第2版前言
本書初版于2011年出版,被國內多所高校選用,曾獲得2013年度兵工高校優秀教材獎。
第2版保持了第1版的體系和風格,在培養學生力學應用能力上具有顯著的導向性和創新性,堅持理論嚴謹、體系完整、邏輯清晰、難易適度、易教易學的原則。結合教材使用教師和學生的意見,對其進行了修訂。
在本版中,我們對全書的內容和個別表達語句進行了必要的增刪和修改,也修訂了第1版中的一些印刷錯誤。本版注意不同章節的符號、例題、習題的一致性,有重點地增加了一些習題,以增加教師的選擇性;替換了一些工程實際圖片;在超靜定部分增加了扭轉超靜定的內容,刪減了第八章和附錄A的部分習題。
本版教材由中北大學力學系編著,由徐鵬主編,薛春霞、高經武、關學鋒、郝鐵生、張建軍編著。其中第一章、第二章、附錄C由徐鵬編著;第三章由薛春霞編著;第四章、第七章、附錄B由關學鋒編著;第五章、第九章由郝鐵生編著;第六章由高經武編著;第八章和附錄A由張建軍編著。全書由徐鵬統稿。
本書雖然經過修改,但限于我們的水平和條件,缺點和錯誤仍在所難免,衷心希望大家給予批評指正,使本書得以不斷提高和完善,也不斷提高我們的教學水平。
編者
2015年7月
第1版前言
材料力學作為機械類、近機械類專業本、專科生直接面向工程設計的重要技術基礎課程,歷來受到重視。近年來,各級各類高等學校材料力學課程教學的總學時都在減少,而后續專業課程對材料力學課程的各種要求卻沒有降低,另外應用型人才、復合型人才培養對材料力學的教學也提出了新的更高的要求,這都對材料力學課程傳統教學模式和教材內容提出了現實的問題:學時減少,難度降低,但對內容的系統性和覆蓋面卻提出了較高的要求。編寫出版一種《材料力學》教材,既能適應學時減少的當前形勢,又能滿足后續課程對材料力學教學的基本要求,還能考慮到學生繼續學習力學類課程的內容和方法需求,成為目前材料力學教學面臨的新問題。
本教材根據機械類、近機械類的專業特點,構建了層次分明的材料力學各部分教學內容之間的關系,優化了教學內容。本教材打破傳統材料力學教材的固定編排模式,采取工程問題設計和制造流程的思路編寫教材,將傳統的材料力學按桿的變形進行分章編排,采用基本變形加組合變形的模式,四種基本變形均使用外力、內力、應力強度、變形剛度的循環過程,改為按內力、應力、變形進行分章編排,另外將以往教材在各章分散出現的內容集中起來,從而使體系更合理、內容更精練。
隨著有限元模擬和其他數值計算商業軟件的不斷完善和應用,材料力學教學的重點不再強調復雜、煩瑣的計算過程和計算方法,在掌握基本概念、方法的基礎上,培養學生較強的力學建模能力是當前材料力學教學中應大力關注的。利用典型工程實際問題的分析過程,通過設置一些力學建模問題,增強學生對力學的發散性思維能力,是編寫此教材的出發點之一。本教材注重通過工程實際問題提煉材料力學模型,引出力學理論,從而增強學生力學建模的能力和準確分析計算的能力。
在習題設置方面,注重開發學生的發散性思維,習題結構多樣性,每章設計靈活多樣的判斷題、選擇題、填空題和計算題。結合工程圖片,設計了一些定性分析的題目,以培養學生力學建模和分析工程實際問題的能力;關鍵詞匯給出英語解釋,加大學生的專業外語詞匯量。另外本教材配有多媒體課件,方便教師授課和學生自學。
本教材由中北大學力學系編著,由徐鵬主編,關學鋒、郝鐵生、張建軍編著。其中第一章到第三章、第六章、附錄C由徐鵬編著;第四章、第七章、附錄B由關學鋒編著;第五章、第九章由郝鐵生編著;第八章和附錄A由張建軍編著。書中插圖由研究生劉飛同學和關學鋒、張建軍繪制。
衷心希望讀者就本教材的內容進行交流,并對教材中的不足給予批評指正。電子郵箱:ncitlxpx@nuc.edu.cn.
