基本介绍

内容简介

《高等院校精品教材系列:工程力学教程》可作为高等院校非机械类专业本科生64～80学时的工程力学教材，也可供高职高专、自学考试、远程教育和成人教育的相关专业师生及有关的工程技术人员参考。

作者简介

李海龙，本科就读于湖南大学，工程力学专业；硕士就读于北京理工大学，固体力学专业；迄今一直在北京理工大学任教。

图书目录

第一篇理论力学 第1章力系的简化2 1.1静力学原理2 1.2力系的简化3 1.3物体的重心7 1.4约束和约束力11 1.5物体的受力分析和受力图14 习题15 第2章力系的平衡19 2.1力系的平衡方程19 2.2桁架24 2.3摩擦26 习题31 第3章点的运动学39 3.1点的运动方程、速度与加速度39 3.2不同坐标系中点的运动方程、速度与加速度39 习题43 第4章刚体的运动46 4.1刚体的一般运动46 4.2刚体的基本运动48 4.3刚体的平面运动50 习题58 第5章点的复合运动62 5.1绝对运动、相对运动和牵连运动62 5.2点的速度合成定理63 5.3点的加速度合成定理63 习题68 第6章质点运动微分方程72 6.1动力学基本定律72 6.2质点运动微分方程72 习题75 第7章达朗贝尔原理78 7.1惯性力和质点的达朗贝尔原理78 7.2质点系的达朗贝尔原理78 7.3刚体的转动惯量与惯性积79 7.4刚体惯性力系的简化81 习题86 第8章动能定理89 8.1力的功89 8.2动能定理91 8.3刚体的动能92 8.4机械能守恒定律95 习题97 第9章动量原理100 9.1动量定理100 9.2动量矩定理104 习题108 第二篇材料力学 第10章绪论114 10.1引言114 10.2杆的基本变形114 10.3材料力学的基本问题和任务115 第11章应力状态理论116 11.1应力和应变116 11.2剪应力和剪应变117 11.3应力状态117 11.4广义胡克定律122 习题125 第12章杆的拉伸与压缩128 12.1杆拉压时的应力与变形128 12.2拉压时材料的力学性能131 12.3杆拉压时的强度计算133 12.4简单的拉（压）静不定问题137 12.5应力集中的概念141 习题142 第13章扭转147 13.1外力偶与扭矩147 13.2圆轴扭转时的应力与变形148 13.3圆轴的强度条件与刚度条件150 习题152 第14章梁的弯曲应力155 14.1平面弯曲的概念155 14.2梁的内力156 14.3载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系157 14.4平面图形的几何性质159 14.5梁的弯曲正应力163 14.6梁的弯曲剪应力165 14.7梁的弯曲强度计算168 14.8开口薄壁截面梁的弯曲中心170 习题171 第15章梁的弯曲变形177 15.1梁的挠曲线微分方程、刚度条件177 15.2用积分法计算梁的变形178 15.3用叠加法计算梁的变形181 15.4两次刚化法181 15.5简单的弯曲静不定问题185 习题188 第16章强度理论与组合变形193 16.1强度理论193 16.2组合变形195 16.2.1拉（压）与弯曲195 16.2.2弯曲与扭转196 习题197 第17章能量原理201 17.1应变能201 17.2杆件弹性应变能的计算201 17.2.1轴向拉伸与压缩201 17.2.2扭转202 17.2.3弯曲202 17.2.4组合变形杆的应变能203 17.3功的互等定理204 17.4卡氏定理205 17.5单位载荷法207 17.6冲击载荷209 习题211 第18章压杆稳定215 18.1压杆稳定的概念215 18.2细长压杆临界力的求法215 18.3欧拉公式的适用范围218 18.4压杆的稳定性条件及应用220 习题221附录A简单均质几何体的质心、转动惯量和惯性积225 附录B梁在简单载荷作用下的变形230 习题参考答案231 参考文献240

