材料力学

普通高等教育“十四五”规划教材

相比国内外大部分教材而言，本书主要具备以下特色：

(1) 加强教学内容的协调性。材料力学是研究构件承载能力的科学, 它将工程实际中受载荷作用的构件所发生的各种复杂的变形, 分成了拉伸与压缩 、剪切与挤压、扭转、弯曲4种基本变形，为了突出基本变形各自的独立性, 并考虑其相似性, 本书将４种变形独立成章。关于材料力学的基本概念，大部分教材放在绪论中介绍，且不系统，本书在绪论中只介绍了材料力学的研究对象、任务、研究方法、发展简史等内容，而将外力、内力、应力、应变等内容作为材料力学基础独立成章，在基本变形和各章的实际教学中常常用到应力状态的概念，而大部分教材将这部分内容放在应力状态分析一章，不便于实际操作，本书将应力状态的概念放入第一章材料力学基础中。关于平面图形的几何性质，在材料力学强度、刚度、稳定性计算中占有相当重要的位置，但大部分教材均放在附录介绍，本书将其作为第二章介绍，更加注重这一基础知识的重要性。为了强调强度理论的重要性，本书将其从应力状态分析中独立出来。作者期望这种章节设置在学生的心目中建立一种深刻的印象。

(2) 注重教学内容的实用性。材料力学是一门理论性和实践性都比较强的专业基础课程。材料力学所提出的一些理论与方法不仅可满足后续课程的需要, 而且能直接用于生产实践, 因而对培养工程型人才起着重要的作用。学生对材料力学知识和能力的掌握程度, 将直接影响专业课的学习, 对学生毕业后工作的开展也会产生一定影响。本书在编写过程中特别注重教学内容的实用性，如在型钢表中删除了基本不用的不等边角钢的几何性质。一些属于结构力学和弹性力学的教学内容也不作介绍，如刚架、连续梁、非圆截面杆的扭转等。

(3) 突出教学内容的新颖性。在编写形式方面，本书所有章节均设置知识框架结构图、知识导引、学习目标（知识目标、能力目标、育人目标）、教学重点和难点，主要目的是介绍背景、提出问题、阐明该章内部各节之间知识点的相互关系，以及该章与其他章之间的联系，让学生产生学习兴趣，并对整章有一个概要性的了解。对于每一节内容，本书突出了“以学生为中心”的教学理念。从学生的视角出发阐述问题、分析问题，并尽量采用学生容易接受的语言，用学生容易理解的日常生活例子进行描述，这样做的目的，一方面是因为它符合思维自身的流程，另一方面也是为了加强教材的易读性，方便学生自学。每章均设置了自测题，包括判断题、单项选择题、多项选择题、填空题、作图题和计算题，并附有参考答案。题目以够用为标准，重在质量而不求数量，重点考察学生对知识和能力的掌握程度。在强度理论一章，本书引入我国俞茂宏教授提出的统一强度理论并设置了相应的例题和习题。附录型钢表采用了最新的国家标准。

本书共分十二章，主要内容包括材料力学基础、平面图形的几何性质、轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、圆轴扭转、平面弯曲、应力与应变分析、强度理论、组合变形、压杆稳定、能量法、动载荷与疲劳强度。为方便自学，每章开始设置了知识框架结构图，并给出了本章学习目标，包括知识目标、能力目标、育人目标；每章后均设置了自测题和参考答案，帮助学习者梳理、总结整章的内容。

绪论

第一章 材料力学基础

第一节 外力

第二节 内力

第三节 应力

第四节 应变

第五节 杆件变形的基本形式

自测题

第二章 平面图形的几何性质

第一节 静矩和形心

第二节 惯性矩和惯性积

第三节 平行移轴公式

第四节 转轴公式

自测题

第三章 轴向拉伸与压缩

第一节 轴向拉伸与压缩的力学模型

第二节 轴力和轴力图

第三节 轴向拉伸与压缩时截面上的应力

第四节 轴向拉伸与压缩时的变形

第五节 材料在轴向拉伸与压缩时的力学性能

第六节 轴向拉伸与压缩时的强度计算

第七节 拉压超静定问题

自测题

第四章 剪切与挤压

第一节 剪切

第二节 挤压

第三节 连接件的强度计算

自测题

第五章 圆轴扭转

第一节 圆轴扭转的力学模型

第二节 外力偶矩

第三节 扭矩和扭矩图

第四节 圆轴扭转的应力

第五节 圆轴扭转的强度计算

第六节 圆轴扭转的变形与刚度计算

第七节 扭转超静定问题

自测题

第六章 平面弯曲

第一节 平面弯曲力学模型

第二节 剪力和弯矩

第三节 剪力图和弯矩图

第四节 弯曲正应力

第五节 弯曲切应力

第六节 弯曲强度计算

第七节 梁的变形

第八节 积分法求梁的位移

第九节 叠加法求梁的位移

第十节 梁的刚度计算

第十一节 简单超静定梁

第十二节 梁的合理设计

自测题

第七章 应力与应变分析

第一节 平面应力状态分析

第二节 空间应力状态简介

第三节 平面应变状态分析

第四节 应力应变关系

第五节 应变能密度

自测题

第八章 强度理论

第一节 强度理论概述

第二节 常用强度理论

第三节 强度理论应用

自测题

第九章 组合变形

第一节 组合变形与叠加原理

第二节 斜弯曲

第三节 拉伸（压缩）与弯曲

第四节 扭转与弯曲

第五节 组合变形的一般情形

自测题

第十章 压杆稳定

第一节 压杆稳定的概念

第二节 细长压杆的临界力

第三节 压杆的临界应力

第四节 压杆的稳定性计算

第五节 压杆的合理设计

自测题

第十一章 能量法

第一节 外力功与应变能

第二节 互等定理

第三节 卡氏定理

第四节 虚功原理

第五节 莫尔定理

第六节 计算莫尔积分的图乘法

第七节 用能量法求解超静定结构

自测题

第十二章 动载荷与疲劳强度

第一节 动载荷的概念

第二节 构件做加速直线运动时的应力和变形

第三节 构件做匀速转动时的应力和变形

第四节 构件受冲击时的应力和变形

第五节 交变应力与持久极限

第六节 对称循环构件的疲劳强度计算

第七节 非对称循环构件的疲劳强度计算

第八节 弯扭组合交变应力的强度计算

第九节 提高构件疲劳强度的措施

自测题

附录 型钢表

参考文献