《材料力学简明教程 》作者李志君。本书共分11章和4个附录,涵盖了教育部非力学专业课程指导分委员会最新制订的多学时“材料力学”课程基本要求的内容,包括:拉伸和压缩、剪切和挤压、扭转、弯曲(内力、应力和变形)、应力状态和强度理论、组合变形、压杆稳定、疲劳强度、能量法和截面几何性质等。
全书以工程实际为背景,注重材料力学概念、力学解题能力和力学建模能力的培养,通过课程内容和体系的改革,力求理论与应用并重、知识传授与能力培养并重。本书力求论述简明扼要,例题分析透彻,并通过较多的例题,寻求解题规律,以便使学生达到熟练掌握基本概念、基本理论、基本方法和计算技能的教学要求并注意与相关课程的贯通和融合。
目录
第1章 绪论 1
1.1 材料力学的任务 1
1.2 变形固体及其理想化 2
1.3 内力、截面法和应力的概念 3
1.3.1 内力 3
1.3.2 截面法 3
1.3.3 应力 5
1.4 变形与应变 5
1.5 杆件变形的基本形式 6
小结 7
思考题 7
第2章 轴向拉伸和压缩及连接件的强度计算 9
2.1 轴向拉伸与压缩的概念与实例 9
2.2 拉压杆截面上的内力和应力 10
2.2.1 拉压杆横截面上的内力 10
2.2.2 拉压杆斜截面上的应力 11
2.3 材料在拉伸或压缩时的力学性能 15
2.3.1 低碳钢拉伸时的力学性能 16
2.3.2 铸铁及其他塑性材料拉伸时的力学性能 18
2.3.3 材料在压缩时的力学性能 19
2.4 圣维南原理 应力集中 20
2.4.1 圣维南原理 21
2.4.2 应力集中 21
2.5 失效、许用应力与强度条件 22
2.5.1 失效与许用应力 22
2.5.2 强度条件 23
2.6 胡克定律与拉压杆的变形 25
2.6.1 拉压杆的轴向变形与胡克定律 25
2.6.2 拉压杆的横向变形与泊松比 26
2.6.3 变截面杆的轴向变形 27
2.7 简单拉压超静定问题 29
2.7.1 超静定问题及其解法 29
*2.7.2 预应力与温度应力的概念 31
*2.8 连接件的强度计算 33
2.8.1 剪切强度计算 33
2.8.2 挤压强度计算 34
2.8.3 焊缝强度计算 36
小结 37
思考题 37
习题 38
第3章 扭转 45
3.1 扭转的概念和实例 45
3.2 外力偶矩的计算 扭矩和扭矩图 46
3.2.1 外力偶矩的计算 46
3.2.2 扭矩与扭矩图 46
3.3 纯剪切 48
3.3.1 薄壁圆筒扭转时的切应力 48
3.3.2 切应力互等定理 49
3.3.3 剪切胡克定律 50
3.4 圆轴扭转时横截面上的应力 50
3.4.1 圆轴扭转切应力的计算公式 50
3.4.2 最大扭转切应力和强度条件 52
3.5 圆轴扭转时的变形 55
3.5.1 圆轴扭转变形计算公式 55
3.5.2 圆轴扭转刚度条件 56
3.6 非圆截面杆扭转 59
3.6.1 自由扭转与约束扭转 59
3.6.2 矩形截面杆的扭转 60
小结 61
思考题 62
习题 63
第4章 弯曲内力 67
4.1 弯曲的概念与实例 67
4.2 剪力和弯矩 67
4.2.1 剪力和弯矩 67
4.2.2 剪力和弯矩的正负约定 68
4.3 剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图 70
4.4 载荷、剪力和弯矩之间的关系 74
4.4.1 分布载荷、剪力、弯矩的微积分关系 74
4.4.2 集中力、集中力偶作用处内力变化情况 75
4.5 平面刚架和曲杆的内力分析 79
小结 81
思考题 81
习题 82
第5章 弯曲应力 85
5.1 纯弯曲的概念 85
5.2 弯曲正应力 85
5.2.1 纯弯梁横截面上的正应力 85
5.2.2 横力弯曲时的正应力 89
5.2.3 提高弯曲强度的措施 92
5.3 弯曲切应力 94
5.3.1 矩形截面梁 95
5.3.2 工字形截面梁 97
5.3.3 梁的切应力强度条件 97
小结 100
思考题 100
习题 102
第6章 弯曲变形 107
6.1 弯曲变形的实例 107
6.2 挠曲线的微分方程 108
