![工程力學（第2版）[清華大學出版社，作者：范欽珊]](/img/7/3ec/nBnauM3X3UjNzQTO0YDOxUTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2gzL4UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg "工程力學（第2版）[清華大學出版社，作者：范欽珊]")
內容簡介
根據教育部高等學校力學基礎課程教學指導委員會2009年制訂的“理論力學課程教學基本要求”和“材料力學課程教學基本要求”以及廣大讀者的意見，本書第2版在內容與體系方面作了如下調整：
(1) 引入大量工程實例，突出從“工程構件與結構”到“力學模型”的理論分析的基礎；以及從“力學模型”與理論分析成果到解決“工程實際問題”的基本思路。 (2）新增“簡單的靜不定問題”一章，將原來分散在各章的靜不定問題都歸納到這一章里。 (3）更新了部分例題和習題。(4)彩色版全部採用彩色圖形和圖片，同時出黑白版。
全書除課程概論外，分為三篇，共13章。第一篇為靜力學，包括：靜力學的基本概念與物體受力分析、力系的等效與簡化、力系的平衡條件與平衡方程共3章。第二篇為材料力學，包括：材料力學概述、桿件的內力分析與內力圖、拉壓桿件的應力變形分析與強度設計、圓軸扭轉時的應力變形分析以及強度和剛度設計、彎曲強度問題、彎曲剛度問題、應力狀態與強度理論及其工程套用、壓桿的穩定性分析與穩定性設計共8章。第三篇為專題概述，包括： 簡單的靜不定問題、動載荷與疲勞強度概述共2章。所需學時約為66～76.
與本書配套的立體化教材有學生用的學習指導用書，教師用的電子助教。全套教材可供高等院校理工科各專業工程力學課程使用。
前言
本書自2005年出版以來已經經歷了6個年頭，這期間很多高校都選用它作為“工程力學”課程教材。著者藉本書再版之際感謝教學第一線的老師和同學以及業餘讀者對本書的厚愛。
最近幾年，著者一方面在教學第一線從事本科生教學工作；另一方面，藉到全國各地講學之機，對我國高等學校“工程力學”的教學狀況和對“工程力學”教材的需求進行了大量調研，徵求了全國很多高校從事基礎力學教學工作的老師，和學習“工程力學”課程的同學，關於“工程力學”教材使用和修改的意見。
大家一致認為，我們編寫新時期“工程力學”教材的指導思想是正確的，這就是：在面向21世紀課程教學內容與體系改革的基礎上，進一步對教學內容加以精選，下大力氣壓縮教材篇幅，同時進行包括主教材、教學參考書--教師用書和學生用書、電子教材--電子教案與電子書等在內的教學資源一體化的設計，努力為教學第一線的老師和同學提供高水平、全方位的服務。
新世紀中新事物層出不窮，沒有也不應該有一成不變的教材，我們將努力跟上時代的步伐，以不斷提高“工程力學”課程教學質量為己任，不斷地從理念、內容、方法與技術等方面對“工程力學”教材加以修訂，使之日臻完善。
根據教育部高等學校力學基礎課程教學指導委員會2009年制訂的“理論力學課程教學基本要求”和“材料力學課程教學基本要求”，以及廣大讀者的意見，本書第2版在內容與體系方面作了如下調整：
(1) 引入大量工程實例，突出從“工程構件與結構”到“力學模型”和相應的力學分析；以及從“力學模型”與理論分析成果到解決“工程實際問題”的基本思路。力圖在提高讀者學習“工程力學”的興趣的同時，提高讀者的工程意識與解決實際問題的能力。
(2) 新增“簡單的靜不定問題”一章，將原來分散在各章的靜不定問題都歸納到這一章里。
(3) 更新了部分例題和習題。
