课 程 导 论
0.1力学与工程
0.2工程力学的研究内容与分析模型
0.2.1工程力学的研究内容
0.2.2工程力学的分析模型
0.3工程力学的研究方法
0.3.1两种不同的理论分析方法
0.3.2工程力学的实验分析方法
0.3.3工程力学的计算机分析方法
0.4工程力学的学习目标
第1篇静力学
第1章静力学基础
1.1力与力的效应
1.1.1力的概念
1.1.2力的效应
1.1.3力系的概念
1.2静力学基本原理
1.3工程常见约束与约束力
1.3.1柔性约束
1.3.2刚性约束
1.4受力分析初步
1.4.1受力分析概述
1.4.2受力图绘制方法应用举例
1.5小结与讨论
1.5.1小结
1.5.2关于约束与约束力
1.5.3关于受力分析
1.5.4关于二力构件
1.5.5关于静力学中某些原理的适
用性
习题
第2章力系的等效与简化
2.1力的投影与汇交力系的简化
2.1.1力在直角坐标系中的投影
2.1.2力的正交分解与解析表达
2.1.3汇交力系的简化
2.2力矩概念的扩展和延伸
2.2.1力对点之矩
2.2.2力对轴之矩
2.2.3力矩关系定理
2.2.4合力矩定理
2.3力偶及其力偶矩
2.3.1力偶
2.3.2力偶的性质及力偶矩
2.3.3力偶系的合成与平衡
2.4力系等效的概念
2.4.1力系的主矢与主矩——力学的
基本特征量
2.4.2力系等效原理
2.5力系简化的概念
2.6一般力系的简化
2.6.1一般力系向一点简化
2.6.2固定端约束的约束力
2.7小结与讨论
2.7.1小结
2.7.2关于力的矢量性质的讨论
2.7.3关于力系简化的最终结果
2.7.4关于力偶性质推论的适用性
2.7.5重力系的简化与物体的重心
习题
第3章力系的平衡
3.1力系的平衡条件与平衡方程
3.1.1力系的平衡条件
3.1.2一般力系的平衡方程
3.1.3单个构件的平衡问题
3.2简单物体系统的平衡问题
3.2.1静定和超静定的概念
3.2.2物系平衡问题的解法
3.3考虑摩擦时物体系统的平衡问题
3.3.1库仑摩擦定律
3.3.2摩擦角与自锁现象
3.3.3摩擦平衡条件与平衡方程
3.4小结与讨论
3.4.1小结
3.4.2受力分析的重要性
3.4.3关于简单物体系统平衡问题的
讨论
3.4.4正确的直观判断
3.4.5关于桁架分析的讨论
习题
第2篇运动学与动力学
第4章点的一般运动与刚体的基本
运动
4.1点的一般运动
4.1.1描述点运动的矢量法
4.1.2描述点运动的直角坐标法
4.1.3描述点运动的弧坐标法
4.2刚体的基本运动
4.2.1刚体的平移
4.2.2刚体的定轴转动
4.3小结与讨论
4.3.1小结
4.3.2建立点的运动方程与研究点的
运动几何性质
4.3.3点的运动学的两类应用问题
4.3.4描述点的运动的极坐标形式
习题
第5章点的复合运动
5.1点的复合运动的概念
5.1.1两种参考系
5.1.2三种运动
5.1.3三种速度和三种加速度
5.2速度合成定理
5.3牵连运动为平移时点的加速度合成
定理
5.4牵连运动为转动时点的加速度合成
定理
5.4.1牵连运动为转动时点的加速度
合成定理
5.4.2科氏加速度
5.5小结与讨论
5.5.1小结
5.5.2正确选择动点和动系，是应用点的
复合运动理论的重要基础
5.5.3牵连运动与牵连速度的概念
5.5.4科氏加速度的概念与加速度合成
定理投影式的正确应用
习题
第6章刚体平面运动
6.1刚体平面运动方程
6.1.1刚体平面运动力学模型的简化
6.1.2刚体平面运动的运动方程
6.2平面运动分解为平移和转动
