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0 绪论1

0.1 工程力学研究的内容与对象1

0.2 工程力学在工程技术中的地位1

0.3 工程力学的学习方法1

模块1 理论力学的基本知识5

项目1 静力学基本概念和物体的受力分析5

1.1 任务1 静力学基础知识6

1.1.1 刚体的概念6

1.1.2 力的概念7

1.2 任务2 静力学公理7

1.2.1 公理一——二力平衡公理7

1.2.2 公理二——加减平衡力系公理8

1.2.3 推论一——力的可传性原理8

1.2.4 公理三——力的平行四边形公理8

1.2.5 推论二——三力平衡汇交定理9

1.2.6 公理四——作用与反作用公理9

1.2.7 公理五——刚化公理9

1.3 任务3 约束和约束反力10

1.3.1 基本概念10

1.3.2 约束类型10

1.4 任务4 物体的受力分析与受力图12

任务要点总结14

知识与技能训练15

项目2 平面力系的合成与平衡17

2.1 任务1 平面力系合成的方法18

2.1.1 平面汇交力系合成的几何法19

2.1.2 平面汇交力系合成的解析法20

2.2 任务2 平面力系平衡的条件24

2.2.1 力对点之矩24

2.2.2 力偶25

2.2.3 平面平行力系的合成与平衡30

2.2.4 平面一般力系的平衡31

2.3 任务3 平面力系平衡条件的应用34

2.3.1 平面汇交力系平衡条件的应用34

2.3.2 平面平行力系平衡条件的应用36

2.3.3 平面一般力系平衡条件的应用38

2.3.4 物体系统的平衡40

2.4 任务4 考虑摩擦时的平衡问题42

2.4.1 滑动摩擦42

2.4.2 考虑摩擦时物体的平衡问题45

2.4.3 滚动摩擦48

任务要点总结49

知识与技能训练51

项目3 空间力系和重心55

3.1 任务1 力沿空间坐标轴上的分解和投影57

3.2 任务2 力对轴之矩58

3.2.1 力对轴之矩的概念58

3.2.2 力矩定理60

3.3 任务3 空间力系的平衡方程及其应用60

3.3.1 空间一般力系的简化60

3.3.2 空间一般力系的平衡方程61

3.3.3 空间约束及约束力62

3.4 任务4 物体的重心和平面图形的形心65

3.4.1 物体重心的概念65

3.4.2 平面图形的形心69

任务要点总结73

模块2 工程中构件承载能力的设计与计算77

项目4 材料力学的基本知识77

4.1 任务1 变形固体的基本假设78

4.2任务2 内力 截面法 应力78

4.2.1 内力的概念78

4.2.2 截面法79

4.2.3 应力79

4.3 任务3 杆件变形的基本形式80

任务要点总结80

知识与技能训练80

项目5 轴向拉伸与压缩81

5.1 任务1 轴向拉伸与压缩的概念82

5.2 任务2 轴向拉伸与压缩时横截面上的内力83

5.2.1 内力的大小83

5.2.2 轴力的正负号规定83

5.2.3 轴力图84

5.3 任务3 轴向拉伸与压缩时横截面上的应力85

5.4 任务4 拉压变形与胡克定律86

5.4.1 纵向变形86

5.4.2 横向变形87

5.4.3 泊松比87

5.4.4 胡克定律88

5.5 任务5 材料在拉伸与压缩时的力学性能89

5.5.1 低碳钢在拉伸时的力学性能89

5.5.2 铸铁在拉伸时的力学性能91

5.5.3 低碳钢和铸铁在压缩时的力学性能91

5.6 任务6 许用应力及安全系数92

5.6.1 极限应力92

5.6.2 许用应力及安全系数92

5.7 任务7 轴向拉伸和压缩时的强度计算93

5.7.1 强度条件93

5.7.2 强度计算93

5.8 任务8 应力集中的概念95

任务要点总结95

知识与技能训练96

项目6 剪切98

6.1 任务1 剪切与挤压的概念99

6.1.1 剪切的概念99

6.1.2 挤压的概念99

6.2 任务2 剪切和挤压的实用计算100

6.2.1 剪切实用计算100

6.2.2 挤压实用计算101

6.3 任务3 剪切胡克定律 剪切双生定律103

6.3.1 剪切胡克定律103

6.3.2 剪切双生定律104

任务要点总结104