第2版除課程概論外，分為三篇，共3章。第一篇為靜力學，包括：靜力學的基本概念與物體受力分析、力系的等效與簡化、力系的平衡條件與平衡方程共3章。第二篇為材料力學，包括：材料力學概述、桿件的內力分析與內力圖、拉壓桿件的應力變形分析與強度設計、圓軸扭轉時的應力變形分析以及強度和剛度設計、彎曲強度問題、彎曲剛度問題、應力狀態與強度理論及其工程套用、壓桿的穩定性分析與穩定性設計共8章。第三篇為專題概述，包括： 簡單的靜不定問題、動載荷與疲勞強度概述共2章。所需學時約為66～76。本書由范欽珊主編，唐靜靜、劉榮梅、范欽珊編著，唐靜靜和劉榮梅分別是2006年和2004年全國青年力學教師講課競賽特等獎獲得者，兩位年輕老師的加盟，一方面有利於在新版教材中反映教學第一線的要求與教學改革成果；另一方面也有利於保持教材建設的連續性。
本書初稿是著者2010年6-8月間在加拿大多倫多休假期間完成的。衷心感謝旅居加拿大的趙淵先生和范心明女士為著者提供的良好的工作環境與生活條件。
衷心希望關愛本書的廣大讀者繼續對本書的不足之處提出寶貴意見。
范欽珊2011年1月11日 於南京
目錄
課程概論1
0.1 工程力學與工程密切相關1
0.2 工程力學的主要內容與分析模型5
0.2.1 工程力學的主要內容5
0.2.2 工程力學的兩種分析模型6
0.3 工程力學的分析方法7
0.3.1 兩種不同的理論分析方法7
0.3.2 工程力學的實驗分析方法8
0.3.3 工程力學的計算機分析方法8
第一篇 靜 力 學
第1章 靜力學的基本概念與物體受力分析13
1.1 靜力學模型13
1.1.1 物體的抽象與簡化--剛體13
1.1.2 集中力和分布力13
1.2 力與力系的基本概念14
1.2.1 力與力系14
1.2.2 靜力學基本原理14
1.3 工程中的約束與約束力17
1.3.1 約束與約束力的概念17
1.3.2 繩索約束與帶約束17
1.3.3 剛性光滑面約束17
1.3.4 剛性光滑鉸鏈約束18
1.4 力對點之矩與力對軸之矩20
1.4.1 力對點之矩20
1.4.2 力對軸之矩21
1.4.3 合力矩定理22
1.5 受力分析方法與過程23
1.6 結論與討論26 工程力學（第2版）? 目錄 ? 1.6.1 關於約束與約束力26
1.6.2 關於受力分析27
1.6.3 關於二力構件27
1.6.4 關於靜力學中某些原理的適用性28
習題28第2章 力系的等效與簡化31
2.1 力系等效與簡化的概念31
2.1.1 力系的主矢與主矩31
2.1.2 力系等效的概念31
2.1.3 力系簡化的概念32
2.2 力偶及其性質32
2.2.1 力偶--最簡單、最基本的力系32
2.2.2 力偶的性質33
2.2.3 力偶系及其合成34
2.3 力系簡化的基礎--力向一點平移定理34
2.4 平面力系的簡化35
2.4.1 平面匯交力系與平面力偶系的合成結果35
2.4.2 平面一般力系的簡化方法與過程35
2.4.3 平面一般力系的簡化結果36
2.5 固定端約束的約束力38
2.6 結論與討論39
2.6.1 幾個不同力學矢量的性質39
2.6.2 平面一般力系簡化的幾種最後結果39
2.6.3 關於實際約束的討論40
2.6.4 關於力偶性質推論的套用限制40
習題40第3章 力系的平衡條件與平衡方程43
3.1 平面力系的平衡條件與平衡方程43
3.1.1 平面一般力系的平衡條件與平衡方程43
3.1.2 平面一般力系平衡方程的其他形式48
3.2 簡單的剛體系統平衡問題52
3.2.1 剛體系統靜定與靜不定的概念52
3.2.2 剛體系統平衡問題的特點與解法53
3.3 考慮摩擦時的平衡問題56
3.3.1 滑動摩擦定律57
3.3.2 考慮摩擦時構件的平衡問題58
3.4 結論與討論60
3.4.1 關於坐標系和力矩中心的選擇60
3.4.2 關於受力分析的重要性60
3.4.3 關於求解剛體系統平衡問題時要注意的幾個方面61
3.4.4 摩擦角與自鎖的概念62
