材料力学

中国水利水电出版社

【作者】主编王继燕高曦光

【I S B N 】978-7-5226-1346-8

【责任编辑】王玉梅

【适用读者群】本科

【出版时间】2023-03-10

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【页数】288

【千字数】333

【印张】18

【定价】￥46

【丛书】应用型本科高校建设示范教材

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本教材是根据高等学校力学基础课程教学指导分委员会颁布的《“材料力学”课程教学基本要求》，结合创建应用型本科院校的要求，并依据“材料力学”课程教学大纲的内容编写的。

本教材共11章，包括轴向拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态分析和强度理论、组合变形、压杆稳定、能量法、动载荷及交变应力，另设有附录Ⅰ和附录Ⅱ。本教材重视讲解基本概念和基本分析方法，各章均有一定数量的例题和习题，注重学生分析和解决问题能力的培养。

本教材可作为高等学校工科各相关专业的“材料力学”课程教材，也可供大专院校、成人高校以及相关工程技术人员参考。

本书配有电子教案、习题答案，读者可以从中国水利水电出版社网站（www.waterpub.com.cn）或万水书苑网站（www.wsbookshow.com）免费下载。

前言

本教材主要讲解材料力学的基本理论，杆件在拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲四种基本变形形式下的强度计算和刚度计算，应力状态与强度理论，组合变形构件的强度计算，压杆的稳定性计算，交变应力和动载荷，能量法等。本教材各章均有一定数量的例题和习题，注重学生分析和解决问题能力的培养。

在编写过程中，编者总结多年来的教学经验，结合课程理论教学课时数逐渐减少的实际情况，充分吸取各高等学校近年来“材料力学”课程教学改革的经验，在内容的选择上以必需和够用为原则，内容编排由浅入深、循序渐进。

本教材由王继燕、高曦光担任主编，侯善芹、杨尚阳、崔泽和李琳担任副主编。其中，胡庆泉编写绪论，刘隆编写第1章，崔泽编写第2章，刘建忠编写第3章，高华编写第4章，倪正银编写第5章，高曦光编写第6章，侯善芹编写第7章，李琳编写第8章，马昌红编写第9章，杨尚阳编写第10章，王继燕编写第11章，蒋彤编写附录。全书由王继燕、高曦光统编定稿，侯善芹、杨尚阳、崔泽、李琳、尹大刚等对全书进行了详细审阅。参加本教材编写工作的人员都是多年进行“材料力学”课程教学的教师，他们都有较高的理论造诣和丰富的教学经验。

