材料力學（第二版）

成書過程

修訂情況

該書根據中華人民共和國教育部高等學校力學教學指導委員會制定的“材料力學課程教學基本要求”編寫，編寫過程中參考了中國國內外優秀教材，體現內容的適當更新。

該書由季順迎擔任主編，參加該書編寫工作的主要有：季順迎（第1章）、馬紅艷（第2、3、4章）、畢祥軍（第5、6、7章）、李鋒（第8、9章）、張昭（第10章，附錄A1、A2、A3、A4）、王博（第11、12章）、馬國軍（第13、14章）。此外，王守新、關東媛等也參與了該書的編寫討論。

在該書編寫過程中，程耿東院士、洪明教授和楊春秋教授給予了支持和鼓勵，並提出了建設性意見，大連理工大學鄭芳懷教授對該書給予了指導，並審閱了全部書稿。

出版工作

2018年1月1日，《材料力學（第二版）》由科學出版社出版發行。該書得到大連理工大學教務處教材出版基金的資助，也得到大連理工大學運載工程與力學學部工程力學系的支持。

出版工作人員及單位

責任編輯	責任校對	責任印製	封面設計
朱曉穎、張麗花	郭瑞芝	霍兵	迷底書裝

內容簡介

該書共14章，包括材料力學基本概念、軸向拉伸和壓縮、剪下、扭轉、彎曲內力、彎曲應力、彎曲變形、應力狀態分析與強度理論、組合變形、壓桿穩定、能量法、靜不定結構、動載荷、疲勞，並將截面圖形的幾何性質等內容列入附錄。各章均附有習題，每章末有二維碼參考答案。