3.4.5 空間力系特殊情形下的平衡方程64
習題65
第二篇 材 料 力 學
第4章 材料力學概述71
4.1 材料力學的研究內容71
4.2 工程構件設計中的材料力學問題71
4.3 桿件的受力與變形形式72
4.4 關於材料的基本假定74
4.4.1 各向同性假定74
4.4.2 均勻連續性假定74
4.4.3 小變形假定75
4.5 彈性體受力與變形特徵75
4.6 材料力學的分析方法77
4.7 桿件橫截面上的內力與內力分量77
4.7.1 內力主矢、主矩與內力分量77
4.7.2 確定內力分量的截面法78
4.8 應力、應變及其相互關係78
4.8.1 應力78
4.8.2 應力與內力分量之間的關係79
4.8.3 應變80
4.8.4 應力與應變之間的物性關係81
4.9 結論與討論81
4.9.1 剛體模型與彈性體模型81
4.9.2 彈性體受力與變形特點81
4.9.3 剛體靜力學概念與原理在材料力學中的套用81
習題82第5章 桿件的內力分析與內力圖84
5.1 基本概念84
5.1.1 整體平衡與局部平衡的概念84
5.1.2 桿件橫截面上的內力與外力的相依關係85
5.1.3 控制面85
5.2 軸力圖與扭矩圖86
5.2.1 軸力圖86
5.2.2 扭矩圖87
5.3 剪力圖與彎矩圖89
5.3.1 剪力和彎矩的正負號規則89
5.3.2 截面法確定梁指定橫截面上的剪力和彎矩90
5.3.3 剪力方程與彎矩方程92
5.3.4 載荷集度、剪力、彎矩之間的微分關係94
5.3.5 剪力圖與彎矩圖96
5.4 結論與討論99
5.4.1 關於內力分析的幾點重要結論99
5.4.2 正確套用力系簡化方法確定控制面上的內力分量99
??5.4.3 剪力、彎矩與載荷集度之間的微分關係的證明100
習題101第6章 拉壓桿件的應力變形分析與強度設計104
6.1 工程中承受拉伸與壓縮的桿件104
6.2 拉伸與壓縮時桿件的應力與變形分析105
6.2.1 應力計算105
6.2.2 變形計算105
6.3 拉伸與壓縮桿件的強度設計109
6.3.1 強度條件、安全因數與許用應力110
6.3.2 三類強度計算問題110
6.3.3 強度條件套用舉例111
6.4 拉伸與壓縮時材料的力學性能113
6.4.1 材料拉伸時的應力-應變曲線113
6.4.2 韌性材料拉伸時的力學性能114
6.4.3 脆性材料拉伸時的力學性能114
6.4.4 強度失效概念與失效應力115
6.4.5 壓縮時材料的力學性能115
6.5 結論與討論116
6.5.1 本章的主要結論116
6.5.2 關於應力和變形公式的套用條件117
??6.5.3 關於加力點附近區域的應力分布118
??6.5.4 關於應力集中的概念118
6.5.5 拉伸與壓縮桿件斜截面上的應力119
??6.5.6 卸載、再載入時材料的力學行為120
??6.5.7 連線件強度的工程假定計算121
習題123第7章 圓軸扭轉時的應力變形分析以及強度和剛度設計127
7.1 圓軸在工程中的套用127
7.2 受扭圓軸的扭轉變形128
7.3 剪應力互等定理129
7.4 圓軸扭轉時橫截面上的剪應力分析129
7.4.1 變形協調方程130
7.4.2 彈性範圍內的剪應力-剪應變關係130
7.4.3 靜力學方程131
7.4.4 圓軸扭轉時橫截面上的剪應力表達式132
7.5 圓軸扭轉時的強度與剛度設計134
7.5.1 扭轉實驗與扭轉破壞現象134
7.5.2 圓軸扭轉強度設計135
7.5.3 圓軸扭轉剛度設計137
7.6 結論與討論138
7.6.1 關於圓軸強度與剛度設計138
7.6.2 矩形截面桿扭轉時的剪應力138
習題140第8章 彎曲強度問題142
8.1 承彎構件的力學模型與工程中的承彎構件142