序言

前言 工程力学是高等工科院校的一门重要的技术基础课，具有理论性强、内容丰富、题量大、题型多等特点。本教材包括了理论力学和材料力学的主要内容。在编排上，采用理论力学、材料力学各自独立的体系结构，理论力学采用“静力学-运动学-动力学”的体系结构，材料力学采用“应力分析-基本变形-组合变形-能量法-压杆稳定”的体系结构，按64~80学时编写，适用于大学本科“工程力学”课程少学时非机械专业的教学之用。 目前，少学时的工程力学教材大多是从后续的专业课程的实际需要出发，按照“够用为度”的原则，采用从多学时的理论力学和材料力学中去掉一些理论推演，删减较难内容，经重新编排内容体系而成，但理论推演实际上是工程力学的精华部分，盲目“删繁就简”和“删难就易”也会使知识面大为减少；还有少部分少学时工程力学教材，其内容是涵盖了理论力学和材料力学的主要知识，但由于知识点众多而学时数有限，教材在内容的编排上往往面面俱到而难于深入和严谨。针对以上情况，为了能够融合我国传统教材理论性强、严谨、系统全面的优点与欧美教材（尤其是德国教材）所具有的起点高、内容广、简明扼要的特点，作者在近几年做了一些有益的探索工作，主要体现在以下几个方面。 （1）在保持少学时的刚性条件下，加强了基础理论部分的内容。以矢量运算作为数学工具，使力学基本概念和基本原理的数学描述简洁；采用从一般到特殊的内容体系，极大地加强了基本理论的严谨性和知识体系的系统性。例如，在运动学中，从刚体一般运动的讨论开始（篇幅不多），很容易就过渡到刚体的平移、定轴转动和平面运动，同时也为点的复合运动的速度和加速度合成公式的一般性推导提供了强有力的理论支持，在这两章中都用较少的篇幅加强了加速度分析，而以前少学时的工程力学教材对加速度分析的介绍都比较少；通过达朗贝尔原理的一般理论推导，结合运动学部分已打下的坚实基础，可将达朗贝尔原理应用到一般平面运动刚体的动力学问题中以及定点运动刚体的稳定转动问题中（此时刚体变成了定轴转动），有效地克服了以前少学时的工程力学教材只将达朗贝尔原理应用于平移和定轴转动刚体动力学问题求解的情况。 （2）结合相关理论结果，简明扼要地推广其应用，使教材所包含的内容较为广泛。例如，在梁的弯曲变形中，通过积分法计算梁的变形的基本理论的简要介绍，由几个简单例题就将之应用于具有弹性支承和初始小挠度梁的计算中去；通过能量法这一种计算结构位移的一般性方法的简要介绍，由几个简单例题将之应用于桁架、刚架、曲梁的位移计算以及冲击载荷作用下结构位移的计算中。这样，在增加很少篇幅的情况下就使材料力学的内容变得更为深广。对两次刚化法从原理上进行数学论证，本教材第一次成功将此方法应用于求简支梁指定截面的位移上，其他教材的两次刚化法只应用到求悬臂梁或外伸梁或刚架指定截面的位移情况，没有应用到简支梁的情况；教材指出了工字截面梁腹板剪应力近似公式（即腹板剪应力近似等于横截面剪力除以腹板面积，大部分材料力学教材都介绍了这个近似公式）存在严重问题，这是从铁摩辛柯著的《材料力学》中来的，问题来源于一个数学推理错误，对No63c工字钢，腹板上的最大剪应力和最小剪应力可相差60%以上。 （3）提高了例题的典型性，加强了部分例题的难度。其目的是使读者领会正确的解题思路，掌握基本的分析方法和计算技能，提高对基本概念和基本理论的理解，能起到触类旁通、举一反三的作用。 （4）各章习题按照先概念题、后计算题安排，强化学生对基本概念、基本理论的准确理解和基本方法的熟练掌握，部分习题有一定难度，有利于引导少数学有余力的学生深入理解课程内容。 （5）部分内容以*号形式出现，是为部分学有余力的学生作为参考资料准备的，并不做教学要求，有利于分层次设计教学。 本教材由李海龙老师、梅凤翔老师编著，是作者在北京理工大学多年教学所使用的讲义经修改完善而成。工程力学课程组的张强、汪小明、尚玫、赵颖涛、赵希淑、刘晓宁、田强等老师在教材的编写过程中也参与了部分工作。 全国优秀教师、第三届北京市高等学校教学名师奖获得者水小平教授对本教材进行了认真仔细的审阅，提出了许多宝贵的修改意见，并在李海龙老师的教学探索过程中不断给予鼓励和支持。在本教材编写过程中，得到了北京理工大学宇航学院工程力学课程组的同事们的大力支持与热情帮助。电子工业出版社对本教材的出版付出了辛勤的工作和有力的支持。在此，作者一并表示衷心的感谢。 限于作者的水平，书中难免有不少缺点和欠妥之处，恳请读者批评指正。 李海龙 梅凤翔 2013年9月