由于编者水平有限，难免有不足和欠妥之处，敬请广大教师和读者批评指正。

编者

2022年10月

前言
绪论 1
0.1 材料力学的基本要求 1
0.1.1 强度要求 2
0.1.2 刚度要求 2
0.1.3 稳定性要求 2
0.2 变形固体的基本假设 3
0.2.1 连续性假设 3
0.2.2 均匀性假设 3
0.2.3 各向同性假设 4
0.3 研究对象（杆件）的几何特征 4
0.4 内力、截面法和应力的概念 5
0.4.1 内力（附加内力） 5
0.4.2 截面法 5
0.4.3 应力 6
0.5 杆件变形的基本形式 7
0.5.1 轴向拉伸（或压缩） 7
0.5.2 剪切 7
0.5.3 扭转 7
0.5.4 弯曲 8
第1章轴向拉伸与压缩 9
1.1 轴向拉伸与压缩的概念 9
1.2 拉（压）杆的内力计算 10
1.2.1 轴力 10
1.2.2 轴力图 10
1.3 拉（压）杆横截面及斜截面上的应力 12
1.3.1 横截面上的应力 12
1.3.2 斜截面上的应力 14
1.4 拉（压）杆的变形 15
1.5 拉（压）超静定问题 19
1.6 材料在拉伸压缩时的力学性能 24
1.6.1 低碳钢拉伸时的力学性能 25
1.6.2 铸铁拉伸时的力学性能 28
1.6.3 其他塑性材料拉伸时的力学性能 29
1.6.4 材料在压缩时的力学性能 29
1.7 轴向拉（压）杆的强度计算 31
1.8 应力集中的概念 33
拓展阅读：圣维南 35
习题1 36
第2章剪切 40
2.1 剪切变形的概念 40
2.2 剪切的实用计算 41
2.3 挤压的实用计算 43
习题2 44
第3章扭转 49
3.1 扭转问题的基本概念 49
3.2 圆轴扭转的内力 50
3.2.1 外力偶矩计算 50
3.2.2 横截面上的内力—扭矩 50
3.2.3 扭矩图 51
3.3 圆轴扭转横截面上的切应力 53
3.3.1 切应力互等定理 53
3.3.2 剪切胡克定律 53
3.3.3 圆轴扭转时横截面上的应力 54
3.3.4 极惯性矩和抗扭截面系数的计算 57
3.4 圆轴扭转的强度条件和强度计算 58
3.5 圆轴扭转的刚度条件和刚度计算 59
3.6 非圆截面杆扭转简述 61
拓展阅读：中国大飞机C919 64
习题3 64
第4章弯曲内力 69
4.1 弯曲的概念 69
4.2 受弯杆件的简化 70
4.3 剪力和弯矩 70
4.4 剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图 73
4.5 载荷集度、剪力和弯矩间的关系 77
4.6 按叠加原理作弯矩图 81
拓展阅读：赵州桥 82
习题4 83
第5章弯曲应力 89
5.1 横力弯曲和纯弯曲 89
5.1.1 横力弯曲和纯弯曲的概念 89
5.1.2 纯弯曲试验 89
5.2 弯曲正应力 90
5.2.1 纯弯曲梁横截面上的正应力 90
5.2.2 横力弯曲正应力 93
5.2.3 弯曲梁的正应力强度校核 94
5.3 弯曲切应力 96
5.3.1 梁横截面上的切应力 96
5.3.2 弯曲切应力的强度校核 101
5.4 梁的合理设计 102
5.4.1 合理布置载荷和支座来降低Mmax 103
5.4.2 合理选取截面形状来增大Wz 104
5.4.3 采用等强度梁 104
拓展阅读：悬空寺 106
习题5 106
第6章弯曲变形 112
6.1 弯曲变形概述 112
6.2 梁的挠曲线近似微分方程 112
6.3 积分法求梁的弯曲变形 114
6.4 叠加法求梁的弯曲变形 117
6.5 简单超静定梁 122
6.6 梁的刚度条件和提高梁刚度的措施 125
6.6.1 梁的刚度条件 125
6.6.2 提高梁刚度的措施 127
习题6 128
第7章应力状态分析和强度理论 132
7.1 应力状态概述 132
7.2 平面应力状态分析 134
7.2.1 解析法 134
7.2.2 图解法 139
7.3 空间应力状态简介 142
7.4 广义胡克定律 144
7.4.1 广义胡克定律概述 145
7.4.2 体积应变 146
7.4.3 复杂应力状态下的应变能密度 147
7.5 强度理论 150
7.5.1 强度理论概述 150
7.5.2 四种常用的强度理论 151
7.6 莫尔强度理论 156
习题7 159
第8章组合变形 164
8.1 组合变形的概念 164
8.2 斜弯曲 166
8.3 轴向拉伸（压缩）与弯曲 171
8.4 偏心压缩（拉伸） 174
8.5 扭转与弯曲 177
习题8 181
第9章压杆稳定 187
9.1 压杆稳定的概念 187
9.2 两端铰支细长中心受压直杆的临界压力 189
9.3 不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式 191
9.4 欧拉公式的适用范围和临界应力总图 193
9.4.1 临界应力与柔度 193
9.4.2 欧拉公式的适用范围 194
9.4.3 临界应力的经验公式和临界应力总图 194
9.5 压杆的稳定校核 198
9.5.1 稳定安全因数法 198
9.5.2 折减系数法 199
9.6 提高压杆稳定性的措施 203
9.6.1 选择合理的截面形状 203
9.6.2 改变压杆的约束条件 204
9.6.3 减小压杆的长度 204
9.6.4 合理选择材料 205
拓展阅读：压杆稳定研究发展历史 205
习题9 206
第10章能量法 211
10.1 能量法概述 211
10.2 外载荷做的功 211
10.2.1 单个力作用下的外力功 211
10.2.2 多个力作用下的外力功 212
10.3 弹性体的应变能 212
10.3.1 拉（压）变形的应变能 212
10.3.2 扭转变形的应变能 213
10.3.3 弯曲变形的应变能 214
10.4 卡式定理 215
10.5 单位载荷法 218
10.6 图形相乘法 221
习题10 224
第11章动载荷及交变应力 229
11.1 动载荷及交变应力概述 229
11.2 构件做等加速运动时的应力计算 229
11.3 构件受冲击载荷作用时的应力与变形 233
11.4 交变应力下材料的疲劳破坏和疲劳极限 237
11.4.1 交变应力和金属材料的疲劳破坏 237
11.4.2 交变应力的基本参量 239
11.4.3 疲劳的强度指标—疲劳极限 240
11.4.4 对称循环下的疲劳强度计算 243
习题11 244
附录Ⅰ 平面图形的几何性质 248
I.1 静矩和形心 248
I.2 惯性矩、惯性积和惯性半径 250
I.3 平行移轴公式 253
I.4 转轴公式、主惯性轴和主惯性矩 255
习题 258
附录Ⅱ 型钢表 262
参考文献 278

习题答案

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