8.2 與應力分析相關的截面圖形的幾何性質145
8.2.1 靜矩、形心及其相互關係146
8.2.2 慣性矩、極慣性矩、慣性積、慣性半徑147
8.2.3 慣性矩與慣性積的移軸定理148
8.2.4 慣性矩與慣性積的轉軸定理149
8.2.5 主軸與形心主軸、主慣性矩與形心主慣性矩150
8.3 平面彎曲時梁橫截面上的正應力152
8.3.1 基本概念152
8.3.2 純彎曲時梁橫截面上的正應力分析153
8.3.3 梁的彎曲正應力公式的套用與推廣156
8.4 平面彎曲正應力公式套用舉例158
8.5 梁的強度計算161
8.5.1 基於最大正應力點的強度條件161
8.5.2 梁的彎曲強度計算步驟161
8.6 斜彎曲165
8.7 彎矩與軸力同時作用時橫截面上的正應力168
8.8 結論與討論170
8.8.1 關於彎曲正應力公式的套用條件170
8.8.2 彎曲剪應力的概念170
8.8.3 關於截面的慣性矩171
8.8.4 關於中性軸的討論171
8.8.5 提高梁強度的措施172
習題176第9章 彎曲剛度問題182
9.1 基本概念182
9.1.1 梁彎曲後的撓度曲線182
9.1.2 梁的撓度與轉角183
9.1.3 梁的位移與約束密切相關183
9.1.4 梁的位移分析的工程意義184
9.2 小撓度微分方程及其積分185
9.2.1 小撓度曲線微分方程185
9.2.2 積分常數的確定 約束條件與連續條件186
9.3 工程中的疊加法188
9.3.1 疊加法套用於多個載荷作用的情形188
9.3.2 疊加法套用於間斷性分布載荷作用的情形192
9.4 梁的剛度設計194
9.4.1 梁的剛度條件194
9.4.2 剛度設計舉例194
9.5 結論與討論196
9.5.1 關於變形和位移的相依關係196
9.5.2 關於梁的連續光滑曲線197
9.5.3 基於逐段剛化的疊加法197
9.5.4 提高彎曲剛度的途徑199
習題200第10章 應力狀態與強度理論及其工程套用203
10.1 應力狀態與強度理論的基本概念與分析方法203
10.1.1 應力狀態的基本概念203
10.1.2 應力狀態分析的基本方法204
10.1.3 建立複雜受力時失效判據的思路與方法205
10.2 平面應力狀態分析--任意方向面上應力的確定205
10.2.1 方向角與應力分量的正負號約定205
10.2.2 微元的局部平衡方程206
10.2.3 平面應力狀態中任意方向面上的正應力與剪應力206
10.3 應力狀態中的主應力與最大剪應力207
10.3.1 主平面、主應力與主方向207
10.3.2 平面應力狀態的三個主應力208
10.3.3 面內最大剪應力與一點的最大剪應力208
10.4 分析應力狀態的應力圓方法211
10.4.1 應力圓方程211
10.4.2 應力圓的畫法212
10.4.3 應力圓的套用213
?*10.5 三向應力狀態的特例分析215
10.5.1 三組特殊的方向面215
10.5.2 三向應力狀態的應力圓216
10.6 複雜應力狀態下的應力-應變關係 應變能密度217
10.6.1 廣義胡克定律217
10.6.2 各向同性材料各彈性常數之間的關係219
10.6.3 總應變能密度220
10.6.4 體積改變能密度與畸變能密度221
10.7 工程設計中常用的強度理論221
10.7.1 第一強度理論221
??10.7.2 第二強度理論222
10.7.3 第三強度理論223
10.7.4 第四強度理論224
10.8 圓軸承受彎曲與扭轉共同作用時的強度計算226
10.8.1 計算簡圖226
10.8.2 危險點及其應力狀態227
10.8.3 強度設計準則與設計公式227
10.9 薄壁容器強度設計簡述230
