《工程力學(xué)》根據(jù)教育部《高職高專工程力學(xué)課程教學(xué)基本要求》編寫而成。《工程力學(xué)》力求體現(xiàn)高職高專教學(xué)改革的特點(diǎn),突出針對性、適用性、實(shí)用性,重視由淺入深和理論聯(lián)系實(shí)際,內(nèi)容簡明扼要,通俗易懂,圖文配合緊密。全書共分3篇。第1篇為靜力學(xué),介紹了靜力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、平面力系、空間力系等;第2篇為材料力學(xué),介紹了拉伸和壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲、組合變形等;第3篇為運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué),介紹了點(diǎn)和剛體的基本運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理等。每章后有小結(jié)、思考題、習(xí)題,并附有習(xí)題答案。
《工程力學(xué)》適用于建筑、機(jī)械、造船、水利、地質(zhì)、市政、設(shè)計(jì)等專業(yè),可作高職、高專工科類學(xué)校及成人高校教材,亦可作工程技術(shù)人員的參考書。
本書是根據(jù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程類、機(jī)械和船舶等專業(yè)力學(xué)課程的需要編寫而成的,適合作為高職高專相關(guān)專業(yè)72學(xué)時(shí)左右的工程力學(xué)課程的教學(xué)用書。
本書的編寫充分汲取了眾多高職高專院校近幾年的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn),融合了廣大工程力學(xué)及專業(yè)課教師們多年從事教學(xué)工作的經(jīng)驗(yàn)和心得,力求反映其在培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用性專門人才方面的特色。在理論上注重加強(qiáng)工程概念及實(shí)例的引入,內(nèi)容上以“少而精、夠用即可”為原則,以期提高學(xué)生力學(xué)方面的素養(yǎng),讓學(xué)生較為牢固地掌握基本知識(shí)、基本概念及基本原理,提高分析問題、解決問題的能力。
本書涵蓋了理論力學(xué)與材料力學(xué)的主要內(nèi)容,教師可根據(jù)教學(xué)要求自行組合或取舍,每章后有小結(jié)、思考題和習(xí)題,并附有習(xí)題參考答案。
參加本書編寫的有嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系和船建系的教師,包括:劉元(第1,2,3章),范春雷(第4,5,6,7章,第8章1~5節(jié)),梁勇(第8章6~7節(jié),第9,10,11章),周慶(第12,13,14,15章),崔勇。ǖ16,17,18,19章)。本書由潘斌教授任主編,王勝利副教授任副主編并統(tǒng)稿。
限于編者水平,且編寫倉促,書中難免缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,懇望同行及讀者不吝指正。
第1篇 靜力學(xué)
第1章 靜力學(xué)的基本概念
1.1 剛體和力的概念
1.2 靜力學(xué)公理
1.3 平面力對點(diǎn)之矩
1.4 平面力偶
1.5 約束和約束反力
1.6 物體的受力分析和受力圖
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第2章 平面力系
2.1 力的平移定理
2.2 平面任意力系向已知點(diǎn)的簡化
2.3 平面任意力系簡化結(jié)果的進(jìn)一步討論
2.4 平面任意力系的平衡條件和平衡方程
2.5 靜定和靜不定問題——物體系統(tǒng)的平衡
2.6 考慮摩擦?xí)r的平衡問題
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第3章 空間力系
3.1 空間匯交力系
3.2 力對點(diǎn)之矩和力對軸之矩
3.3 空間力偶系
3.4 空間任意力系的平衡方程
3.5 重心
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第2篇 材料力學(xué)
第4章 軸向拉伸與壓縮
4.1 拉(壓)桿的內(nèi)力
4.2 軸向拉(壓)桿截面上的應(yīng)力
4.3 拉(壓)桿的變形
4.4 材料在拉伸、壓縮時(shí)的力學(xué)性能
4.5 強(qiáng)度計(jì)算
4.6 拉(壓)超靜定問題、裝配應(yīng)力、溫度應(yīng)力
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第5章 扭轉(zhuǎn)
5.1 外力偶矩的計(jì)算、扭矩及扭矩圖
5.2 等直圓桿的扭轉(zhuǎn)
5.3 強(qiáng)度計(jì)算
5.4 扭轉(zhuǎn)變形及剛度條件
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第6章 構(gòu)件連接的實(shí)用計(jì)算
6.1 剪切的實(shí)用計(jì)算
6.2 擠壓的實(shí)用計(jì)算
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第7章 平面彎曲內(nèi)力
7.1 平面彎曲的概念
7.2 剪力和彎矩
7.3 剪力圖和彎矩圖
7.4 剪力、彎矩與荷載集度之間的關(guān)系及其應(yīng)用
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第8章 平面彎曲梁的應(yīng)力與變形、強(qiáng)度與剛度計(jì)算
8.1 平面圖形的幾何性質(zhì)
8.2 梁的彎曲正應(yīng)力
8.3 梁的彎曲切應(yīng)力
8.4 梁的強(qiáng)度條件
8.5 提高梁強(qiáng)度的措施
8.6 梁的彎曲變形
8.7 簡單超靜定梁
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第9章 應(yīng)力狀態(tài)分析與強(qiáng)度理論
9.1 應(yīng)力狀態(tài)的概念
9.2 平面應(yīng)力狀態(tài)分析
9.3 空間應(yīng)力狀態(tài)與廣義胡克定律
9.4 強(qiáng)度理論
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第10章 組合變形
10.1 組合變形的概念
10.2 桿件偏心壓縮(拉伸)的強(qiáng)度計(jì)算
10.3 斜彎曲
10.4 扭轉(zhuǎn)與彎曲的組合
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第11章 壓桿穩(wěn)定