6.3平面图形上各点的速度分析
6.3.1基点法
6.3.2速度投影法
6.3.3瞬时速度中心法
6.4平面图形上各点的加速度分析
6.5小结与讨论
6.5.1小结
6.5.2刚体复合运动
6.5.3平面图形上点的加速度分布也能
看成绕速度瞬心C*的旋转吗
6.5.4平面图形的角速度ω与相对
角速度ωr
习题
第7章动量定理与动量矩定理
7.1质点系动力学普遍定理概述
7.1.1动力学普遍定理概述
7.1.2质点系的质心
7.1.3质点系的外力和内力
7.2动量定理
7.2.1质点系整体运动的基本特征量
之一：动量的主矢
7.2.2动量定理
7.2.3质心运动定理
7.2.4动量定理与质心运动定理的投影式
与守恒式
7.2.5动量定理应用于简单刚体系统
7.3动量矩定理
7.3.1质点系对定点的动量矩定理
7.3.2刚体定轴转动微分方程
7.3.3质点系相对质心的动量矩定理
7.4小结与讨论
7.4.1小结
7.4.2几个有意义的实例
7.4.3质点系矢量动力学的两个矢量系
（外力系与动量系）及其关系
7.4.4突然解除约束问题
习题
第8章动能定理
8.1力的功
8.1.1力的功的定义
8.1.2作用在刚体上力偶的功
8.1.3质点系内力的功
8.1.4理想约束力的功
8.2质点系与刚体的动能
8.2.1质点系的动能
8.2.2刚体的动能
8.3动能定理
8.3.1质点和质点系的动能定理
8.3.2动能定理的应用举例
8.4势能的概念与机械能守恒定律
8.4.1有势力和势能
8.4.2机械能守恒定律
8.5动力学普遍定理的综合应用
8.6小结与讨论
8.6.1小结
8.6.2功率方程的概念
8.6.3应用动力学普遍定理时的运动
分析
习题
第9章达朗贝尔原理
9.1惯性力与达朗贝尔原理
9.1.1质点的达朗贝尔原理
9.1.2质点系的达朗贝尔原理
9.2刚体惯性力系的简化
9.2.1惯性力系的主矢与主矩
9.2.2刚体平移时惯性力系的简化
9.2.3刚体做定轴转动时惯性力系的
简化
9.2.4刚体做平面运动时惯性力系的
简化
9.3达朗贝尔原理的应用示例
9.4小结与讨论
9.4.1小结
9.4.2正确施加与简化惯性力系是应用
达朗贝尔原理的关键
9.4.3惯性力系的主矢与主矩的物理
意义
9.4.4动能定理与达朗贝尔原理综合
应用
习题
第3篇材 料 力 学
第10章材料力学基础
10.1材料力学的基本假设
10.1.1均匀连续性假设
10.1.2各向同性假设
10.1.3小变形假设
10.2外力、内力和应力
10.2.1外力
10.2.2内力与内力分量
10.2.3应力
10.3变形、位移和应变
10.3.1变形与位移
10.3.2应变
10.4杆件变形的基本形式
10.5小结与讨论
10.5.1小结
10.5.2弹性体受力与变形特征
10.5.3材料力学的分析方法
习题
第11章内力分析与内力图
11.1基本概念与基本方法
11.1.1弹性体的平衡原理
11.1.2控制面
11.1.3杆件内力分量的正负号规则
11.2确定内力分量的力系简化方法
11.3轴力图与扭矩图
11.3.1轴力图
11.3.2扭矩图
11.4剪力图与弯矩图
11.4.1工程中的承弯构件及其力学
模型
11.4.2剪力方程和弯矩方程
11.4.3分布载荷集度与剪力、弯矩间
的微分关系
11.4.4剪力图与弯矩图
11.5小结与讨论
11.5.1小结
11.5.2两个值得思考的问题
习题
第12章轴向拉伸与压缩
12.1拉压杆的应力分析与计算
12.2轴向载荷作用下材料的力学性能
12.2.1材料拉伸时的应力-应变曲线