6.3 积分法求梁的位移 109
*6.4 奇异函数法求梁的位移 111
6.5 叠加法求梁的位移 114
6.6 简单超静定梁 118
6.7 提高弯曲刚度的一些措施 121
小结 123
思考题 124
习题 125
第7章 应力状态分析与强度理论 131
7.1 一点的应力状态的概念 131
7.2 平面应力状态分析 主应力 132
7.2.1 关于应力的正负约定 132
7.2.2 任意斜截面上的应力 133
7.2.3 主平面的方位及极值正应力 133
7.2.4 极值切应力 134
7.2.5 应力圆 134
7.3 特殊三向应力状态下的极值应力 139
7.3.1 三组特殊截面的应力状态 139
7.3.2 三向应力状态的应力圆及极值应力 140
7.4 广义胡克定律 141
7.4.1 一般应力状态下的线应变和切应变 141
7.4.2 主应力状态下的线应变 142
7.4.3 总应变能密度 143
7.4.4 体积改变能密度与畸变能密度 144
7.5 强度理论 146
7.5.1 断裂强度理论 146
7.5.2 屈服强度理论 147
7.5.3 莫尔强度理论 148
小结 152
思考题 152
习题 153
第8章 组合变形 157
8.1 组合变形与叠加原理的概念 157
8.2 斜弯曲 157
8.2.1 斜弯曲时的变形 158
8.2.2 斜弯曲时的应力 159
8.3 弯拉(压)组合 161
8.4 弯扭组合 163
小结 166
思考题 166
习题 167
第9章 压杆稳定 171
9.1 压杆稳定的概念 171
9.2 两端铰支细长压杆的临界载荷 172
9.3 其他支座条件下细长压杆的临界载荷 174
9.4 欧拉公式的适用范围与经验公式 176
9.4.1 欧拉公式的适用范围 176
9.4.2 经验公式 178
9.4.3 临界应力总图 179
9.5 压杆稳定条件与合理设计 179
9.5.1 稳定安全因数法 180
9.5.2 折减因数法 181
9.5.3 构件计算的综合分析 186
9.5.4 压杆的合理设计 189
小结 190
思考题 191
习题 192
第10章 疲劳强度的概念 195
10.1 交变应力与疲劳失效 195
10.1.1 交变应力 195
10.1.2 疲劳失效 197
10.2 疲劳极限及影响疲劳极限的主要因素 198
10.2.1 疲劳极限 198
10.2.2 影响构件疲劳极限的主要因素 199
10.3 对称循环下的疲劳强度计算 201
10.4 提高构件疲劳强度的措施 203
小结 204
思考题 204
习题 204
第11章 能量法 206
11.1 外力功与应变能 206
11.1.1 外力功 206
11.1.2 互等定理 207
11.1.3 克拉贝依隆原理 208
11.1.4 杆件的应变能 208
11.2 莫尔定理及其应用 209
11.3 能量法解超静定问题 215
11.3.1 超静定问题的基本解法 215
11.3.2 对称与反对称的利用 216
11.4 动应力与冲击应力 219
11.4.1 动应力 219
11.4.2 冲击应力 220
11.4.3 提高构件抗冲击能力的措施 223
小结 224
思考题 224
习题 224
附录A 平面图形的几何性质 229
附录B 常用金属材料的
主要力学性能 245
附录C 梁的挠度与转角 246
附录D 型钢表 248
习题答案 261
索 引 270
参考文献
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说实话,这本书的实用性超乎我的预期。很多理论力学类的书籍,读完后总觉得“纸上谈兵”,理论和实践之间隔着一条鸿沟。但这本教程在这方面做得非常出色,它似乎时刻提醒着读者:我们学习这些公式不是为了考试,而是为了设计安全的桥梁、可靠的机器部件。书中穿插了大量的工程实例分析,从简支梁的弯矩图绘制,到薄壁容器的失效模式讨论,都结合了实际工程中常见的材料和载荷类型。我尤其欣赏它在“失效理论”那一章的处理方式。作者没有简单地罗列莫尔、冯·米塞斯等理论,而是先解释了为什么需要这些理论,即传统基于屈服点的判断在面对复杂受力时不适用的原因,然后再逐一剖析每种理论的适用边界和优缺点。这种带着批判性思维引入理论的做法,培养了读者“知其然,更知其所以然”的能力,而不是死记硬背公式的参数。对于工程师来说,知道何时该用哪个强度理论,比能背下所有公式更重要,这本书无疑在这方面下了真功夫。
