工程力学

为了更好地适应高等学校教育教学改革，按照国家教育教学指导委员会的大纲要求，编者参考普通本科院校和高职高专院校工科专业人才培养方案，综合各专业对力学基础和工程认证的要求，结合目前力学课程学时逐渐减少的情况，汲取了传统教材《理论力学》《材料力学》的精华，总结多年教学经验编写了本教材。编者力求本着“打好基础、精选内容、重视实践、培养能力”的原则，贯彻既易于教师教授，又易于学生自学的宗旨。 
全书共计2篇（12章和2个附录）： 第1篇静力学，包括静力学基本概念和受力分析、平面力系、空间力系； 第2篇材料力学，包括材料力学的基本概念、轴向拉压与剪切、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态分析和强度理论、组合变形及压杆稳定。
参加本书编写的有： 谢华（第1章）、锁要红（第2、9章、附录A、附录B）、吁鹏飞（第3、12章）、郭益深（第5、6章）、罗伟林（第4、7、8章）和郭金泉（绪论、第10、11章）。郭金泉、郭益深担任主编，吁鹏飞、罗伟林、谢华、锁要红担任副主编。
本书多名编者从事力学课程教学工作多年，但首次编写此类教材，加之水平所限及时间紧迫，书中不当之处在所难免，恳请使用本书的师生和读者给予批评指正。
编者

2021年8月

老师在教授《工程力学》课程时却往往面临着难、繁、枯燥、无用等问题，导致教与学存在着不同程度的脱节现象，出现“重知识、轻能力、重原理、轻实践、重灌输、轻思考”；学生学习兴趣索然无味、主动性积极性欠缺，甚至畏惧和排斥，教师辛苦备课却感受不到成效。为了杜绝和解决此类问题，首先需在源头上下功夫，那就是需要合适的教材，能够激发学生学习的积极性、主动性、自觉性。 基于此，同时为了更好地适应高等学校教育教学改革和“课程思政”教育教学改革，按照国家教育教学指导委员会的大纲要求，本次教材编写者参考普通本科院校和高职高专院校工科专业人才培养方案，综合各专业对力学基础和工程认证的要求，结合目前力学课程学时逐渐减少的情况，汲取了传统教材《理论力学》、《材料力学》的精华，总结多年教学经验编写适用于新时期新工科的教材。教材力求贯彻“打好基础、精选内容、重视实践、培养能力”的原则，贯穿既易于教师教授，又易于学生自学的宗旨。同时挖掘工程力学各知识点的思想政治教育和立德树人等元素，形成工程力学课程思政的典型案例，并融入到教材中，实现立德树人润物无声。

郭金泉,一直从事力学在工程实际中的应用研究方面工作，主持或参与各类科研项目20多项，发表学术论文30余篇，其中SCI收录3篇，EI收录2篇，获授权专利3个，获省教学成果二等奖1项，校教学成果特等奖1项。承担工程力学、材料力学、有限单元法等课程的教学工作，积极参与教学研究与改革，参与《工程力学》省级精品课程建设、省级力学实验教学示范中心建设等，参与建设的《有限单元法》获福州大学优质硕士学位立项建设课程。

绪论

第1篇静力学

第1章静力学基本概念和受力分析

1.1两个基本概念

1.1.1力

1.1.2刚体

1.2静力学公理

1.3约束与约束反力

1.3.1柔性约束

1.3.2光滑面约束

1.3.3铰链约束

1.3.4轴承约束

1.4物体的受力分析

习题
第2章平面力系

2.1平面汇交力系

2.1.1平面汇交力系合成的几何法

2.1.2平面汇交力系合成的解析法

2.1.3平面汇交力系的平衡

2.2平面力对点之矩和平面力偶系

2.2.1平面内力对点之矩(力矩)