12.2.2塑性材料拉伸时的力学性能
12.2.3脆性材料拉伸时的力学性能
12.2.4压缩时材料的力学性能
12.2.5强度失效概念与失效应力
12.3拉压杆的强度设计
12.3.1强度设计准则、安全因数与许用
应力
12.3.2三类强度计算问题
12.3.3强度设计准则应用举例
12.4拉压杆的变形、位移分析与计算
*12.5拉伸和压缩超静定问题简述
12.6小结与讨论
12.6.1小结
12.6.2关于应力和变形公式的应用
条件
*12.6.3关于加力点附近区域的应力
分布
*12.6.4关于应力集中的概念
12.6.5拉伸与压缩杆件斜截面上的
应力
习题
第13章圆轴扭转
13.1切应力互等定理
13.2圆轴扭转时的切应力分析
13.2.1几何关系
13.2.2物理关系
13.2.3静力学关系
13.2.4圆轴扭转时横截面上的切应力
表达式
13.3承受扭转时圆轴的强度设计与刚度
设计
13.3.1扭转试验与扭转破坏现象
13.3.2扭转强度设计
13.3.3扭转刚度设计
13.4小结与讨论
13.4.1小结
13.4.2关于圆轴强度与刚度设计
*13.4.3矩形截面杆扭转时的切应力
习题
第14章弯曲强度
14.1截面图形的几何性质
14.1.1静矩、形心及其相互关系
14.1.2惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径
14.1.3惯性矩与惯性积的移轴定理
14.1.4惯性矩与惯性积的转轴定理
14.1.5主轴与形心主轴、主惯性矩与形心主惯性矩
14.2平面弯曲时梁横截面上的正应力
14.2.1平面弯曲与纯弯曲的概念
14.2.2纯弯曲时梁横截面上的正应力分析
14.2.3梁的弯曲正应力公式的应用与推广
14.3平面弯曲正应力公式应用举例
14.4梁的强度计算
14.4.1梁的失效判据
14.4.2梁的弯曲强度设计准则
14.4.3梁的弯曲强度计算步骤
14.5小结与讨论
14.5.1小结
14.5.2关于弯曲正应力公式的应用条件
14.5.3弯曲切应力的概念
14.5.4关于截面的惯性矩
14.5.5提高梁强度的措施
习题
第15章弯曲刚度
15.1基本概念
15.1.1梁弯曲后的挠度曲线
15.1.2梁的挠度与转角
15.1.3梁的位移与约束密切相关
15.1.4梁的位移分析的工程意义
15.2小挠度微分方程及其积分
15.2.1小挠度微分方程
15.2.2积分常数的确定约束条件与
连续条件
15.3工程中的叠加法
15.3.1叠加法应用于多个载荷作用的
情形
15.3.2叠加法应用于间断性分布载荷作用的情形
15.4简单的超静定梁
15.4.1求解超静定梁的基本方法
15.4.2简单的超静定问题示例
15.5梁的刚度设计
15.5.1梁的刚度设计准则
15.5.2刚度设计举例
15.6小结与讨论
15.6.1小结
15.6.2关于变形和位移的相依关系
15.6.3关于梁的连续光滑曲线
15.6.4关于求解超静定问题的讨论
15.6.5关于求解超静定结构特性的讨论
15.6.6提高梁的弯曲刚度的途径
习题
第16章应力状态分析与强度理论
16.1基本概念
16.1.1应力状态分析的意义
16.1.2应力状态分析的基本方法
16.2平面应力状态分析——任意方向面上应力的确定
16.2.1方向角与应力分量的正负号约定
16.2.2微元的局部平衡
16.2.3平面应力状态中任意方向面上的正应力与切应力
16.3应力状态中的主应力与最大切应力
16.3.1主平面、主应力与主方向
16.3.2平面应力状态的三个主应力
