高等院校土木工程專業規劃教材：材料力學

《高等院校土木工程專業規劃教材：材料力學》是2013年7月1日由清華大學出版社出版的圖書，作者是田玉梅、賈傑。

基本介紹

• 中文名：高等院校土木工程專業規劃教材:材料力學
• 出版社：清華大學出版社
• 頁數：315頁
• 開本：16
• 品牌：清華大學出版社
• 作者：田玉梅 賈傑
• 出版日期：2013年7月1日
• 語種：簡體中文
• ISBN：9787302326533, 7302326533

內容簡介

《高等院校土木工程專業規劃教材:材料力學》是基於清華大學出版社“高等院校土木工程專業規劃教材”而編寫的土木工程專業材料力學教材，同時也兼顧了其他工科專業材料力學課程的教學需要。適合60～90學時材料力學課程的教學。《高等院校土木工程專業規劃教材:材料力學》共分14章，內容包括：緒論、軸向拉伸與壓縮、剪下的實用計算、扭轉、截面幾何性質、彎曲內力、彎曲應力、彎曲變形、應力及應變狀態分析、強度理論、組合變形、壓桿穩定、能量法、疲勞強度計算。全書各章均有知識點及學習要求、思考和練習題及其參考答案，並在附錄E中安排三套不同程度要求的材料力學自測題A、B、C，便於學生自我檢測。《高等院校土木工程專業規劃教材:材料力學》可用作高等院校土木工程專業材料力學的教材，也可作為機械、水利、交通、冶金等專業的教材及相關工程技術人員的參考書。

《高等院校土木工程專業規劃教材:材料力學》力求做到強調基礎，重視套用；結構嚴謹、前後呼應；由淺入深，深入淺出；重點突出，詳略得當。書中精選的例題、思考和練習題是重要知識點的提煉和反映，具有典型性、啟發性和層次性，適合不同層次學生的學習，也為教師授課時在深度和廣度上留有一定伸縮空間。

