普通高等教育“十二五”重点规划教材·卓越工程师系列：材料力学 [Mechanics of Materials] pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

《普通高等教育“十二五”重点规划教材·卓越工程师系列：材料力学》根据教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会最新制订的“材料力学课程教学基本要求（A类）”编写。
全书共分12章，包括：绪论，拉伸、压缩与剪切，扭转，平面图形的几何性质，弯曲内力，弯曲应力，弯曲变形，应力状态分析与强度理论，组合变形，压杆稳定，动载荷、交变应力的概念，能量法。
《普通高等教育“十二五”重点规划教材·卓越工程师系列：材料力学》可作为高等学校本科土木、机电、能源、地质等专业80学时左右的材料力学课程教材。对《普通高等教育“十二五”重点规划教材·卓越工程师系列：材料力学》内容进行一定的选择后，亦可适用于材料、测绘、安全、热能等专业64学时左右的材料力学课程。也可作为高职高专与成人高校相应专业的材料力学教材及工程技术人员参考用书。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1.1 材料力学的任务
1.2 变形固体及其基本假设
1.3 外力及其分类
1.4 内力、截面法和应力的概念
1.5 应变的概念
1.6 杆件变形的基本形式

第2章 拉伸、压缩与剪切
2.1 轴向拉伸与压缩的概念
2.2 拉压杆横截面上的内力
2.3 拉压杆横截面上的应力
2.4 拉压杆斜截面上的应力
2.5 轴向拉压时的强度计算
2.6 轴向拉压时的变形
2.7 圆筒形薄壁容器的应力
2.8 拉压超静定问题
2.9 装配应力和温度应力
2.10 材料拉伸时的力学性能
2.11 材料压缩时的力学性能
2.12 许用应力安全因数的选择
2.13 应力集中的概念
2.14 剪切和挤压的实用计算
习题

第3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
3.5 圆轴扭转时的变形
3.6 非圆截面杆扭转的概念
习题

第4章 平面图形的几何性质
4.1 静矩和形心
4.2 惯性矩、极惯性矩和惯性积
4.3 平行移轴公式
4.4 转轴公式
习题

第5章 弯曲内力
5.1 弯曲的概念和实例
5.2 梁的计算简图
5.3 剪力和弯矩
5.4 剪力方程和弯矩方程剪力图和弯矩图
5.5 载荷集度、剪力和弯矩间的关系
5.6 平面刚架和曲杆的内力分析
习题

第6章 弯曲应力
6.1 概述
6.2 纯弯曲时梁横截面上的正应力
6.3 横力弯曲时的正应力正应力强度计算
6.4 弯曲切应力和强度校核
6.5 提高梁强度的主要措施
习题

第7章 弯曲变形
7.1 概述
7.2 梁挠曲线的近似微分方程
7.3 用积分法求弯曲变形
7.4 用叠加法求弯曲变形
7.5 简单超静定梁
7.6 提高弯曲刚度的一些措施
习题

