內容簡介
《工程力學教程(第2版)》是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。第1版於2004年齣版,是教育科學“十五”國傢規劃課題研究成果。本教材按高等學校工科本科工程力學課程中、少學時(48~96學時)的要求編寫,涵蓋瞭理論力學和材料力學的主要內容。本次修訂內容包括:靜力學中增加瞭空間力係及摩擦兩章,原書第6章“內力和內力圖”分彆放在後麵相關章節中敘述,對需要重點掌握的概念加瞭著重符號,以利於學生學習或教師使用。
全書共18章,包括靜力學基礎、平麵匯交力係、力矩與平麵力偶係、平麵任意力係、摩擦、空間力係和重心、拉伸和壓縮、扭轉、彎麯、應力狀態分析和強度理論、壓杆的穩定性、點的運動、剮體的基本運動、點的復閤運動、剛體的平麵運動、質點的運動微分方程、動力學普遍定理、動靜法。本書在敘述某些概念和方法的同時,給齣瞭相關的思考題,可供課堂討論之用。本書具有很強的教學適用性,有助於培養工程應用型人纔。
《工程力學教程(第2版)》可作為高等學校工科本科非機類及相關專業中、少學時工程力學課程的教材,也可供高職高專與成人高校師生、網絡教育及有關工程技術人員參考。
本書配有電子教案。本次修訂工作由葛玉梅(第1~11章)、邱秉權(第12~18章)執筆完成,電子教案由葛玉梅主持完成。
目錄
第1章 靜力學基礎
§1-1 靜力學的基本概念
§1-2 靜力學公理
§1-3 約束和約束力
§1-4 物體受力分析和受力圖
習題
第2章 平麵匯交力係
§2-1 平麵匯交力係閤成與平衡的幾何法
§2-2 平麵匯交力係閤成與平衡的解析法
習題
第3章 力矩與平麵力偶係
§3-1 關於力矩的概念及其計算
§3-2 關於力偶的概念
§3-3 平麵力偶係的閤成與平衡
習題
第4章 平麵任意力係
§4-1 力綫平移定理
§4-2 平麵任意力係嚮一點簡化
§4-3 分布荷載
§4-4 平麵任意力係的平衡條件
§4-5 平麵平行力係的平衡條件
§4-6 物體係的平衡問題·靜定與超靜定的概念
§4-7 平麵靜定桁架的內力分析
習題
第5章 摩擦
§5-1 滑動摩擦
§5-2 考慮摩擦時的物體平衡問題
§5-3 滾動摩阻的概念
習題
第6章 空間力係和重心
§6-1 空間匯交力係的閤成與平衡
§6-2 力對點之矩與力對軸之矩
§6-3 空間力偶係的閤成與平衡
§6-4 空間任意力係的簡化·主矢與主矩
§6-5 空間任意力係的平衡
§6-6 重心和形心的坐標公式
§6-7 確定重心和形心位置的具體方法
習題
第7章 拉伸和壓縮
§7-1 軸力及軸力圖
§7-2 橫截麵上的應力
§7-3 拉壓杆的強度計算
§7-4 斜截麵上的應力
§7-5 拉(壓)杆的變形與位移
§7-6 拉(壓)杆內的應變能
§7-7 低碳鋼和鑄鐵受拉伸和壓縮時的力學性能
§7-8 簡單的拉、壓超靜定問題
§7-9 拉(壓)杆接頭的計算
習題
第8章 扭轉
§8-1 扭矩和扭矩圖
§8-2 薄壁圓筒扭轉時的應力和變形
§8-3 圓杆扭轉時的應力和變形
§8-4 受扭圓杆的強度條件及剛度條件
§8-5 等圓截麵直杆在扭轉時的應變能
§8-6 矩形截麵杆的扭轉
習題
第9章 彎麯
§9-1 剪力和彎矩·剪力圖和彎矩圖
§9-2 剪力圖和彎矩圖的進一步研究
§9-3 彎麯正應力
§9-4 慣性矩的平行移軸公式
§9-5 彎麯切應力
§9-6 梁的強度條件
§9-7 撓度和轉角
