《材料力學》是根據教育部高等學校力學基礎課程教學指導分委員會對力學系列課程的要求，結合編者二十多年的教學經驗，按機械、土建兩類專業的教學要求編寫的。
《材料力學》基本內容包括：緒論，軸向拉伸、壓縮與剪切，扭轉，彎曲內力，彎曲應力，彎曲變形，簡單的超靜定問題，應力狀態分析和強度理論，組合變形，壓桿穩定，能量法，動載荷，交變應力和疲勞強度等。各章后有習題，書末附有習題參考答案。《材料力學》結構緊湊，語句簡明，由淺入深，注意聯系工程實際，便于教學和自學。
《材料力學》可作為高等工科院校56～80學時的材料力學教學用書，也可供有關工程技術人員參考。
全書分為緒論、軸向拉伸或壓縮和剪切、扭轉、彎曲內力、彎曲應力、彎曲變形、簡單的超靜定問題、應力狀態和強度理論、組合變形、壓桿穩定、能量法及其應用、動載荷、交變應力和疲勞強度、平面圖形的幾何性質等。加強工程的概念, 如引入與材料力學密切相關的機械、建筑、橋梁、飛機、艦船, 也包括其它學科的工程問題, 如核反應堆容器、體育工程等。
前言
第1章 緒論
1.1 材料力學的任務
1.2 材料力學的基本假設
1.3 桿件變形的基本形式
1.4 截面法、內力和應力
1.5 變形和應變
1.6 材料力學的分析模型
習題
第2章 軸向拉伸、壓縮與剪切
2.1 軸向拉伸或壓縮的概念和實例
2.2 軸力和軸力圖
2.3 拉(壓)桿內的應力
2.3.1 拉(壓)桿橫截面上的應力
2.3.2 拉(壓)桿斜截面上的應力
2.4 拉(壓)桿的變形、胡克定律
2.5 材料拉伸和壓縮時的力學性能
2.5.1 低碳鋼拉伸時的力學性能
2.5.2 其他塑性材料拉伸時的力學性能
2.5.3 鑄鐵拉伸時的力學性能
2.5.4 材料壓縮時的力學性能
2.6 許用應力、安全因數和強度計算
2.7 拉(壓)桿的應變能
2.8 應力集中的概念
2.9 剪切和擠壓實用計算
2.9.1 剪切的實用計算
2.9.2 擠壓的實用計算
習題
第3章 扭轉
3.1 扭轉的概念與實例
3.2 傳動軸的外力偶矩、扭矩及扭矩圖
3.3 純剪切
3.3.1 薄壁圓管中的切應力
3.3.2 切應力互等定理
3.3.3 切應變、剪切胡克定律
3.3.4 剪切應變能
3.4 圓軸扭轉時的應力、強度條件
3.4.1 圓軸扭轉時橫截面上的應力
3.4.2 扭轉時的強度計算
3.5 圓軸扭轉時的變形、剛度條件
3.5.1 圓軸扭轉時的變形
3.5.2 圓軸扭轉時的剛度計算
習題
第4章 彎曲內力
4.1 彎曲的概念和實例
4.2 梁的載荷、支座及其簡化
4.2.1 梁的載荷
4.2.2 梁的支座及其簡化
4.2.3 靜定梁的基本形式
4.3 梁橫截面上的內力、剪力和彎矩
4.4 剪力方程和彎矩方程、剪力圖和彎矩圖
4.5 載荷集度、剪力和彎矩之間的關系及其應用
4.6 平面剛架和平面曲桿的內力
習題
第5章 彎曲應力
5.1 純彎曲
5.2 純彎曲時的正應力
5.3 橫力彎曲時的正應力、正應力強度條件
5.4 橫力彎曲時的切應力
5.4.1 矩形截面梁
5.4.2 工字形截面梁
5.4.3 圓形截面梁
5.4.4 梁的切應力強度校核
5.5 提高彎曲強度的措施
5.5.1 合理安排梁的受力情況
5.5.2 合理設計梁的截面
5.5.3 等強度梁的概念
習題
第6章 彎曲變形
6.1 撓曲線微分方程
6.2 積分法求彎曲變形
6.3 疊加法求彎曲變形
6.4 提高彎曲剛度的措施
習題
第7章 簡單的超靜定問題
7.1 概述
7.2 拉壓超靜定問題
7.3 扭轉超靜定問題
7.4 簡單超靜定梁
習題
第8章 應力狀態和強度理論
8.1 應力狀態的概念
8.2 二向應力狀態分析
8.2.1 解析法
8.2.2 圖解法
8.3 三向應力狀態簡介
8.4 廣義胡克定律
8.5 復雜應力狀態下的應變能密度
8.6 強度理論
8.6.1 最大拉應力理論(第一強度理論)
8.6.2 最大伸長線應變理論(第二強度理論)
8.6.3 最大切應力理論(第三強度理論)
8.6.4 畸變能密度理論(第四強度理論)
8.6.5 莫爾強度理論簡介
習題
第9章 組合變形
9.1 概述
9.2 拉伸(壓縮)與彎曲的組合
9.2.1 軸向力和橫向力共同作用
9.2.2 偏心拉伸與壓縮
9.3 彎曲與扭轉的組合
習題
第10章 壓桿穩定
10.1 壓桿穩定的概念
10.2 兩端鉸接細長壓桿臨界壓力的歐拉公式
10.3 不同桿端約束下細長壓桿臨界力的歐拉公式
10.4 歐拉公式的適用范圍、臨界應力總圖
10.5 壓桿的穩定計算
10.6 提高壓桿穩定的措施
習題
第11章 能量法
11.1 概述
11.2 應變能的計算
11.3 互等定理
11.4 卡氏定理
11.5 虛功原理
11.6 單位載荷法
11.7 用能量法解超靜定問題
習題
第12章 動載荷
12.1 概述