教材目錄

前言

主要符號表

第1章材料力學基本概念 1

1.1 材料力學的任務和研究對象 1

1.1.1 強度、剛度和穩定性 1

1.1.2 材料力學的研究對象 2

1.2 材料力學的基本假設 2

1.2.1 連續性假設 2

1.2.2 均勻性假設 2

1.2.3 各向同性假設 2

1.2.4 小變形假設 3

1.3 外力、內力和應力 3

1.3.1 外力 3

1.3.2 內力和截面法 4

1.3.3 應力 5

1.4 位移、變形和應變 5

1.4.1 位移與變形 5

1.4.2 應變 5

1.5 桿件變形的基本形式 7

1.5.1 軸向拉伸或壓縮 7

1.5.2 剪下 7

1.5.3 扭轉 7

1.5.4 彎曲 7

習題 7

第2章軸向拉伸和壓縮 9

2.1 概述 9

2.2 軸力和軸力圖 9

2.2.1 軸力 9

2.2.2 軸力圖 10

2.3 拉壓桿的應力 11

2.3.1 橫截面上的應力 11

2.3.2 斜截面上的應力 12

2.3.3 聖維南原理 13

2.4 材料在拉伸和壓縮時的力學性能 14

2.4.1 拉壓試驗簡介 14

2.4.2 材料在拉伸時的力學性能 15

2.4.3 材料壓縮時的力學性能 17

2.5 軸向拉壓桿的強度條件 18

2.6 拉壓桿的變形 21

2.7 拉壓靜不定問題 25

2.7.1 拉壓靜不定問題及解法 25

2.7.2 裝配應力 29

2.7.3 溫度應力 30

2.8 應力集中的概念 32

習題 33

第3章剪下 37

3.1 概述 37

3.2 剪下的實用計算 37

3.3 擠壓的實用計算 39

習題 42

第4章扭轉 44

4.1 概述 44

4.2 扭矩和扭矩圖 44

4.2.1 傳動軸上的外力偶矩 44

4.2.2 扭矩及扭矩圖 45

4.3 純剪下、切應力互等定理和剪下胡克定律 46

4.3.1 薄壁圓筒扭轉時橫截面上的切應力 46

4.3.2 切應力互等定理 47

4.3.3 剪下胡克定律 47

4.4 圓軸扭轉時的應力及強度條件 47

4.4.1 圓軸扭轉時橫截面上的應力 47

4.4.2 圓軸扭轉時斜截面上的應力 51

4.4.3 強度條件 52

4.5 圓軸扭轉時的變形及剛度條件 53

4.5.1 圓軸扭轉變形 53

4.5.2 圓軸扭轉剛度條件 54

4.6 扭轉靜不定問題 56

4.7 圓柱形密圈螺旋彈簧的強度 58

4.8 非圓截面桿件的扭轉 59

4.8.1 自由扭轉和約束扭轉 60

4.8.2 矩形截面桿的扭轉 60

習題 61

第5章彎曲內力 64

5.1 概述 64

5.1.1 彎曲的概念 64

5.1.2 梁的支座形式與支反力 64

5.1.3 梁的基本類型 65

5.2 剪力和彎矩 66

5.3 剪力圖和彎矩圖 68

5.4 剪力、彎矩和分布載荷集度間的微分關係 71

5.4.1 剪力、彎矩與分布載荷集度間的微分關係 71

5.4.2 利用微分關係繪製剪力圖和彎矩圖 72

5.4.3 疊加法作彎矩圖 75

5.5 平面剛架和曲梁的內力 76

5.5.1 平面剛架的內力 76

5.5.2 曲梁的內力 77

習題 78

第6章彎曲應力 82

6.1 概述 82

6.2 彎曲正應力 82

6.2.1 變形幾何方面 83

6.2.2 物理方面 84

6.2.3 靜力學方面 84

6.2.4 彎曲正應力 85

6.2.5 純彎曲正應力公式在橫力彎曲中的推廣 86

6.3 彎曲切應力 86

6.3.1 矩形截面梁的彎曲切應力 86

6.3.2 工字形截面梁的彎曲切應力 88

6.3.3 圓形及圓環形截面梁的彎曲切應力 89

6.3.4 彎曲正應力與彎曲切應力的數值比較 89

6.3.5 橫力彎曲時切應力對彎曲正應力的影響 90

6.4 梁的強度條件 91

6.4.1 彎曲正應力強度條件 91

6.4.2 彎曲切應力強度條件 92

6.5 非對稱截面梁的平面彎曲和彎曲中心 95

6.6 提高彎曲強度的措施 97

6.6.1 選擇合理的截面形狀 97

6.6.2 採用變截面梁與等強度梁 98

6.6.3 合理安排梁的受力 99

習題 101

第7章彎曲變形 106

7.1 概述 106

7.2 撓曲線近似微分方程 107

7.3 積分法求梁的變形 107

7.4 疊加法求梁的位移 112

7.5 梁的剛度條件與合理剛度設計 117

7.5.1 梁的剛度條件 117

7.5.2 提高彎曲剛度的措施 118

7.6 簡單靜不定梁 119

習題 124

第8章應力狀態分析與強度理論 129

8.1 概述 129

8.1.1 應力狀態的概念 129

8.1.2 應力狀態的表示方法 129

8.1.3 強度理論 130

8.2 平面應力狀態分析 131

8.2.1 任意斜截面上的應力 131

8.2.2 主平面 132

8.2.3 主應力 132

8.2.4 極值切應力 132

8.3 平面應力狀態的應力圓 134

8.4 三向應力狀態的最大應力 135

8.5 廣義胡克定律 137

8.5.1 廣義胡克定律 137

8.5.2 體積應變 138

