工程力學（簡體書）

《21世紀職業院校土木建築工程專業系列教材：工程力學》是土木工程學會教育工作委員會推薦的21世紀職業院校土木建築工程專業系列教材之一，是根據職業院校土木工程專業的培養目標和教學大綱編寫的。全書由平面靜力學和材料力學兩部分組成，共17章。為適應職業教育的特點，其中增加了“課程實訓”和“本門課程求職面試可能遇到的典型問題應對”兩章。
《21世紀職業院校土木建築工程專業系列教材：工程力學》可作為職業院校、高等專科學校、高等成人教育學校等土建類專業的教材，亦是土建類工程技術人員的參考讀物。．

《21世紀職業院校土木建筑工程專業系列教材:工程力學》以掌握概念，強化應用為教學目的。以平衡、強度、剛度、穩定為主線，既堅持“少而精”的原則，又注重教學內容的完整性。 《21世紀職業院校土木建筑工程專業系列教材:工程力學》可作為職業院校、高等專科學校、高等成人教育學校等土建類專業的教材，亦是土建類工程技術人員的參考讀物。

第一篇靜力學
第1章靜力學分析基礎
1.1力的概念
1.2剛體的概念
1.3靜力學公理
1.4約束和約束反力
1.5物體的受力分析和受力圖
習題
第2章力對點之矩與平面力偶
2.1力對點之矩
2.2力偶的概念與性質
2.2.1力偶與力偶的性質
2.2.2力偶矩與力偶的等效
2.3平面力偶系的合成與平衡
2.3.1平面力偶系的合成
2.3.2平面力偶系的平衡條件
習題
第3章平面匯交力系
3.1平面匯交力系合成與平衡的幾何法
3.1.1平面匯交力系合成的幾何法
3.1.2平面匯交力系平衡的幾何條件
3.1.3平面匯交力系幾何法計算例
3.2平面匯交力系合成與平衡的解析法
3.2.1平面匯交力系合成的解析法
3.2.2平面匯交力系平衡的解析法
3.2.3平面匯交力系解析法計算例
習題
第4章平面一般力系
4.1平面一般力系的簡化
4.1.1力的平移定理
4.1.2平面一般力系向一點簡化
4.1.3平面一般力系簡化的結果
4.1.4應用
4.2平面一般力系的平衡
4.2.1平面一般力系的平衡條件及平衡方程
4.2.2平面一般力系平衡方程的其他形式
4.2.3平衡方程的應用
習題
第二篇材料力學
第5章緒論
5.1材料力學的任務
5.2變形固體的基本假設
5.3外力、內力及截面法
5.4桿件的應力、應變
5.5桿件變形的基本形式
第6章軸向拉伸和壓縮
6.1工程中的拉（壓）桿件
6.2拉（壓）桿的軸力和軸力圖
6.3拉（壓）桿的應力
6.4拉（壓）桿的強度計算
6.5拉（壓）桿的變形及胡克定律
6.6拉（壓）超靜定問題
6.7材料拉（壓）時的力學性能
6.8應力集中的概念
習題
第7章剪切和扭轉
7.1工程中的剪切問題及計算
7.1.1工程中的剪切問題
7.1.2剪切問題的實用計算
7.2工程中的扭轉實例
7.3外力偶矩、扭矩和扭矩圖
7.4切應力互等定理及剪切胡克定律
7.5等直圓軸扭轉時的應力和強度計算
7.5.1圓桿扭轉時橫截面上的切應力計算公式
7.5.2圓桿扭轉時強度計算
7.6圓軸扭轉時的變形及剛度計算
7.7非圓截面扭轉簡介
習題
第8章梁的內力
8.1概述
8.2梁的內力——剪力和彎矩
8.3剪力圖和彎矩圖
8.3.1剪力圖、彎矩圖的一般規定
8.3.2剪力、彎矩與荷載集度的關系
8.3.3直梁的剪力圖、彎矩圖與荷載三者間的關系
8.4疊加法作彎矩圖
習題
第9章平面圖形的幾何性質
9.1靜矩和形心
9.2極慣性矩、慣性矩、慣性積及慣性半徑
9.3平行移軸公式
9.4主軸、主慣性矩、形心主軸、形心主慣性矩
習題
第10章梁的應力
10.1梁的彎曲正應力
10.1.1受純彎曲時梁橫截面上的正應力
10.1.2橫向荷載作用下梁的正應力
10.1.3梁的正應力強度條件
10.2提高梁的抗彎強度的措施
10.3梁的切應力及強度條件
10.4彎曲中心的概念
習題
第11章梁的彎曲變形
11.1梁的變形
11.2梁撓曲線近似微分方程
11.3積分法求梁的變形
11.4疊加法求梁的位移
11.5梁的剛度條件及提高梁剛度的措施
習題
第12章應力狀態和強度理論
12.1點的應力狀態
12.2平面應力狀態分析
12.2.1解析法
12.2.2應力圓法（圖解法）
12.3廣義胡克定律
12.4強度理論
12.4.1簡單應力狀態下的強度條件
12.4.2復雜應力狀態下的強度條件
12.4.3常用的四種強度理論
12.4.4強度理論的應用
習題
第13章組合變形
13.1概述
13.2斜彎曲
13.3拉（壓）與彎曲組合
13.3.1拉（壓）彎組合
13.3.2偏心壓縮（拉伸）
13.4彎扭組合
習題
第14章壓桿穩定
14.1壓桿失穩的概念
14.2細長壓桿的臨界力
14.2.1兩端鉸支細長壓桿的臨界力
14.2.2對歐拉公式的一些認識
14.2.3例題
14.3彈性極限后的臨界力
14.4實際鋼壓桿的穩定極限承載力
14.4.1初始缺陷對軸心受壓桿的影響
14.4.2實際鋼壓桿的穩定極限承載力
習題
第15章動應力
15.1概述
15.2構件受沖擊時的動應力計算
15.3提高構件抗沖擊能力的措施
習題
第16章課程實訓
16.1實訓題目
16.2分析和計算
16.3實訓練習題
第17章本門課程求職面試可能遇到的典型問題應對
17.1靜力學方面的問題
17.2材料和軸向拉（壓）問題
17.3圓直桿的扭轉問題
17.4快速確定簡支梁的彎矩圖、剪力圖的大致形狀
17.5梁的強度及其他問題
附錄型鋼表
參考文獻