12.2 動靜法的應用
12.3 桿件受沖擊時的應力和變形
習題
第13章 交變應力和疲勞強度
13.1 循環應力及疲勞失效
13.2 交變應力的循環特征、應力幅和平均應力
13.3 S-N曲線和持久極限
13.4 對稱循環的疲勞強度計算
13.5 非對稱循環的疲勞強度計算
13.6 彎扭組合時的疲勞強度計算
習題
參考文獻
附錄A 平面圖形的幾何性質
A.1 形心與靜矩
A.2 慣性矩和慣性半徑
A.3 慣性積
A.4 平行移軸公式
A.5 轉軸公式及主軸
習題
附錄B 型鋼表
習題參考答案
第1 章 緒 論
1.1 材料力學的任務
機械、土木等工程中的機械和結構都是由零部件和結構元件通過一定的方式連接而成的，這
些零部件和結構元件統稱為構件。機械和結構工作時，一般來說，這些構件都會受到載荷的
作用。
為了保證機械和結構的正常工作，每一個構件都必須能夠安全、正常地工作。工程構件安全
設計的任務就是要保證構件具有足夠的強度、剛度和穩定性。
強度是指構件在外力作用下抵抗破壞（斷裂）或顯著變形的能力。如果構件的強度不夠，就
有可能在工作時發生破壞，如機車車軸和飛機機翼的斷裂、壓力容器和管道的破裂、大型水壩被
洪水沖垮等，這些都會導致重大的安全事故。
剛度是指構件在外力作用下抵抗變形或位移的能力。如果構件的剛度不足，就有可能產生
過大的變形或位移，從而引起機械和結構的振動、噪聲，加快機械零部件之間的摩擦磨損，精密機
床還會因其主軸或其他零部件變形過大而影響其加工精度。
穩定性是指承壓構件保持其穩定平衡形式的能力。如果構件的穩定性不夠，就有可能在工
作時喪失其穩定的平衡形式（簡稱失穩） ，如承壓細長桿會突然彎曲、薄壁構件承載時會發生折皺
等，從而使這些構件不能安全、正常地工作。
構件的強度、剛度、穩定性標志著構件承受載荷的能力，簡稱承載能力。
一個設計合理的構件，不但應該有足夠的承載能力，還應該滿足降低材料消耗、減輕自身重
量和節約成本等要求。因此，材料力學的任務就是要研究如何在滿足強度、剛度和穩定性的條件
下，為設計既安全又經濟的構件提供必要的理論基礎和分析計算方法。
構件的承載能力除了與構件的形狀和尺寸有關外，還與制成構件的材料其本身的力學性能
（又稱機械性能）有關，而材料的力學性能需要通過試驗來測定；材料力學中的一些理論分析方法
是在某些假設的基礎上建立的，其分析結果是否可靠，也需要通過試驗加以驗證。因此，試驗分
析在材料力學研究中具有重要的作用。材料力學的發展史證明，材料力學正是應用理論分析和
試驗分析方法并與工程實際結構相結合的產物。
1.2 材料力學的基本假設
在外力作用下，固體將發生變形。各類構件一般都由固體材料所制成，由于構件的強度、剛
度和穩定性等問題與構件的變形密切相關，因此，材料力學研究的構件，其材料是真實可變形的
固體（簡稱變形固體） 。變形固體的性質是多方面的，為了抓住與構件變形相關的主要因素，同時
簡化分析，材料力學中對變形固體作如下假設。
（1） 連續性假設。組成固體的物質連續（不留空隙）地分布在固體的體積內。實際上，組成
固體的粒子之間存在著微觀空隙，并不連續，但這種空隙與構件的宏觀尺寸相比極其微小，可以
忽略不計。
（2） 均勻性假設。固體內任意點的力學性能都完全相同。就廣泛使用的金屬來說，組成金
屬的各晶粒的性能并不完全相同。但由于構件內含有為數極多且無規則排列的晶粒，固體的力
學性能是各晶粒的力學性能的統計平均量，因而可以認為力學性能是均勻的。
（3） 各向同性假設。固體的力學性能沿任何方向都是相同的。各方向力學性能相同的材
料，稱為各向同性材料。對金屬等由晶體組成的材料，雖然每個晶粒的力學性能具有方向性，但
由于它們的大小遠小于構件的尺寸，且排列也不規則，因此它們的統計平均值在各個方向是相同
的。鋼鐵、鑄鐵、玻璃等也都可看做是各向同性材料。
當然，也有些工程材料，它們的力學性能具有明顯的方向性，如木材，其順紋與橫紋的強度是
不同的；又如單向纖維增強復合材料，沿其纖維方向和垂直于纖維方向的力學性能也是不相同
的。這類材料屬于各向異性材料。
實踐表明，基于這些假設建立的材料力學理論，其分析結果的精確度能夠滿足對工程實際構
件的分析與設計要求。
1.3 桿件變形的基本形式
工程實際中的構件，其幾何形狀是多種多樣的。力學研究中，通常根據構件的幾何特征，將
它們分為桿件、板和殼、塊體等。
材料力學所研究的構件主要為桿件。所謂桿件，是指縱向尺寸遠大于橫向尺寸的構件。工
程結構中的梁、柱和機械中的傳動軸等，都是桿件的例子。若桿件的軸線為直線，則稱為直桿，如
圖1.1（a）所示；軸線為曲線，則稱為曲桿，如圖1.1（b）所示。材料力學中所研究的主要是等截面
直桿，簡稱等直桿。
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