析与刚度问题,应力状态与强度理论及其工程应用,压杆的稳定问题,动载荷与疲劳强度概述,新材料的材料力学概述等。
本书可以与著者所编著的《工程力学》主教材配套使用,也可作为在校学生学习“工程力学”课程的参考书;书中的一些具有一定深度和难度的内容以及相关的例题解析,为从事工程力学教学工作的教师、准备参加研究生考试的学生以及需要深入了解工程力学的工程技术人员提供了一些目前普通教材中没有的参考内容。
书中的缺点和错误在所难免,谨请广大读者批评指正。
范钦珊
2006年10月