8.6 空間應力狀態下的應變能和畸變能 139

8.6.1 應變能及應變能密度 139

8.6.2 體積改變能密度和畸變能密度 140

8.7 常用的四個古典強度理論 141

8.7.1 脆性斷裂強度理論 141

8.7.2 塑性屈服強度理論 142

習題 147

第9章組合變形 151

9.1 概述 151

9.2 斜彎曲 151

9.3 偏心拉伸(壓縮)與截面核心 155

9.3.1 偏心拉壓桿的強度計算 155

9.3.2 截面核心的概念 158

9.4 彎曲與扭轉的組合 158

習題 162

第10章壓桿穩定 166

10.1 概述 166

10.2 細長壓桿的臨界力和歐拉公式 167

10.2.1 兩端鉸支細長壓桿的臨界力 167

10.2.2 其他桿端約束下細長壓桿的臨界力 168

10.2.3 歐拉公式的普遍形式 170

10.2.4 歐拉公式的適用範圍 171

10.3 中、小柔度桿的臨界力和臨界應力總圖 171

10.4 壓桿的穩定校核 174

10.5 提高壓桿穩定性的措施 176

10.5.1 選擇合理的截面形狀 176

10.5.2 改變壓桿的約束條件 176

10.5.3 合理選擇材料 176

習題 176

第11章能量法 179

11.1 概述 179

11.2 外力功與應變能 179

11.2.1 外力功 179

11.2.2 桿件的應變能 180

11.2.3 應變能密度 181

11.3 卡氏定理 182

11.3.1 余功與余能 182

11.3.2 卡氏定理 183

11.3.3 用卡氏定理計算位移 184

11.4 變形體虛功原理 187

11.5 單位載荷法 188

11.5.1 單位載荷法 188

11.5.2 莫爾積分 189

11.5.3 圖乘法 193

11.6 互等定理 197

11.6.1 功的互等定理 197

11.6.2 位移互等定理 198

習題 200

第12章靜不定結構 205

12.1 概述 205

12.2 力法及力法正則方程 206

12.2.1 基本未知量、靜定基、相當系統 206

12.2.2 力法正則方程 206

12.2.3 求解外力靜不定結構 208

12.2.4 求解內力靜不定結構 212

12.3 對稱性的利用 214

習題 220

第13章動載荷 223

13.1 概述 223

13.2 等加速運動構件的應力和應變 223

13.2.1 構件等加速直線運動時的應力 223

13.2.2 構件等速轉動時的應力和變形 225

13.3 衝擊應力和變形 227

13.4 提高構件抗衝擊能力的措施 233

習題 234

第14章疲勞 237

14.1 概述 237

14.1.1 交變應力 237

14.1.2 疲勞 238

14.2 持久極限 239

14.2.1 材料的持久極限 239

14.2.2 構件的持久極限 240

14.3 對稱循環構件的疲勞強度校核 243

14.4 非對稱循環構件的疲勞強度校核 244

14.5 提高構件疲勞強度的措施 245

習題 245

附錄A1 截面圖形的幾何性質 247

A1.1 靜矩 247

A1.1.1 靜矩和形心 247

A1.1.2 組合截面圖形的靜矩和形心 249

A1.2 慣性矩和慣性積 249

A1.3 平行移軸公式 252

A1.4 轉軸公式和主慣性軸 253

A1.4.1 慣性矩和慣性積的轉軸公式 253

A1.4.2 主慣性軸和主慣性矩 254

A1.5 組合圖形的形心主慣性矩 256

習題 257

附錄A2 型鋼表 259

附錄A3 常用材料的力學性能 271

附錄A4 常用截面圖形的幾何性質 272

參考文獻 274

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

配套教材

《材料力學（第二版）》有配套參考書《材料力學解題指導（第二版）》《材料力學案例——教學與學習參考》。

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
《材料力學解題指導（第二版）》	馬紅艷	科學出版社	2020年7月1日	9787030654724
《材料力學案例——教學與學習參考》	李鋒	科學出版社	2011年2月22日	9787030297075

課程資源

《材料力學（第二版）》配有知識點微課視頻、三維動畫仿真，以及慕課“材料力學”。

課程名稱	建設院校	授課平台
材料力學	大連理工大學	中國大學MOOC

教材特色

該書傳承了大連理工大學工程力學系在材料力學課程教學中的知識體系和風格特色，注重材料力學的基本原理、基本概念和基本分析方法。在內容編排上，注重課程的基礎性、套用性和教學的適用性，可滿足不同層次的教學要求。另外，該書採用了國際通用符號，並引入部分材料力學知識的發展簡史，可讀性強。

增強趣味性，增加了對材料力學發展過程及重要歷史人物的簡介；
增強了教材內容的工程性；
採用了國際通用、容易理解的力學符號；
通過二維碼技術，將全書主要知識點、課程基本要求、課程總結、習題講解的微課視頻，以及重點、難點的三維動畫仿真和拓展內容嵌入書中。