本書在第二版的基礎上，根據新工科建設的要求和線上線下混合式教學的需要修訂而成。全書內容分為靜力學、材料力學和剛體動力學三篇，共18章。為加深對書中內容的理解，本書設置了大量的思考題、習題，以及部分習題參考答案，并結合現代化手段，融入主要知識點講解視頻，讀者可掃描書中二維碼觀看。
目錄
緒論 1
第1篇 靜力學
第1章 靜力學的基本知識和物體的受力分析 6
1.1 力學基本概念 6
1.1.1 力的概念 6
1.1.2 力系與平衡力系 7
1.1.3 力的投影 7
1.1.4 剛體的概念 8
1.1.5 力矩的概念 8
1.1.6 力偶的概念及性質 10
1.2 靜力學基本原理 12
1.2.1 力的平行四邊形法則 12
1.2.2 二力平衡公理 13
1.2.3 加減平衡力系公理 13
1.2.4 作用和反作用公理 15
1.3 約束和約束力及物體的受力分析 15
1.3.1 基本概念 15
1.3.2 常見約束及其約束力 16
1.3.3 物體的受力分析和受力圖 20
本章小結 23
思考題 23
習題 25
第2章 平面力系 28
2.1 平面匯交力系 28
2.1.1 平面匯交力系合成和平衡的幾何法 28
2.1.2 平面匯交力系合成和平衡的解析法 31
2.2 平面力偶系 33
2.2.1 平面力偶系的合成 33
2.2.2 平面力偶系的平衡 34
2.3 平面任意力系 35
2.3.1 平面任意力系的簡化 35
2.3.2 合力矩定理 36
2.3.3 平面任意力系的平衡條件 38
2.4 物體系統的平衡 41
2.4.1 靜定與靜不定的概念 41
2.4.2 物體系統的平衡分析 42
*2.5 考慮摩擦的平衡問題 45
2.5.1 摩擦的概念及分類 45
2.5.2 摩擦力的計算 46
2.5.3 摩擦角和自鎖現象 47
2.5.4 考慮摩擦的平衡問題分析 48
本章小結 49
思考題 50
習題 51
第3章 空間力系 56
3.1 空間匯交力系 56
3.1.1 力在空間直角坐標軸上的投影 56
3.1.2 空間匯交力系的合成與平衡 57
3.2 力對點之矩和力對軸之矩 59
3.2.1 力對點之矩 59
3.2.2 力對軸之矩 60
3.2.3 力對點之矩與力對該軸之矩的關系 61
3.3 空間力偶系 62
3.3.1 空間力偶 62
3.3.2 空間力偶系的合成與平衡條件 63
3.4 空間任意力系的簡化 64
3.4.1 空間任意力系向一點簡化 64
3.4.2 空間任意力系簡化結果的分析 65
3.5 空間力系的平衡方程 66
*3.6 重心 67
3.6.1 重心的概念及坐標公式 68
3.6.2 確定物體重心的方法 69
本章小結 71
思考題 71
習題 72
第2篇 材料力學
第4章 材料力學概述 75
4.1 材料力學的任務和研究對象 75
4.1.1 材料力學的任務 75
4.1.2 材料力學的研究對象 76
4.2 材料的基本假定 76
4.2.1 均勻連續性假定 77
4.2.2 各向同性假定 77
4.2.3 小變形假定 77
4.3 桿件變形的基本形式 77
4.3.1 軸向拉伸或壓縮 78
4.3.2 剪切 78
4.3.3 扭轉 78
4.3.4 平面彎曲 78
4.4 彈性桿件的內力與截面法 78
4.5 桿件基本變形的內力 80
4.5.1 軸向拉伸和壓縮 80
4.5.2 扭轉 81
4.5.3 平面彎曲 82
4.6 應力與應變的概念 84
4.6.1 應力的概念 84
4.6.2 應變的概念 85
本章小結 85
思考題 86
習題 87
第5章 軸向拉伸和壓縮 88
5.1 桿件軸向拉壓的概念與軸力圖 88
5.1.1 桿件軸向拉壓的概念與實例 88
5.1.2 拉、壓桿的軸力與軸力圖 89
5.2 拉壓桿橫截面上的應力 89
5.3 材料的力學性質 90
5.3.1 實驗設備與試件 90
5.3.2 低碳鋼拉伸時的力學性質 91
5.3.3 鑄鐵拉伸時的力學性質 93
5.3.4 其他材料拉伸時的力學性能 93
5.3.5 材料在壓縮時的力學性能 94
5.3.6 安全因數與許用應力 95
5.4 拉壓桿的強度條件 96
5.5 直桿拉伸和壓縮時的變形 99
5.5.1 軸向變形、胡克定律 99
5.5.2 橫向變形、橫向線應變和泊松比 100
5.6 簡單的拉壓靜不定問題 103