圖書目錄

第1章 緒論1

1.1 材料力學的任務與研究對象1

1.1.1 材料力學的任務1

1.1.2 材料力學的研究對象3

1.2 材料力學的基本假設4

1.3 外力及其分類5

1.4 內力與應力5

1.4.1 內力及截面法5

1.4.2 應力6

1.4.3 簡單應力狀態7

1.4.4 切應力互等定理7

1.5 變形、位移與應變8

1.5.1 變形與位移8

1.5.2 應變8

1.6 胡克定律9

1.6.1 拉壓胡克定律9

1.6.2 剪下胡克定律9

1.7 桿件變形的基本形式9

思考和練習題10

第2章 軸向拉伸與壓縮12

2.1 概述12

2.2 軸力與軸力圖13

2.2.1 軸力13

2.2.2 軸力圖13

2.3 拉壓桿的應力與聖維南原理15

2.3.1 拉壓桿橫截面上的應力15

2.3.2 拉壓桿斜截面上的應力16

2.3.3 聖維南原理17

2.4 材料拉伸與壓縮時的力學性能18

2.4.1 拉伸試驗與應力—應變圖18

2.4.2 低碳鋼拉伸時的力學性能19

2.4.3 材料在卸載與再載入時的力學性能20

2.4.4 材料的塑性21

2.4.5 其他材料拉伸時的力學性能21

2.4.6 材料壓縮時的力學性能22

2.5 拉壓桿的強度計算23

2.5.1 失效與許用應力23

2.5.2 強度條件23

2.6 拉壓桿的變形26

2.6.1 拉壓桿縱向變形與胡克定律26

2.6.2 拉壓桿的橫向變形與泊松比26

2.7 應力集中的概念29

2.7.1 應力集中的概念29

2.7.2 應力集中對構件強度的影響30

2.8 簡單拉壓超靜定問題30

2.8.1 超靜定問題的提出及求解方法30

2.8.2 溫度應力33

2.8.3 裝配應力34

思考和練習題37

第3章 剪下的實用計算42

3.1 概述42

3.2 剪下的實用計算43

3.3 擠壓的實用計算43

思考和練習題47

第4章 扭轉50

4.1 概述50

4.2 外力偶矩計算與扭矩51

4.2.1 外力偶矩計算51

4.2.2 扭矩與扭矩圖52

4.3 圓軸扭轉應力及強度計算53

4.3.1 圓軸扭轉試驗與假設54

4.3.2 圓軸扭轉橫截面上的應力54

4.3.3 圓軸扭轉的強度計算57

4.4 圓軸扭轉變形及剛度計算59

4.4.1 圓軸扭轉變形59

4.4.2 圓軸扭轉剛度計算59

4.5 簡單超靜定軸61

4.6 矩形截面桿自由扭轉63

4.6.1 自由扭轉與約束扭轉63

4.6.2 矩形截面桿自由扭轉63

4.7 薄壁截面桿自由扭轉65

4.7.1 開口薄壁桿件自由扭轉65

4.7.2 閉口薄壁桿件自由扭轉67

思考和練習題69

第5章 截面幾何性質73

5.1 概述73

5.2 形心與靜矩73

5.2.1 截面的形心73

5.2.2 截面的靜矩74

5.2.3 截面形心與靜矩的關係74

5.2.4 組合截面的靜矩與形心74

5.3 極慣性矩76

5.3.1 截面的極慣性矩76

5.3.2 圓截面的極慣性矩76

5.4 慣性矩及其平行移軸公式77

5.4.1 截面的慣性矩77

5.4.2 矩形及圓截面的慣性矩77

5.4.3 慣性半徑79

5.4.4 慣性矩平行移軸公式79

5.5 慣性積及其平行移軸公式80

5.5.1 截面的慣性積80

5.5.2 慣性積平行移軸公式80

5.6 轉軸公式與主慣性矩81

5.6.1 轉軸公式81

5.6.2 主軸與主慣性矩82

思考和練習題85

第6章 彎曲內力87

6.1 概述87

6.1.1 彎曲概念與實例87

6.1.2 梁的支座形式及支座反力88

6.1.3 梁的類型89

6.2 剪力與彎矩89

6.2.1 剪力與彎矩的概念89

6.2.2 剪力與彎矩的正負號規定90

6.3 剪力方程與彎矩方程及剪力圖與彎矩圖93

6.3.1 剪力方程與彎矩方程93

6.3.2 剪力圖與彎矩圖93

6.4 剪力、彎矩與荷載集度之間的關係96

6.4.1 剪力、彎矩與荷載集度之間的微分關係96

6.4.2 根據微分關係作剪力圖與彎矩圖96

6.4.3 剪力、彎矩與荷載集度之間的積分關係99

6.5 疊加法作彎矩圖102

6.5.1 疊加法作彎矩圖的原理102

6.5.2 區段疊加法作彎矩圖102

6.6 平面剛架與曲梁內力103

6.6.1 平面剛架內力103

6.6.2 平面曲梁內力105

思考和練習題105

第7章 彎曲應力109

7.1 概述109

7.2 彎曲正應力110

7.2.1 純彎曲正應力110

7.2.2 橫力彎曲正應力113

7.2.3 最大彎曲正應力113

7.3 彎曲切應力114

7.3.1 矩形截面梁的彎曲切應力114

7.3.2 工字形截面梁的彎曲切應力116

7.3.3 圓形截面梁的彎曲切應力118

7.4 梁的強度計算119

7.4.1 梁的強度條件119

7.4.2 梁的強度計算120

7.5 梁的合理強度設計123

7.6 非對稱截面梁的平面彎曲及彎曲中心的概念126

7.6.1 非對稱截面梁的平面彎曲126

7.6.2 開口薄壁桿件的彎曲中心126

7.7 兩種材料的組合梁128

思考和練習題130

第8章 彎曲變形136

8.1 概述136

8.1.1 工程實際中的彎曲問題136

8.1.2 梁的撓度與轉角137

8.2 撓曲線近似微分方程138

8.3 計算梁位移的積分法139

8.3.1 轉角方程與撓度方程139

8.3.2 邊界條件與光滑連續條件139