第8章 应力状态分析与强度理论
8.1 应力状态的概念
……
第9章 组合变形
第10章 压杆稳定
第11章 动载荷交变应力的概念
第12章 能量法

附录 型钢表
习题答案
主要参考文献

前言/序言

工程力学系列教材：材料力学（普通高等教育“十二五”重点规划教材·卓越工程师系列） 内容简介： 本书是面向土木工程、机械工程、材料科学、航空航天等多个工程领域本科生编写的专业核心课程教材。它系统、深入地阐述了材料在各种载荷作用下的变形、应力、应变关系以及稳定性问题，是培养未来卓越工程师掌握工程分析与设计基本技能的基石。 本书严格遵循普通高等教育“十二五”重点规划教材的建设标准，并融入了卓越工程师培养的创新理念，旨在使学生不仅理解理论知识，更能将其应用于解决实际工程问题。全书内容覆盖面广、理论深度适中、图例丰富，注重理论与实践的紧密结合。 第一部分：基础概念与静力学分析 教材首先从工程力学的基本概念入手，为后续内容的深入学习奠定坚实基础。 绪论： 简要回顾工程力学在现代工程中的地位和作用，明确材料力学的研究范畴——即研究固体材料在受力、变形及稳定性问题。介绍应力、应变的基本概念，区分宏观分析与微观分析的层次。 材料的应力状态： 详细阐述应力的定义，包括正应力与剪应力。着重介绍平面应力状态和空间应力状态。通过分析斜截面上的应力分量，引出主应力概念。讲解莫尔圆在二维应力分析中的应用，这是判断材料是否失效的关键工具。对于空间应力状态，则引入应力张量，并通过特征值分析求解主应力方向和大小，为后续的强度理论打下张量分析基础。 材料的应变与本构关系： 阐述应变的概念，包括线应变和角应变。重点讨论胡克定律——线弹性材料的本构关系，引入弹性模量（杨氏模量）、泊松比以及剪切弹性模量之间的关系，特别是各向同性材料的弹性常数体系。在讨论复杂受力情况时，讲解广义胡克定律，处理多向应力下的变形问题。 静定与静不定问题： 系统性地讲解结构的静力平衡方程。对于静定结构，运用平衡方程直接求解内力。对于静不定结构，则引入变形相容条件，结合力法和位移法（有限差分法的雏形）分析求解内力与约束反力，这是结构分析的必经之路。 第二部分：典型构件的强度与刚度分析 本部分将理论知识应用于杆件、梁、轴等典型工程结构单元。 轴的扭转： 详细分析圆轴在扭转载荷下的内力、应力与变形。推导扭转强度条件和刚度条件。讨论空心圆轴的优势，并研究非圆截面轴的扭转问题（引入圣维南（St. Venant）扭转理论的定性描述）。对于轴系传动，讲解功率、扭矩与转速之间的关系，并探讨组合截面轴的设计。 梁的弯曲： 这是材料力学中内容最为丰富的部分。 弯曲内力图： 讲解梁的内力（剪力 $V$ 和弯矩 $M$）的确定方法，重点掌握剪力、弯矩与载荷之间的微分关系（$frac{dV}{dx} = q(x)$ 和 $frac{dM}{dx} = V$）。 正应力与弯曲强度： 推导梁的纯弯曲微分方程，得出正应力公式 $sigma = frac{My}{I}$，引入中性轴、惯性矩 $I$ 以及截面模量 $W$。讲解梁的强度设计。 剪应力分析： 推导梁内部的剪应力公式 $ au = frac{VQ}{Ib}$，分析剪应力分布的特点，特别关注矩形截面和工字型截面的分布情况。 复合材料与非对称截面： 扩展到材料不均匀梁（如木材与钢材组合）的应力分析，以及截面形心轴不与几何中性轴重合时的弯曲问题。 梁的挠度与转角： 结构刚度分析的核心。系统介绍求解梁横向变形（挠度 $v$）和转角 $ heta$ 的方法，包括： 1. 积分法（双重积分法）： 直接积分弯曲微分方程。 2. 弯矩荷重法（虚应力法/单位力法）： 尤其适用于静不定梁的补充方程确定。 3. 卡氏定理（虚功原理）： 作为更广义的能量法基础。 第三部分：组合变形与失稳理论 本部分将应力分析扩展到复合受力情况，并引入关键的结构稳定性问题。 组合变形： 重点分析拉伸（或压缩）与弯曲的组合、扭转与弯曲的组合。通过叠加原理，计算复杂载荷下构件内任一点的最大应力，并将其与材料的强度失效准则进行对比。 材料的强度理论： 针对脆性材料（如混凝土、铸铁）和塑性材料（如低碳钢），详细介绍最大正应力理论（Rankine）、最大剪应力理论（Tresca）和最大形状改变能理论（Von Mises）。结合实验数据，分析各种理论的适用范围和局限性。 疲劳与蠕变： 引入时间因素对材料性能的影响。 疲劳： 讨论循环载荷下的材料破坏现象，介绍S-N曲线、疲劳极限和疲劳强度的概念，以及安全系数的选取标准。 蠕变： 简要介绍材料在恒定高温载荷下随时间发生的永久变形现象。 结构的稳定性（压杆理论）： 分析细长杆件在轴向压力下的失稳问题。 欧拉公式： 推导临界屈曲载荷的计算公式，并明确其适用条件（材料处于弹性范围内）。 有效长度与约束条件： 讨论不同端部约束（铰接、固定等）对临界载荷的影响，引入有效长度系数。 非弹性屈曲： 当压杆较粗短时，介绍基于经验公式（如容克公式）的实际屈曲载荷估算方法，将弹性屈曲理论扩展至工程实际。 第四部分：能量法与高级主题 本部分介绍更具通用性的分析方法，为结构动力学和有限元分析打下基础。 结构变形的能量法： 阐述应变能的概念。详细介绍单位力法（虚功原理）在求解位移中的应用，并系统介绍卡氏定理（或称莫尔定理），用于计算复杂荷载或温度变化引起的位移。通过最小势能原理，为理解结构平衡和有限元方法提供能量视角。 薄壁结构分析基础： 简要介绍薄壳和薄壁截面在受力分析中的特殊性，如蜂窝梁或飞机蒙皮的应力分布特点。 全书结构逻辑清晰，从基础到高级，从静力分析到失稳预测，覆盖了材料力学课程的全部核心内容。配套习题丰富，案例贴近实际工程，旨在培养学生严谨的科学态度和解决复杂工程力学问题的能力。