§9-8 斜彎麯
§9-9 彎麯應變能
§9-10 超靜定梁
習題
第10章 應力狀態分析和強度理論
§10-1 概述
§10-2 平麵應力狀態分析
§10-3 平麵應力狀態下的鬍剋定律
§10-4 三嚮應力狀態
§10-5 強度理論及其應用
習題
第11章 壓杆的穩定性
§11-1 關於穩定性的概念
§11-2 細長中心壓杆的臨界荷載
§11-3 歐拉公式的適用範圍·臨界應力總圖
§11-4 壓杆的穩定條件和穩定性校核
習題
第12章 點的運動
§12-1 運動學的基本內容·參考係
§12-2 點的運動的矢量錶示法
§12-3 點的運動的直角坐標錶示法
§12-4 點的運動的自然錶示法(弧坐標錶示法)
習題
第13章 剛體的基本運動
§13-1 剛體的移動
§13-2 剛體的定軸轉動
§13-3 轉動剛體上點的速度和加速度
習題
第14章 點的復閤運動
§14-1 絕對運動、相對運動和牽連運動
§14-2 點的速度閤成定理
§14-3 牽連運動為移動時點的加速度閤成定理
習題
第15章 剛體的平麵運動
§15-1 剛體平麵運動分解為移動和轉動
§15-2 平麵圖形上點的速度·速度瞬心
§15-3 平麵圖形上點的加速度
習題
第16章 質點的運動微分方程
§16-1 動力學的基本定律
§16-2 質點的運動微分方程
習題
第17章 動力學普遍定理
§17-1 動量定理
§17-2 動量矩定理
§17-3 動能定理
§17-4 動力學普遍定理的綜閤應用
習題
第18章 動靜法
§18-1 關於慣性力的概念
§18-2 質點的動靜法
§18-3 質點係的動靜法
§18-4 剛體慣性力係的簡化
習題
附錄Ⅰ 型鋼錶
附錄Ⅱ 簡單荷載作用下梁的撓度和轉角
參考文獻
習題答案
索引
Synopsis
Contents
執筆者簡介
結構力學導論:梁的彎麯與撓度分析 作者: 錢立群 齣版社: 機械工業齣版社 齣版時間: 2021年10月 ISBN: 978-7-111-68800-5 內容簡介 本書是為高等工科院校土木工程、機械工程、材料科學等相關專業本科生編寫的一本結構力學基礎教材。全書嚴格遵循力學基本原理,聚焦於工程結構分析中最核心、最基礎的部分——靜定和部分超靜定梁結構的內力、應力和變形(撓度)的計算方法。本書旨在為學生構建嚴謹的理論框架,同時注重培養其將理論應用於實際工程問題的能力。 全書共分十章,內容組織邏輯清晰,由淺入深,層次分明。 第一章:緒論與基本概念 本章首先迴顧瞭材料力學和靜力學的基本知識,明確瞭結構力學的研究範圍、基本假設以及研究內容。重點闡述瞭結構、構件、結點等基本概念,並引入瞭結構變形分析中至關重要的虛功原理和互等定理,為後續復雜的力法分析打下堅實的理論基礎。 第二章:靜定梁的內力分析 本章是全書的基礎。詳細介紹瞭靜定梁的類型(簡支梁、懸臂梁、外伸梁等),以及如何運用平衡方程精確求解梁的剪力(V)和彎矩(M)圖。特彆強調瞭剪力、彎矩與荷載分布之間的微分關係,通過大量的實例演示瞭如何快速、準確地繪製各種荷載(集中力、均布荷載、力偶)作用下梁的內力圖,這是後續應力分析的前提。 第三章:梁的應力分析——彎麯正應力 在確定瞭內力分布後,本章轉入應力分析。重點闡述瞭純彎麯理論,推導瞭著名的梁的撓度公式($sigma = frac{My}{I}$),明確瞭中性軸的概念。詳細討論瞭梁的橫截麵幾何性質,如麵積矩、慣性矩($I_x$)和麵積慣性矩($W_x$)。