知识与技能训练105

项目7 圆轴的扭转106

7.1 任务1 圆轴扭转概念及外力偶矩的计算107

7.1.1 圆轴扭转的基本概念107

7.1.2 外力偶矩的计算108

7.2 任务2 圆轴扭转时横截面上的内力108

7.2.1 扭矩108

7.2.2 扭矩图109

7.3 任务3 圆轴扭转时横截面上的应力110

7.3.1 剪切胡克定律应用于圆轴扭转分析110

7.3.2 圆轴扭转时横截面上的应力111

7.4 任务4 圆轴扭转时的强度计算113

7.4.1 极惯性矩Ip与抗扭截面模量WT113

7.4.2 圆轴扭转时的强度计算114

7.5 任务5 圆轴扭转时的刚度计算116

7.5.1 圆轴扭转的变形116

7.5.2 圆轴扭转的刚度计算116

任务要点总结118

知识与技能训练118

项目8 直梁弯曲120

8.1 任务1 平面弯曲的概念121

8.1.1 平面弯曲的概念122

8.1.2 梁的计算简化122

8.2 任务2 梁弯曲时横截面上的内力123

8.3 任务3 剪力图和弯矩图125

8.4 任务4 纯弯曲时横截面上的应力130

8.4.1 纯弯曲概念130

8.4.2 纯弯曲时梁横截面上的正应力130

8.4.3 常见截面的I、W计算公式132

8.5 任务5 梁弯曲时的强度计算132

8.5.1 梁弯曲时的正应力强度条件132

8.5.2 梁弯曲时的正应力强度计算132

8.6 任务6 提高梁抗弯强度的措施136

8.6.1 合理布置梁的支座和载荷136

8.6.2 选择梁的合理截面137

8.6.3 采用变截面梁138

8.7 任务7 梁的弯曲变形概述138

8.7.1 梁的挠度和转角138

8.7.2 用查表法和叠加法求梁变形139

8.7.3 梁的刚度条件141

任务要点总结143

知识与技能训练143

项目9 复杂应力下构件强度设计与计算147

9.1 任务1 应力状态的概念148

9.1.1 一点的应力状态149

9.1.2 单元体的概念149

9.1.3 主平面和主应力150

9.1.4 应力状态分类150

9.2 任务2 二向应力状态分析151

9.2.1 斜截面上的应力151

9.2.2 主应力的大小和方向152

9.2.3 最大切应力152

9.3 任务3 强度理论知识154

9.3.1 强度理论的概念154

9.3.2 常用的四种强度理论155

9.3.3 四种强度理论的适用范围155

9.4 任务4 构件组合变形时承载能力的设计与计算156

9.4.1 组合变形概述156

9.4.2 弯曲和拉伸（压缩）组合变形时承载能力的设计与计算157

9.4.3 弯曲和扭转组合变形时承载能力的设计与计算159

任务要点总结161

知识与技能训练162

项目10 压杆稳定165

10.1 任务1 压杆稳定性的概念166

10.1.1 压杆稳定性的概念166

10.1.2 压杆的失稳与临界力167

10.2 任务2 计算细长压杆临界应力的欧拉公式167

10.2.1 细长压杆的临界力167

10.2.2 细长压杆的临界应力168

10.2.3 欧拉公式的适用范围169

10.2.4 超过比例极限时压杆的临界力170

10.2.5 临界应力总图170

10.3 任务3 压杆稳定性的计算171

10.3.1 压杆的稳定性计算171

10.3.2 提高压杆稳定性的措施173

任务要点总结174

知识与技能训练174

项目11 动载荷与交变应力176

11.1 任务1 动载荷177

11.1.1 动载荷概念177

11.1.2 构件作匀加速直线运动或等角速转动时的动应力计算177

11.1.3 构件受冲击载荷作用时的动应力计算179

11.1.4 提高构件承受冲击能力的措施182

11.2 任务2 交变应力182

11.2.1 交变应力基本概念182

11.2.2 交变应力的循环特性或应力比183

11.2.3 平均应力与应力幅183

11.2.4 最大应力与最小应力183

11.2.5 构件的疲劳极限184

11.2.6 构件的疲劳强度条件187

11.2.7 提高构件疲劳强度的措施187

任务要点总结187

知识与技能训练189

附录 型钢表191

参考文献206