16.3.3面内最大切应力与一点的最大切应力
*16.4分析应力状态的应力圆方法
16.4.1应力圆方程
16.4.2应力圆的画法
16.4.3应力圆的应用
16.5复杂应力状态下的应力-应变关系应变能密度
16.5.1广义胡克定律
16.5.2各向同性材料各弹性常数之间的关系
16.5.3总应变能密度
16.5.4体积改变能密度与畸变能密度
16.6复杂应力状态下的强度设计准则
16.6.1最大拉应力准则——第一强度理论
*16.6.2最大拉应变准则——第二强度理论
16.6.3最大切应力准则——第三强度理论
16.6.4畸变能密度准则——第四强度理论
16.7薄壁容器强度设计简述
16.7.1环向应力与纵向应力
16.7.2强度设计简述
16.8斜弯曲
16.8.1产生斜弯曲的加载条件
16.8.2叠加法确定横截面上的正应力
16.8.3最大正应力与强度设计准则
16.9拉伸（压缩）与弯曲组合的强度计算
16.10弯曲与扭转组合的强度计算
16.10.1计算简图
16.10.2危险点及其应力状态
16.10.3强度设计准则与设计公式
16.11小结与讨论
16.11.1小结
16.11.2关于应力状态的几点重要结论
16.11.3平衡方法是分析应力状态最重要、最基本的方法
*16.11.4关于应力状态的不同的表示方法
16.11.5正确应用广义胡克定律
16.11.6应用强度设计准则需要注意的几个问题
习题
第17章压杆的稳定性
17.1弹性平衡稳定性的基本概念
17.1.1平衡构形的稳定性和不稳定性
17.1.2临界状态与临界载荷
17.2细长压杆的临界载荷
17.2.1两端铰支的细长压杆
17.2.2其他刚性支承细长压杆临界载荷
的通用公式
17.3长细比的概念三类不同压杆的判断
17.3.1长细比的定义与概念
17.3.2三类不同压杆的区分
17.3.3三类压杆的临界应力公式
17.3.4临界应力总图与λp、λs值的确定
17.4压杆的稳定性设计
17.4.1压杆稳定性设计内容
17.4.2安全因数法与稳定性设计准则
17.4.3压杆稳定性设计过程
17.5压杆稳定性分析与稳定性设计示例
17.6小结与讨论
17.6.1小结
17.6.2稳定性计算的重要性
17.6.3影响压杆承载能力的因素
17.6.4提高压杆承载能力的主要途径
17.6.5稳定性计算中需要注意的几个
重要问题
习题
第18章动载荷与疲劳强度简述
18.1匀加速直线运动时构件上的惯性力与动应力
18.2旋转构件的受力分析与动应力计算
18.3冲击载荷与冲击应力
18.3.1计算冲击载荷的基本假定
18.3.2机械能守恒定律的应用
18.3.3冲击时的动荷因数
18.4疲劳失效特征及原因分析
18.4.1交变应力的名词和术语
18.4.2疲劳失效特征
18.4.3疲劳极限与应力-寿命曲线
18.5影响疲劳寿命的因素
18.5.1应力集中的影响——有效应力集中因数
18.5.2零件尺寸的影响——尺寸因数
18.5.3表面加工质量的影响——表面质量因数
18.6基于无限寿命的疲劳强度设计
18.6.1基本概念
18.6.2无限寿命设计方法简述
18.6.3等幅对称应力循环下的工作安全因数
18.6.4等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算
18.7小结与讨论
18.7.1小结
18.7.2不同情形下动荷因数具有不同的形式
18.7.3运动物体突然制动时的动载荷与动应力
18.7.4提高构件疲劳强度的途径
习题
附录
附录A型钢表
附录B习题答案
参考文献