2.2.2合力矩定理

2.2.3力偶和力偶矩

2.2.4平面力偶系的合成

2.2.5平面力偶系的平衡条件

2.3平面任意力系

2.3.1力线平移定理

2.3.2平面任意力系的简化

2.3.3平面任意力系的平衡方程

2.4平面平行力系及平衡方程

2.5平面桁架的内力计算

2.5.1节点法

2.5.2截面法

2.6物系的平衡

2.6.1物系平衡的概念

2.6.2静定与超静定的概念

2.7摩擦及其平衡

2.7.1滑动摩擦

2.7.2摩擦角和自锁现象

2.7.3滚动摩擦

2.7.4考虑摩擦时物体的平衡问题

习题


第3章空间力系

3.1力对点之矩和力对轴之矩

3.1.1力对点之矩

3.1.2力对轴之矩

3.1.3力对点之矩与力对轴之矩之间的关系

3.2空间汇交力系

3.2.1投影法

3.2.2空间汇交力系的合力与平衡条件

3.3空间力偶

3.3.1力偶矩矢

3.3.2 空间力偶系的合成与平衡条件

3.4空间任意力系

3.4.1空间任意力系的简化——主矢和主矩

3.4.2空间任意力系的平衡

3.4.3空间约束类型

3.5物体的重心

3.5.1重心坐标公式

3.5.2物体重心的求法

习题

第2篇材 料 力 学

第4章材料力学的基本概念

4.1材料力学的任务

4.2关于工程材料的假设

4.3材料力学的基本力学概念

4.4材料力学的研究对象及基本变形

习题
第5章轴向拉压与剪切

5.1拉伸与压缩的概念及工程实例

5.2轴力与轴力图

5.2.1轴力

5.2.2轴力图

5.2.3快速计算轴力的方法

5.3轴向拉伸或压缩杆的应力

5.3.1轴向拉伸或压缩时直杆横截面上的应力

5.3.2轴向拉伸或压缩时直杆斜截面上的应力

5.4材料在拉伸与压缩时的力学性能

5.4.1拉伸时的力学性能

5.4.2压缩时的力学性能

5.5应力集中

5.5.1应力集中的概念

5.5.2应力集中系数

5.5.3应力集中的影响因素

5.6失效、安全因数和强度计算

5.6.1失效和极限应力

5.6.2安全因数和许用应力

5.6.3强度条件

5.7轴向拉伸或压缩时的变形

5.7.1轴向变形

5.7.2横向变形

5.8拉伸和压缩的超静定问题

5.8.1静定与超静定问题

5.8.2超静定问题的求解

5.9连接件的实用计算

5.9.1工程中的连接与失效

5.9.2剪切的实用计算

5.9.3挤压的实用计算

习题
第6章扭转

6.1扭转的概念与工程实例

6.2外力偶矩的求解与扭矩

6.2.1外力偶矩的计算

6.2.2扭矩与扭矩图

6.2.3快速计算扭矩的方法

6.3切应力互等定理与剪切胡克定律

6.3.1薄壁圆筒扭转时横截面上的应力

6.3.2切应力互等定理

6.3.3剪切胡克定律

6.4圆轴扭转的应力与变形

6.4.1圆轴扭转横截面上切应力的推导

6.4.2极惯性矩与抗扭截面系数

6.4.3圆轴扭转变形

6.5扭转圆轴的强度和刚度条件

6.5.1扭转圆轴的失效

6.5.2扭转圆轴的强度条件

6.5.3扭转圆轴的刚度条件

6.6其他截面轴扭转简介

6.6.1非圆截面轴的自由扭转

6.6.2非圆截面轴的约束扭转

6.6.3矩形截面轴横截面的切应力

习题
第7章弯曲内力

7.1弯曲的概念

7.2静定梁

7.3剪力和弯矩

7.4剪力图和弯矩图

7.4.1根据剪力方程和弯矩方程作剪力图和弯矩图

7.4.2直接法作剪力图和弯矩图

7.5平面刚架和曲杆的内力及内力图

习题
第8章弯曲应力

8.1纯弯曲

8.2矩形截面梁纯弯曲试验现象及变形假设

8.3纯弯曲时横截面上的正应力

8.3.1正应力的推导

8.3.2弯曲问题的几何量

8.4弯曲正应力强度条件及应用

8.5弯曲切应力

8.5.1矩形截面梁的切应力

8.5.2工字形截面梁的切应力

8.5.3切应力强度条件

8.6提高弯曲强度的措施

习题
第9章弯曲变形

9.1概述

9.2梁挠曲线近似微分方程

9.2.1挠度

9.2.2转角

9.2.3挠曲线近似微分方程

9.3积分法计算弯曲变形

9.4叠加法计算弯曲变形

9.4.1载荷叠加作用下梁的弯曲变形

9.4.2梁支承为弹性支承的情况

9.4.3多种因素引起所求点变形的情况

9.5梁的刚度校核和提高刚度的措施

9.5.1梁的刚度校核

9.5.2提高弯曲刚度的措施

9.6超静定梁

习题
第10章应力状态分析和强度理论

10.1应力状态概述

10.1.1研究应力状态的原因

10.1.2应力状态的研究方法

10.1.3应力状态的分类

10.2平面应力状态分析

10.2.1斜截面上的应力

10.2.2极值正应力、主应力及其位置的确定

10.2.3切应力及其位置的确定

10.2.4三向应力状态的切应力

10.2.5平面应力状态的几种特殊情况

10.3广义胡克定律

10.3.1主应力表示的广义胡克定律

10.3.2广义胡克定律的一般形式

10.3.3平面应力状态的广义胡克定律

10.4强度理论

10.4.1强度理论的概念

10.4.2四种常用强度理论

10.4.3四种常用强度理论的选择和应用

习题
第11章组合变形

11.1组合变形的概念及实例

11.2拉伸(或压缩)与弯曲的组合变形

11.3扭转与弯曲的组合变形

习题
第12章压杆稳定

12.1压杆稳定问题概述

12.2细长压杆的临界载荷

12.2.1两端铰支细长压杆的临界载荷

12.2.2其他杆端约束条件下细长压杆的临界载荷

12.3压杆的临界应力

12.3.1欧拉公式的适用范围

12.3.2直线经验公式及临界应力总图

12.4压杆稳定性的校核

12.4.1安全因数法

12.4.2折减系数法

12.5提高压杆稳定性的措施

习题
附录

附录A平面图形的几何性质

附录B型钢表
习题答案
参考文献

为了更好地适应高等学校教育教学改革，适应新工科环境下的要求，综合各专业对力学基础和工程认证的要求，结合目前力学课程学时逐渐减少的情况，作者编写了本书。