編者
2011年6月
第一章緒論
第一節引言\t1
第二節變形固體的基本假設\t3
第三節外力、內力、應力與應變\t4
第四節桿件的內力分量與變形的基本形式\t7
習題A\t8
習題B\t9
第二章桿件內力分析
第一節軸向拉壓變形的內力分析\t11
第二節扭轉變形的內力分析\t13
第三節彎曲變形的內力分析\t15
第四節彎矩、剪力與載荷集度之間的微分關系\t20
第五節組合變形的內力分析\t21
總結與討論\t23
習題A\t24
習題B\t25
第三章直接實驗強度條件下桿件應力和強度分析
第一節桿件軸向拉壓變形時的應力\t29
第二節材料的力學性能與失效判據\t31
第三節剪切與擠壓的實用強度分析\t38
第四節圓軸扭轉時應力和強度分析\t41
第五節非圓截面桿扭轉\t46
第六節細長梁彎曲時應力和強度分析\t48
第七節提高梁彎曲強度的措施\t54
第八節斜彎曲及拉壓彎曲組合時強度分析\t58
總結與討論\t62
習題A\t62
習題B\t64
第四章桿件變形分析
第一節桿件軸向拉壓變形\t69
第二節圓軸扭轉變形\t73
第三節積分法求梁彎曲變形\t75
第四節疊加法求梁彎曲變形\t80
第五節提高梁彎曲剛度的措施\t85
總結與討論\t86
習題A\t86
習題B\t87
第五章能量法
第一節概述\t91
第二節外力功與桿件的彈性變形能\t91
第三節莫爾定理及其應用\t96
第四節圖形互乘法\t100
第五節互等定理\t102
總結與討論\t104
習題A\t104
習題B\t106
第六章復雜應力狀態分析及強度理論
第一節應力狀態分析實例\t109
第二節平面應力狀態分析\t111
第三節三向應力狀態簡介\t115
第四節廣義胡克定律\t116
第五節復雜應力狀態的應變能密度\t117
第六節強度理論\t118
第七節扭轉與其他變形的組合\t123
總結與討論\t127
習題A\t127
習題B\t129
第七章受壓桿件的穩定性設計
第一節壓桿穩定的概念\t133
第二節細長壓桿的臨界壓力\t135
第三節臨界應力總圖\t138
第四節壓桿的穩定性設計\t141
第五節提高壓桿穩定性的措施\t146
總結與討論\t148
習題A\t148
習題B\t150
第八章動載荷與交變應力
第一節概述\t152
第二節構件受加速度作用時的動應力\t153
第三節構件受沖擊時的動應力計算\t156
第四節疲勞破壞及其特點\t161
第五節材料的持久極限\t162
第六節影響構件持久極限的因素\t164
第七節構件疲勞強度計算\t168
總結與討論\t169
習題A\t170
習題B\t172
第九章超靜定結構
第一節概述\t176
第二節拉壓桿及圓軸扭轉超靜定問題\t178
第三節簡單超靜定梁的解法―變形比較法\t185
第四節用力法解超靜定問題\t187
第五節對稱性在超靜定分析中的應用\t192
總結與討論\t195
習題A\t196
習題B\t197
附錄A 平面圖形的幾何性質
A.1 形心和靜矩\t201
一、形心\t201
二、靜矩\t201
三、組合圖形的形心和靜矩\t202
A.2 慣性矩和慣性積\t204
一、慣性矩\t204
二、慣性半徑\t205
三、極慣性矩\t205
四、慣性積\t205
五、簡單圖形的幾何性質\t206
六、組合圖形的幾何性質\t207
A.3 平行移軸公式\t208
A.4 轉軸公式與主慣性矩\t210
一、轉軸公式\t210
二、主慣性軸和主慣性矩\t211
三、形心主慣性軸和形心主慣性矩\t211
習題A\t213
習題B\t213
附錄B 型鋼表
附錄C 典型問題有限元模擬結果
一、有限單元法簡介\t234
二、問題描述及結果分析\t234
習題答案
參考文獻