10.9.1 薄壁容器承受內壓時的環向應力與縱向應力230
10.9.2 承受內壓薄壁容器的強度設計簡述231
10.10 結論與討論232
10.10.1 關於應力狀態的幾點重要結論232
10.10.2 平衡方法是分析應力狀態最重要、最基本的方法232
??10.10.3 關於應力狀態的不同的表示方法233
10.10.4 正確套用廣義胡克定律233
10.10.5 套用強度理論需要注意的幾個問題234
習題235第11章 壓桿的穩定性分析與穩定性設計238
11.1 工程結構中的壓桿238
11.2 基本概念239
11.2.1 剛體平衡穩定性的概念239
11.2.2 壓桿的平衡構形、平衡路徑及其分叉240
11.2.3 判別彈性平衡穩定性的靜力學準則241
11.2.4 細長壓桿臨界點平衡的穩定性241
11.3 兩端鉸支壓桿的臨界載荷 歐拉公式242
11.4 不同剛性支承對壓桿臨界載荷的影響244
11.5 臨界應力與臨界應力總圖245
11.5.1 臨界應力與長細比的概念245
11.5.2 三類不同壓桿的不同失效形式245
11.5.3 三類壓桿的臨界應力公式246
11.5.4 臨界應力總圖與?λ??P、?λ??s值的確定246
11.6 壓桿穩定性設計的安全因數法249
11.6.1 穩定性設計內容249
11.6.2 安全因數法與穩定性安全條件249
11.6.3 穩定性設計過程250
11.7 結論與討論251
11.7.1 穩定性設計的重要性251
11.7.2 影響壓桿承載能力的因素252
11.7.3 提高壓桿承載能力的主要途徑253
11.7.4 穩定性設計中需要注意的幾個重要問題253
習題255
第三篇 專 題 概 述
第12章 簡單的靜不定問題261
12.1 靜不定問題的概念與方法261
12.1.1 靜定與靜不定的概念261
12.1.2 多餘約束的概念與靜不定次數261
12.1.3 求解靜不定問題的基本方法262
12.2 簡單的靜不定問題263
12.2.1 拉壓靜不定問題263
12.2.2 扭轉靜不定問題264
12.2.3 簡單的靜不定梁265
12.3 結論與討論269
12.3.1 關於靜不定結構性質的討論269
12.3.2 對稱性在分析與求解靜不定問題中的套用270
習題271第13章 動載荷與疲勞強度概述275
13.1 達朗貝爾原理(動靜法)275
13.2 等加速度直線運動時構件上的慣性力與動應力276
13.3 旋轉構件的受力分析與動應力計算277
13.4 構件上的衝擊載荷與衝擊應力計算280
13.4.1 計算衝擊載荷所用的基本假定280
13.4.2 機械能守恆定律的套用281
13.4.3 衝擊時的動荷係數282
13.5 疲勞強度概述284
13.5.1 交變應力的名詞和術語284
13.5.2 疲勞失效特徵287
13.6 疲勞極限與應力-壽命曲線289
13.7 影響疲勞壽命的因素290
13.7.1 應力集中的影響--有效應力集中因數290
13.7.2 零件尺寸的影響--尺寸因數290
13.7.3 表面加工質量的影響--表面質量因數291
13.8 基於無限壽命設計方法的疲勞強度291
13.8.1 構件壽命的概念291
13.8.2 無限壽命設計方法--安全因數法292
13.8.3 等幅對稱應力循環下的工作安全因數292
13.8.4 等幅交變應力作用下的疲勞壽命估算293
13.9 結論與討論294
13.9.1 不同情形下動荷係數具有不同的形式294
13.9.2 運動物體突然制動或突然剎車的動載荷與動應力294
13.9.3 提高構件疲勞強度的途徑294
習題295附錄A 型鋼規格表298附錄B 習題答案309附錄C 索引315主要參考書目320