12.4.2復雜應力狀態下的強度條件
構件在復雜應力狀態下，要通過實驗來確定材料的極限應力是困難的。這是因為不可能完全復現實際構件遇到的各種復雜應力狀態；復雜應力狀態中的應力組合方式有無窮多種，不可能一一做實驗。
解決這類問題的方法是依據部分實驗結果，經推論，提出假說來推測材料破壞的原因，從而建立強度理論和強度條件。
即使引起材料破壞的應力狀態比較復雜，但是在常溫、靜荷載作用下，因強度不足而破壞主要有屈服和斷裂兩種形式。不論哪種形式破壞，都和危險截面危險點處的應力、應變或應變能等因素中的一個或幾個有關。這就是說，不論簡單應力狀態還是復雜應力狀態，引起破壞的因素是相同的，因此可以用簡單應力實驗結果來建立復雜應力狀態下的強度理論和強度條件。
不論哪種強度理論都不能適用于所有材料，所以強度理論的提出和完善，有待于材料科學的研究成果。
12.4.3 常用的四種強度理論
1.最大拉應力理論（第一強度理論）
依據：鑄鐵、石料等材料單向拉伸時的斷裂面垂直于最大拉應力。
理論假設：最大拉應力是引起材料破壞的主要原因。即無論材料處在何種應力狀態下，只要最大拉應力σ1達到材料單向拉伸斷裂時的強度σb，材料即發生脆性斷裂。
強度條件
適用條件：鑄鐵、石料、玻璃等脆性材料以受拉應力為主時。
2.最大拉應變理論（第二強度理論）
依據：石料等材料單向壓縮時的斷裂面垂直于最大拉應變方向。
理論假設：最大拉應變是引起材料破壞的主要原因。即無論材料處于何種應力狀態，只要最大拉應變ε1達到材料單向拉伸斷裂時的最大拉應變εu，材料即發生脆性斷裂。即強度條件
適用條件：鑄鐵、石料、混凝土等脆性材料，處于以受壓為主的應力狀態時。
3.最大切應力理論（第三強度理論）
依據：低碳鋼等塑性材料單向拉伸屈服時，沿最大切應力所在的45゜斜面滑移，三向等值拉、壓時材料不發生屈服。
理論假設：最大切應力是引起材料屈服的主要原因。即無論材料處于何種應力狀態下，只要最大切應力τmax達到材料單向拉伸屈服時的最大切應力τu，材料即發生塑性屈服。即
強度條件
適用條件：金屬等塑性材料，最大誤差約15％，偏于安全。其缺陷是沒有考慮中間主應力σ2的影響，且只適用于拉壓屈服強度相等的材料。
4.形狀改變比能理論（第四強度理論）
依據：使材料破壞要消耗外力功。構件受力變形后，積蓄了變形能，變形能分為體積改變變形能和形狀改變變形能。引起材料屈服的是形狀改變變形比能（單位體積形狀改變變形能）。
理論假設：形狀改變變形比能是引起材料屈服的主要原因。即無論材料處于何種應力狀態，只要形狀改變比能ud達到材料單向拉伸屈服時的形狀改變比能udu，材料即發生屈服。即
式中，σs為單向拉伸時的屈服強度。
強度條件
適用條件：金屬等塑性材料誤差在5％以內，比最大切應力理論更接近實驗結果。其缺陷仍然只適用于拉、壓屈服強度相等的材料。