並通過計算實例,展示瞭如何根據已知的彎矩值確定梁的危險點處的最大正應力,並結閤材料強度條件進行初步的強度校核。本章也簡要提及瞭剪應力的概念及其在梁中的分布規律。 第四章:梁的變形——撓度與轉角 本章的核心在於結構變形的量化。係統地介紹瞭梁的變形分析方法。首先講解瞭基於微分方程的積分法,即利用彎矩與撓度之間的幾何關係,通過兩次或四次積分求解位移。其次,詳細闡述瞭撓度與轉角的幾何意義與工程應用。 第五章:能量法在梁變形計算中的應用 針對更復雜的梁係和變形計算,本章引入瞭能量法,這是現代結構分析的核心工具之一。重點介紹瞭單位力法(虛功原理)在計算梁的位移和轉角中的應用,包括直接積分法和乘法規則(如莫爾積分)。通過能量守恒的思想,提供瞭一種與靜力平衡法並駕齊驅的強大計算工具。 第六章:超靜定結構的基本概念與力法 本章開始進入超靜定結構的分析範疇。首先明確瞭超靜定度的概念及其確定方法。隨後,係統地介紹瞭經典力法(位移法的前身)。詳細講解瞭如何選擇多餘未知量(多餘約束反力)、建立力法方程(撓度方程),並通過求解方程確定額外的約束反力,進而求齣結構的全部內力和位移。書中選取瞭典型的超靜定梁(如一次、二次超靜定梁)作為算例進行深度剖析。 第七章:幾何不變體係與幾何不變機構 本章對結構體係進行瞭分類,鞏固瞭學生對靜定與超靜定概念的理解。討論瞭平麵桁架的平衡條件,並重點分析瞭幾何不變體係、幾何不變機構的判斷標準,這是防止結構在分析中齣現錯誤假設的關鍵環節。 第八章:桁架的內力計算 本章將分析對象從梁拓展到桁架。詳細介紹瞭求解平麵桁架內力的方法,包括結點法和截麵法。強調瞭在應用這些方法時,應注意的平衡條件限製和對簡化假設的理解。 第九章:軸的扭轉 雖然主要關注梁的彎麯,但本章作為補充,簡要介紹瞭圓截麵軸在扭轉荷載下的力學行為。推導瞭扭轉剪應力公式 ($ au = frac{Tr}{J}$),並講解瞭扭轉角(轉角)的計算方法,幫助學生建立起梁和軸兩種基本構件的力學聯係。 第十章:溫度應力和支撐變形 本章討論瞭非荷載因素引起的結構內力與變形。詳細分析瞭溫度變化在梁中引起的內力和應力分布情況,並探討瞭支撐點的沉降或轉動對靜定梁和超靜定梁內力分配的影響。 本書特色: 1. 理論與實踐緊密結閤: 每個理論推導後緊跟具體的工程算例,確保學生能立即掌握計算步驟。 2. 強調基本概念: 摒棄繁復的矩陣代數,專注於經典方法(如力法),夯實學生對力學本質的理解。 3. 圖示清晰: 大量使用清晰的荷載圖、內力圖和變形圖,輔助直觀理解復雜的力學現象。 4. 注重嚴謹性: 在推導過程中,嚴格遵守平衡、幾何和本構關係,培養學生嚴謹的工程思維。 本書適閤作為結構力學或工程力學(力學部分)的教材使用,也可供從事結構設計、分析、科研等相關工作的工程技術人員參考。
我平時閱讀技術書籍,總會特彆關注作者的敘述方式是否能夠引發讀者的思考。在這本《工程力學教程(第2版)》中,我確實感受到瞭這一點。作者並非簡單地羅列知識點,而是常常會在講解過程中拋齣一些啓發性的問題,引導我們去思考“為什麼是這樣?”、“有沒有其他方法?”。這種互動式的寫作風格,讓我感覺自己不是在被動地接受信息,而是在主動地探索和學習。比如,在討論虛功原理的時候,書中並沒有直接給齣結論,而是先從平衡方程的局限性入手,層層遞進,最終引齣虛功原理的優越性。這種循循善誘的講解方式,讓我在理解一些比較抽象的力學原理時,感覺更加深刻,也更願意主動去鑽研。