材料力学

章节摘录

插图：结构物和机械通常都受到各种外力的作用，例如，厂房外墙受到的风压力、吊车梁承受的吊车和起吊物的重力、轧钢机受到钢坯变形时的阻力等，这些力称为荷载。组成结构物和机械的单个组成部分，统称为构件。当结构或机械承受荷载或传递运动时，为保证整个结构或机械的正常工作，每一构件均应保证其能正常地工作。为此，首先要求构件在荷载作用下不发生破坏。如机床主轴因荷载过大而断裂时，整个机床就无法使用。但仅是不发生破坏，并不一定就能保证构件或整个结构的正常工作。例如，机床主轴若发生过大的变形，则将影响机床的加工精度。此外，有些构件在荷载作用下，可能丧失其原有的平衡形态。例如，房屋中受压的细长柱，当压力超过一定限度后，就有可能显著地变弯，甚至导致房屋倒塌。综上所述，对构件正常工作的要求可归纳为如下三点：（1）在荷载作用下，构件应不至于破坏（断裂或失效），即应具有足够的强度；（2）在荷载作用下，构件所产生的变形应不超过工程上允许的范围，即应具有足够的刚度；（3）承受荷载作用时，构件在其原有形态下的平衡应保持为稳定的平衡，亦即要满足稳定性的要求。设计构件时，不仅需满足上述强度、刚度和稳定性要求，还应尽可能地合理选用材料和降低材料的消耗量，以节约资金或减轻构件的自重。前者往往要求多用材料，而后者则要求少用材料，两者之间存在着矛盾。材料力学的任务就在于合理地解决这种矛盾。在不断解决新矛盾的同时，也促进了材料力学的发展。构件的强度、刚度和稳定性问题均与所用材料的力学性能（主要是指在外力作用下材料变形与所受外力之间的关系，以及材料抵抗变形与破坏的能力）有关，这些力学性能均需通过材料试验来测定。

前言

本教材的第四版于2002年8月出版以来，得到广大高等工科院校力学教师的认同而被选用。第5版在保留原教材概念深入浅出，说理透彻，内容丰富、翔实的特色，以及保持教材连续性的基础上进行了修订，同时广泛征求了工科院校材料力学教师的意见。第5版的体系仍保持为相对独立的《材料力学（I）》和《材料力学（Ⅱ）》，主要进行了以下几方面的工作：1.将《材料力学（I）》第一章中的“材料力学与生产实践的关系”改写为“材料力学发展概述”，以便读者对材料力学的建立和发展有个大致的概貌。2.在《材料力学（I）》第二章“轴向拉伸和压缩”中，编入了可靠性设计的概念，使学生对可靠性原理在结构设计中的应用，能有初步的基本了解。3.在《材料力学（I）》第五章的“梁挠曲线的初参数方程”中引入了奇异函数，使初参数方程更具有普遍性，从而适用于梁在各种荷载作用下的位移计算。4.对于思考题，适当删减类似名词解释的题目，增加一些具有启发、思考性的题目，以深化对基本概念和基本理论的理解。5.对于例题和习题，适当减少简单套用公式的“基本题”，增设一些联系工程实际和较为深入的题目，以培养学生分析、解决问题和综合、创新的能力，并在例题中列出了解题步骤，以明确解题思路。对于较为深入（带星号）的习题，给出了“提示”，以期有助于读者分析、思考。6.第5版对文字叙述进行了全面修订，力求简练、确切、规范、严谨。除了以上几方面外，本书第5版根据国家标准的更新，也进行了相应的修订。参加第5版修订工作的有胡增强、郭力（东南大学）和江晓禹（西南交通大学），并由胡增强主持修订。大连理工大学郑芳怀教授对书稿进行了认真、细致的审阅，并提出了很多建设性的意见，为提高第5版教材的质量作出了贡献，特此致谢。此外，东南大学钱伯勤教授、西南交通大学葛玉梅教授、江苏科技大学景荣春教授及众多兄弟院校的同仁对第5版的修订工作均提供了不少宝贵的意见，谨此一并致谢。希望采用本教材的广大教师和读者，对使用中发现的问题，提出宝贵意见和建议，以利于今后再次修订，使之更臻完善。

内容概要

孙训方（1923—2000），西南交通大学教授。1945年毕业于西南联合大学土木系，获工程学士学位，随后在清华大学任助教。1948年赴美国哈佛大学工程研究生院学习，获科学硕士学位。1949年9月新中国成立前夕毅然回国。一直在西南交通大学（原唐山铁道学院）任教，长期担任数理力学系副系主任及材料力学教研室主任。1981年被国务院批准为首批博士生导师，1988年成为博士后指导专家，1989年被评为铁道部优秀教师，1991年被评为四川省优秀博士生导师，1993年起享受国务院政府特殊津贴。



    历任中国力学学会第一、二、三届副理事长，第四、五届名誉理事，全国高等学校工科力学课程指导委员会副主任委员，中国反应堆结构力学专业委员会主任，四川省力学学会副理事长，四川省机械工程学会常务理事，四川省高校高级职称评委会委员及力学评审组组长，四川省科技顾问团成员等。