5.6.1 靜不定問題的概念與解法 103
5.6.2 裝配應力 104
5.6.3 溫度應力 105
本章小結 106
思考題 106
習題 108
第6章 剪切與擠壓 111
6.1 剪切與擠壓的概念 111
6.2 剪切與擠壓的工程實用計算 112
6.2.1 剪切的實用計算 112
6.2.2 擠壓的實用計算 113
6.3 連接件的剪切與擠壓強度計算算例 113
本章小結 116
思考題 116
習題 117
第7章 圓軸扭轉 119
7.1 圓軸扭轉概念與扭矩圖 119
7.1.1 圓軸扭轉概念與實例 119
7.1.2 外力偶矩計算 120
7.1.3 圓軸扭轉時的扭矩圖 120
7.2 扭轉的基本理論 121
7.2.1 薄壁圓筒的扭轉 121
7.2.2 切應力互等定理 122
7.2.3 剪切胡克定律 123
7.3 圓軸扭轉時橫截面上的應力與變形 123
7.3.1 橫截面上的應力 123
7.3.2 圓軸扭轉的變形 126
7.3.3 極慣性矩和抗扭截面系數 126
7.4 圓軸扭轉的強度和剛度計算 127
7.4.1 圓軸扭轉的強度條件 127
7.4.2 圓軸扭轉的剛度條件 128
本章小結 130
思考題 130
習題 132
第8章 平面彎曲 134
8.1 彎曲的概念 134
8.1.1 平面彎曲的概念與實例 134
8.1.2 梁的簡化及靜定梁的分類 134
8.2 平面彎曲時梁的內力——剪力和彎矩 135
8.2.1 畫內力圖的基本方法 135
8.2.2 畫內力圖的簡便方法 138
8.3 彎曲應力和強度計算 140
8.3.1 梁橫截面上的正應力 140
8.3.2 梁的正應力強度條件和強度計算 144
*8.3.3 彎曲切應力簡介 147
8.4 梁的位移分析與剛度計算 153
8.4.1 梁變形的基本概念 154
8.4.2 積分法求梁的位移 154
8.4.3 疊加法求梁的位移 159
8.4.4 梁的剛度計算 159
8.5 簡單的靜不定梁 161
8.6 提高梁抗彎能力的措施 162
8.6.1 提高梁強度的措施 163
8.6.2 提高梁剛度的措施 166
本章小結 167
思考題 168
習題 169
第9章 應力狀態與強度理論 174
9.1 引言 174
9.1.1 應力狀態的概念 174
9.1.2 應力狀態的研究方法 174
9.1.3 應力狀態的分類 175
9.2 平面應力狀態 175
9.2.1 任意斜截面的應力 175
9.2.2 主應力 176
*9.2.3 莫爾應力圓簡介 178
9.3 空間應力狀態與廣義胡克定律 181
9.3.1 空間應力狀態的概念和實例 181
9.3.2 一點的最大正應力和最大切應力 182
9.3.3 廣義胡克定律 183
9.4 強度理論的基本概念 186
9.5 常用強度理論 186
9.5.1 最大拉應力理論 186
9.5.2 最大伸長線應變理論 187
9.5.3 最大切應力理論 187
9.5.4 形狀改變比能理論 188
*9.5.5 莫爾強度理論簡介 189
本章小結 190
思考題 190
習題 191
第10章 組合變形 193
10.1 組合變形概述 193
10.2 拉伸(壓縮)與彎曲的組合變形 194
10.2.1 桿件同時承受軸向載荷和橫向載荷 194
10.2.2 偏心拉壓 195
10.3 彎曲和扭轉組合變形的強度計算 197
*10.4 斜彎曲 200
本章小結 205
思考題 205
習題 206
第11章 壓桿穩定 210
11.1 壓桿穩定性的概念 210
11.1.1 平衡的穩定性 211
11.1.2 壓桿的穩定性 211
11.2 細長壓桿的臨界載荷和歐拉公式 212
11.2.1 兩端鉸支細長壓桿的臨界載荷 212
11.2.2 其他約束情況下細長壓桿的臨界載荷 213
11.3 壓桿的分類和臨界應力總圖 214
11.3.1 臨界應力與柔度的概念 214
11.3.2 歐拉公式的適用范圍 214
11.3.3 臨界應力總圖 215
11.3.4 壓桿的穩定性計算 218
11.4 提高壓桿穩定性的措施 218
本章小結 220
思考題 220
習題 221
第12章 交變應力與疲勞強度 223
12.1 交變應力及其描述 223
12.1.1 交變應力 223