8.4 計算梁位移的疊加法141

8.5 梁的剛度計算及合理剛度設計145

8.5.1 梁的剛度計算145

8.5.2 梁的合理剛度設計146

8.6 簡單超靜定梁147

8.6.1 超靜定梁的概念147

8.6.2 用變形比較法解超靜定梁147

思考和練習題149

第9章 應力及應變狀態分析153

9.1 概述153

9.1.1 一點應力狀態的概念153

9.1.2 一點應力狀態的描述154

9.2 平面應力狀態應力分析的解析法156

9.2.1 平面應力狀態的有關約定156

9.2.2 平面應力狀態下任意斜截面的應力156

9.2.3 平面應力狀態的極值應力157

9.2.4 主平面及主應力158

9.3 平面應力狀態應力分析的圖解法162

9.3.1 應力圓的原理162

9.3.2 應力圓的繪製163

9.3.3 應力圓的套用163

9.4 複雜應力狀態的最大應力165

9.4.1 三向應力圓165

9.4.2 三向應力狀態的最大應力166

9.5 廣義胡克定律167

9.6 薄壁圓筒的應力分析170

9.7 平面應變狀態應變分析172

9.7.1 任意方位的應變172

9.7.2 最大正應變及其方位174

9.7.3 應變的實測175

思考和練習題176

第10章 強度理論181

10.1 概述181

10.2 關於斷裂的強度理論182

10.2.1 最大拉應力理論182

10.2.2 最大拉應變理論183

10.3 關於屈服的強度理論184

10.3.1 最大切應力理論184

10.3.2 畸變能理論184

10.4 莫爾強度理論185

10.4.1 莫爾強度理論要點185

10.4.2 莫爾強度理論的強度條件186

10.5 強度理論的套用188

10.5.1 相當應力188

10.5.2 強度理論的套用188

思考和練習題191

第11章 組合變形193

11.1 概述193

11.1.1 工程中桿件的組合變形193

11.1.2 組合變形的求解方法194

11.2 斜彎曲195

11.2.1 斜彎曲的概念195

11.2.2 斜彎曲內力與應力的計算195

11.2.3 斜彎曲變形的計算196

11.2.4 斜彎曲時梁的中性軸與正應力強度條件196

11.3 拉伸（或壓縮）與彎曲的組合變形198

11.3.1 軸向力與橫向力共同作用198

11.3.2 拉（壓）彎組合變形實例199

11.4 偏心壓縮與截面核心201

11.4.1 偏心壓縮201

11.4.2 截面核心的概念202

11.5 彎曲與扭轉的組合變形203

11.5.1 彎曲與扭轉組合變形的概念204

11.5.2 彎曲與扭轉組合變形的強度計算204

11.5.3 拉伸（或壓縮）、扭轉與彎曲的組合變形207

思考和練習題208

第12章 壓桿穩定212

12.1 概述212

12.2 壓桿臨界荷載的歐拉公式214

12.2.1 兩端鉸支細長壓桿的臨界荷載214

12.2.2 其他約束下細長壓桿的臨界荷載216

12.2.3 細長壓桿臨界荷載的統一公式217

12.3 臨界應力與臨界應力總圖219

12.3.1 臨界應力與柔度219

12.3.2 歐拉公式的適用範圍219

12.3.3 臨界應力的經驗公式220

12.3.4 臨界應力總圖221

12.4 壓桿穩定性計算及提高穩定性的措施222

12.4.1 壓桿穩定性計算222

12.4.2 提高穩定性措施227

思考和練習題228

第13章 能量法231

13.1 概述231

13.2 外力功的計算232

13.2.1 外力功的基本公式232

13.2.2 克拉比隆定理232

13.3 應變能的計算233

13.3.1 桿件的應變能233

13.3.2 應變能密度235

13.3.3 複雜應力狀態下的應變能密度236

13.4 卡氏定理238

13.4.1 卡氏定理的一般表達式238

13.4.2 卡氏定理的套用239

13.5 單位荷載法243

13.6 圖乘法247

13.6.1 圖乘法的原理247

13.6.2 圖乘法的套用248

13.7 衝擊應力分析251

13.7.1 衝擊問題概述251

13.7.2 自由落體對線性彈性體的衝擊252

13.7.3 等速水運動的物體對線性彈性體的衝擊253

13.7.4 起吊重物時的衝擊253

思考和練習題257

第14章 疲勞強度計算263

14.1 概述263

14.2 交變應力的類型264

14.2.1 交變應力的參數264

14.2.2 交變應力的類型265

14.3 材料的疲勞極限267

14.3.1 疲勞極限的概念267

14.3.2 疲勞試驗與S—N曲線267

14.4 影響構件疲勞極限的主要因素268

14.4.1 構件外形的影響268

14.4.2 構件截面尺寸的影響271

14.4.3 構件表面加工質量的影響272

14.5 對稱循環應力下的疲勞強度計算273

14.5.1 構件疲勞極限的確定273

14.5.2 對稱循環應力下的疲勞強度條件273

14.6 非對稱循環應力下的疲勞強度計算274

14.6.1 非對稱循環應力下的疲勞強度條件274

14.6.2 彎扭組合交變應力下的疲勞強度條件275

14.7 提高構件疲勞強度的措施278

思考和練習題278

附錄A 常用材料的力學性能281

附錄B 常見截面的幾何性質282

附錄C 簡單荷載作用下樑的撓度與轉角284

附錄D 型鋼表286

附錄E 材料力學自測題299參考答案306

參考文獻316