11.1 壓桿穩(wěn)定的概念
11.2 細(xì)長壓桿的臨界力和臨界應(yīng)力
11.3 壓桿的穩(wěn)定計(jì)算
11.4 提高壓桿穩(wěn)定的措施
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第3篇 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)
第12章 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)
12.1 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的矢量法
12.2 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的直角坐標(biāo)法
12.3 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的自然坐標(biāo)法
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第13章 剛體的基本運(yùn)動(dòng)
13.1 剛體的平動(dòng)
13.2 剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)
13.3 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體上各點(diǎn)的速度、加速度
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第14章 點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)
14.1 點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)的概念
14.2 點(diǎn)的速度合成定理
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第15章 剛體的平面運(yùn)動(dòng)
15.1 平面運(yùn)動(dòng)的概述和分解
15.2 平面圖形上各點(diǎn)的速度
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第16章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)基本方程
16.1 動(dòng)力學(xué)的基本定律與慣性參考系
16.2 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)微分方程及其應(yīng)用
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第17章 達(dá)朗伯原理
17.1 慣性力的概念
17.2 質(zhì)點(diǎn)的達(dá)朗伯原理
17.3 質(zhì)點(diǎn)系的達(dá)朗伯原理
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第18章 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理與剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程
18.1 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理
18.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程
小結(jié)
思考題
習(xí)題
第19章 動(dòng)能定理
19.1 力的功
19.2 動(dòng)能
19.3 動(dòng)能定理
小結(jié)
思考題
習(xí)題
附錄Ⅰ 型鋼規(guī)格表
附錄Ⅱ 習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)
靜力學(xué)研究物體在力系的作用下處于平衡的條件。力系,是指作用在物體上的一群力;平衡,是指物體相對于慣性參考系(在工程中習(xí)慣上將地面作為慣性參考系)保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)。例如,房屋結(jié)構(gòu)、橋梁、作勻速直線航行的艦船等,都處于平衡狀態(tài)。平衡是物體運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。
靜力學(xué)主要研究三方面的問題:
1)物體的受力分析
根據(jù)物體受到約束情況,對物體所受外力進(jìn)行分析,并以受力圖的形式反映出來,稱為物體的受力分析。即分析物體共受幾個(gè)力,以及每個(gè)力的作用位置和方向。事實(shí)上,物體的受力分析不僅是靜力學(xué)的基本問題,也是整個(gè)力學(xué)的一個(gè)基本問題。
2)力系的簡化
如果兩個(gè)力系對物體的作用效果相同,此二力系互為等效力系。力系的簡化就是用一個(gè)簡單的力系等效地替換一個(gè)復(fù)雜的力系,從而抓住不同力系的共同本質(zhì),明確力系對物體作用的總效果。如果某力系與一個(gè)力等效,則此力稱為該力系的合力,而該力系的各個(gè)力稱為此力的分力。力系簡化是分析力系平衡條件的一種簡捷方法,其應(yīng)用絕不僅限于靜力學(xué),在動(dòng)力學(xué)中同樣重要。
3)物體在力系作用下的平衡條件
當(dāng)物體處于平衡時(shí),其所受的力系稱為平衡力系。研究物體平衡時(shí),作用在物體上的各種力系所應(yīng)滿足的條件則稱為平衡條件。力系的平衡條件是靜力學(xué)研究的主要問題。
通過物體的受力分析和力系的簡化可以更為清楚地分析物體的靜力平衡問題,同時(shí)為進(jìn)一步研究物體的運(yùn)動(dòng)提供基礎(chǔ)。在工程實(shí)際中,許多問題都是物體的平衡問題。例如,在土木工程中,為了保證梁的正常工作,在設(shè)計(jì)時(shí)就必須分析梁所受的外力,對其進(jìn)行力系簡化并根據(jù)平衡條件計(jì)算出這些力,然后才能選擇梁的材料以及設(shè)計(jì)梁的截面尺寸。此外,機(jī)械設(shè)計(jì)中零部件的靜強(qiáng)度計(jì)算,橋梁、水壩、閘門、船舶、車體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)等等也是如此。對于一些速度變化不大的物體,也可以近似按靜力學(xué)方法分析研究,得到滿足一定精度要求的結(jié)果。
靜力學(xué)在工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用,是許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。