12.1.2 有關交變應力的基本概念 224
12.1.3 幾種典型的交變應力 224
12.2 疲勞的概念與材料的疲勞極限 225
12.2.1 疲勞 225
12.2.2 材料的疲勞極限與應力-壽命曲線 226
12.3 影響疲勞極限的主要因素 227
12.3.1 應力集中對疲勞極限的影響 227
12.3.2 構件尺寸對疲勞極限的影響 227
12.3.3 表面加工質量對疲勞極限的影響 227
12.3.4 其他因素對疲勞極限的影響 228
本章小結 228
思考題 228
習題 229
第13章 能量原理 230
13.1 引言 230
13.2 功能原理 230
13.2.1 常力功和變力功 230
13.2.2 桿件的應變能 231
13.2.3 功能原理的應用 234
13.3 虛功原理與莫爾定律 235
13.3.1 虛功和虛功原理 235
13.3.2 莫爾定理及其應用 237
13.4 卡氏第二定理 240
13.4.1 卡氏第二定理的推導 240
13.4.2 卡氏第二定理的應用 242
13.5 互等定理 244
13.6 沖擊問題 245
13.6.1 垂直落體沖擊問題 246
13.6.2 水平沖擊問題 247
13.6.3 突然剎車問題 248
本章小結 250
思考題 251
習題 252
第3篇 剛體動力學
第14章 運動學基礎 256
14.1 點的運動分析 256
14.1.1 描述點的運動的矢量法 256
14.1.2 描述點的運動的直角坐標法 257
14.1.3 描述點的運動的弧坐標法 259
14.2 剛體的基本運動 262
14.2.1 剛體的平行移動 262
14.2.2 剛體的定軸轉動 263
14.2.3 定軸轉動剛體內各點的速度與加速度 264
本章小結 266
思考題 266
習題 268
第15章 剛體的平面運動 271
15.1 剛體平面運動方程與分解 271
15.1.1 剛體平面運動的簡化 271
15.1.2 剛體平面運動方程 271
15.1.3 剛體的平面運動分解 272
15.2 平面圖形上各點的速度分析 273
15.2.1 基點法 273
15.2.2 速度瞬心法 275
15.3 平面圖形上各點的加速度分析 279
本章小結 281
思考題 281
習題 283
第16章 動力學基礎與基本物理量 286
16.1 牛頓定律與質點運動微分方程 286
16.1.1 牛頓定律 286
16.1.2 慣性參考系 287
16.1.3 質點運動微分方程 287
16.2 動力學基本物理量 289
16.2.1 質心 290
16.2.2 轉動慣量 290
16.2.3 動量 291
16.2.4 動量矩 293
16.2.5 動能 294
16.2.6 沖量 296
16.2.7 力的功 296
本章小結 300
思考題 301
習題 303
第17章 動力學普遍定理 307
17.1 動量定理與質心運動定理 307
17.1.1 動量定理 307
17.1.2 質心運動定理 308
17.2 動量矩定理 312
17.2.1 質點的動量矩定理 312
17.2.2 質點系的動量矩定理 313
17.3 剛體平面運動微分方程 316
17.4 動能定理 318
17.4.1 質點的動能定理 318
17.4.2 質點系的動能定理 319
17.5 動力學普遍定理的綜合應用 322
本章小結 327
思考題 327
習題 329
第18章 動靜法 334
18.1 慣性力與達朗貝爾原理 334
18.2 慣性力系的簡化 336
18.2.1 平移剛體的慣性力系簡化 336
18.2.2 定軸轉動剛體的慣性力系簡化 337
18.2.3 平面運動剛體的慣性力系簡化 338
18.3 動靜法的應用 338
本章小結 341
思考題 341
習題 342
參考文獻 345
附錄A 平面圖形的幾何性質 346
A.1 靜矩和形心 346
A.2 慣性矩和慣性積 347
A.3 平行移軸公式 348
*A.4 轉軸公式 350
本章小結 352
思考題 352
習題 353
附錄B 熱軋型鋼規格表(GB/T 706—2008) 355
部分習題參考答案 368
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