评分读完这本教材,我最大的感受就是“结构严谨,逻辑清晰”。它不像某些参考书那样,知识点零散,东一榔头西一棒子。这本书在章节编排上看得出下了大功夫,从最基础的内力和变形概念开始,稳步推进到强度和刚度条件,最后再到更高级的复杂应力状态分析,整个知识体系像一个完美搭建的多米诺骨牌阵,层层递进,环环相扣。特别值得称赞的是它对“应力”和“应变”这两个核心概念的处理。作者没有停留在简单的定义上,而是深入探讨了它们之间的本构关系,并清晰地阐述了胡克定律在不同材料和加载条件下的适用范围与局限性。书中的图示,无论是二维受力分析图还是三维应力状态图,都绘制得极为专业且精确,极大地帮助了读者进行空间想象。我甚至发现,很多我以前混淆不清的概念,比如主应力与最大剪应力的关系,通过书中几个关键的几何解释,一下子就变得明朗起来。对于准备考研或者希望未来从事结构设计工作的读者而言,这种深度和广度兼备的叙述方式,提供了坚实且可靠的理论基础,绝对是案头必备的“定海神针”。
评分从教学法的角度来看,这本书的难度梯度控制得堪称教科书级别的典范。它成功地平衡了“广度”与“深度”的关系。在基础概念的引入上,它采取了极其审慎和渐进的方式,确保每一个基础单元都被扎实地掌握后才进入下一个阶段,这极大地增强了学习的信心。然而,当涉及到高级主题,比如扭转、组合应力分析或是动载荷影响时,它又毫不退缩地展现了材料力学应有的深度和挑战性。例如,在处理压杆的失稳问题时,作者不仅详细推导了欧拉公式,还深入探讨了廷德尔公式和容许应力法的适用场景,并且对比了这几种方法在实际工程中的保守程度差异。这种处理方式既满足了初级学员对基本概念的需求,也为那些希望在专业领域深耕的读者提供了深入探索的阶梯。它不是一本只停留在表面泛泛而谈的书,而是一本能够真正陪伴学习者从入门到精通的扎实学问载体。
评分这本书简直是为我们这种初学机械原理的“小白”量身定做的!我之前对那些复杂的应力、应变公式总是一头雾水,感觉就像在看外星语。但是这本书的作者,真是个会讲故事的高手。他们没有一开始就堆砌那些晦涩难懂的公式,而是用非常形象的比喻,把材料在不同载荷下的反应讲得清清楚楚。比如,讲到拉伸和压缩时,作者会把材料想象成一根橡皮筋或者一根细绳,让你立刻就能抓住核心概念。而且,书里的例题设计得也非常巧妙,每一步计算过程都写得极其详尽,简直是手把手带着你走。我记得有一次我被一个复杂截面的挠度问题卡住了好几天,翻开这本书的讲解部分,那种豁然开朗的感觉,真的比喝了冰镇饮料还痛快。作者在解释为什么某个公式适用于某种特定情况时,总是能联系到实际工程中的应用场景,这让学习过程充满了目的性,而不是枯燥的应试准备。这种由浅入深、注重直观理解的教学方法,极大地降低了我学习这门学科的门槛。对于想要快速建立起材料力学基本框架的初学者来说,这本书无疑是一剂强效良方。
评分这本书的排版和细节处理简直体现了出版方的匠心。首先,字体选择非常清晰易读,在长时间阅读复杂的数学推导时,眼睛不容易疲劳。其次,公式的编号和引用系统做得极其规范,当你翻阅后面的章节需要回顾某个前面的公式时,可以快速定位,这在做大题时非常节省时间。再者,书中对于一些关键的数学推导过程,特别是涉及到张量分析或者微积分的变换部分,作者的处理方式非常“体贴”。他们没有跳过中间的代数步骤,而是将关键的变换写得清清楚楚,这对于那些数学基础相对薄弱但力学基础又必须过硬的学生来说,简直是雪中送炭。我发现,许多其他教材中一笔带过的步骤,在这本书里都被细致地展开了,这避免了读者在推导细节上浪费时间去猜测作者的意图。这种对读者学习体验的关注,使得这本书在众多教材中脱颖而出,真正做到了“简明”而不“简化”。
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