    毕生从事于力学教学与科研工作，致力于力学在工程实际中的应用。尤为我国断裂力学的开创、发展和工程应用作出了不朽的贡献。在损伤力学和材料本构关系领域中的研究成果为世人瞩目。1957年起先后出版主编的材料力学教材4套、译著4本，发表学术论文近100篇。曾获全国科学大会奖、国家教委科技进步二等奖和四川省优秀教学成果一等奖。1996年《材料力学》（第三版）获国家教育委员会第三届全国普通高等学校优秀教材一等奖。二十余年来为国家培养了硕士生、博士生和博士后数十位，其中大多成为所在单位的学术带头人或业务骨干。

书籍目录

第一章  绪论及基本概念    §1－1 材料力学的任务    §1－2 材料力学发展概述    §1－3 可变形固体的性质及其基本假设    §1一4 材料力学主要研究对象(杆件)的几何特征    §1－5 杆件变形的基本形式第二章  轴向拉伸和压缩    §2－1 轴向拉伸和压缩的概念    §2－2 内力·截面法·轴力及轴力图    §2－3 应力·拉(压)杆内的应力    §2－4 拉(压)杆的变形·胡克定律    §2－5 拉(压)杆内的应变能    §2－6 材料在拉伸和压缩时的力学性能    §2－7 强度条件·安全因数·许用应力    §2－8 应力集中的概念    §2－9 静强度可靠性设计概念    思考题    习题第三章  扭转    §3－1 概述    §3－2 薄壁圆筒的扭转    §3－3 传动轴的外力偶矩·扭矩及扭矩图    §3－4 等直圆杆扭转时的应力·强度条件    §3－5 等直圆杆扭转时的变形·刚度条件    §3－6 等直圆杆扭转时的应变能    §3－7 等直非圆杆自由扭转时的应力和变形    §3－8 开口和闭口薄壁截面杆自由扭转时的应力和变形    思考题    习题第四章  弯曲应力    §4－1 对称弯曲的概念及梁的计算简图    §4－2 梁的剪力和弯矩·剪力图和弯矩图    §4－3 平面刚架和曲杆的内力图    §4－4 梁横截面上的正应力·梁的正应力强度条件    §4－5 梁横截面上的切应力·梁的切应力强度条件    §4－6 梁的合理设计    思考题    习题第五章  梁弯曲时的位移    §5一l 梁的位移——挠度及转角    §5－2 梁的挠曲线近似微分方程及其积分    §5－3 按叠加原理计算梁的挠度和转角      §5－4 奇异函数·梁挠曲线的初参数方程    §5－5 梁的刚度校核·提高梁的刚度的措施    §5－6 梁内的弯曲应变能    思考题    习题第六章  简单的超静定问题    §6－1 超静定问题及其解法    §6－2 拉压超静定问题    §6－3 扭转超静定问题    §6－4 简单超静定梁    思考题    习题第七章  应力状态和强度理论    §7－1 概述    §7－2 平面应力状态的应力分析·主应力    §7－3 空间应力状态的概念    §7－4 应力与应变间的关系    §7－5 空间应力状态下的应变能密度    §7－6 强度理论及其相当应力    §7－7 莫尔强度理论及其相当应力    §7－8 各种强度理论的应用    思考题    习题第八章  组合变形及连接部分的计算    §8－1 概述    §8－2 两相互垂直平面内的弯曲    §8－3 拉伸(压缩)与弯曲    §8－4 扭转与弯曲    §8－5 连接件的实用计算法    §8－6 铆钉连接的计算    §8－7 榫齿连接    思考题    习题第九章  压杆稳定    §9－1 压杆稳定性的概念    §9－2 细长中心受压直杆临界力的欧拉公式    §9－3 不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式·压杆的长度因数    §9－4 欧拉公式的应用范围·临界应力总图    §9－5 实际压杆的稳定因数    §9－6 压杆的稳定计算·压杆的合理截面    思考题    习题附录I  截面的几何性质    §I一1 截面的静矩和形心位置    §I一2 极惯性矩·惯性矩·惯性积    §I一3 惯性矩和惯性积的平行移轴公式·组合截面的惯性矩和惯性积    §I－4 惯性矩和惯性积的转轴公式·截面的主惯性轴和主惯性矩    §I－5 计算惯性矩的近似方法    思考题    习题附录Ⅱ  常用截面的几何性质计算公式附录Ⅲ  型钢规格表附录Ⅳ  简单荷载作用下梁的挠度和转角附录Ⅴ  力学性能名词及符号的新旧对照表主要参考书习题答案索引SynopsisContents  作者简介

编辑推荐

《材料力学1(第5版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

作者简介

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，在第四版(普通高等教育“十五”国家级规划教材)的基础上修订而成。本书第5版保留了原版概念确切、说理透彻、内容丰富的特点和相邻两版间的连续性，内容是按照教育部力学基础课程教学指导分委员会最新制订的“材料力学课程基本要求(A类)”修订的，共分Ⅰ、Ⅱ两册。《材料力学(Ⅰ)》包含了材料力学的基本内容，可供50～60学时的材料力学课程选用；《材料力学(Ⅱ)》包含了材料力学较为深入的内容，补充较多学时材料力学课程教学要求的内容，以及为有潜力的学生留有深入学习的余地。    本书为《材料力学(Ⅰ)》，共9章，内容包括：绪论及基本概念、轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲应力、梁弯曲时的位移、简单的超静定问题、应力状态和强度理论、组合变形及连接部分的计算、压杆稳定。    本书适用于高等学校土建、水利类各专业，也可供其他专业及有关工程技术人员参考。    本书配有《材料力学学习指导》、《材料力学电子教案与习题解答》和《材料力学网上作业与查询系统》，可作为本书的参考资料配合使用。

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