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第1章 引言1

1.1工程力学课程的内容和研究方法简介1

1.2工程力学研究对象的主要模型2

1.3关于数学记号的说明3

第2章 力系的简化和平衡4

2.1力的基本概念4

2.1.1力的概念4

2.1.2力的单位和分类6

2.2力系的主矢8

2.2.1力的直角坐标分量8

2.2.2力系的主矢9

2.3力系的主矩10

2.3.1力矩10

2.3.2力系的主矩12

2.3.3力偶和力偶矩12

2.3.4力的平移13

2.4力系向一点的简化14

2.5等效力系和平衡力系14

2.5.1等效力系14

2.5.2平衡力系和平衡方程15

2.6受力分析、约束模型和受力图17

2.6.1受力分析17

2.6.2约束模型18

2.6.3受力图20

2.6.4静定问题和静不定问题20

2.7平行力系和重心21

2.7.1平行力系21

2.7.2重心21

2.8虚功原理25

习题27

第3章 静力分析31

3.1杆的外力与内力31

3.1.1杆的几何要素与载荷31

3.1.2杆件的内力32

3.1.3受拉压直杆的轴力33

3.1.4轴的扭矩33

3.1.5梁的弯矩和剪力35

3.2平面弯曲梁的内力图35

3.2.1梁的平面变形和支承模型35

3.2.2弯矩图和剪力图37

3.2.3梁元素的平衡39

3.2.4弯矩图和剪力图的间断条件40

3.3静定平面桁架的内力40

3.3.1桁架40

3.3.2节点法41

3.4索的内力42

3.4.1索及其简化模型42

3.4.2悬链线43

3.4.3索上悬挂重物44

习题44

第4章 弹性静力学48

4.1引论48

4.1.1固体力学与连续介质48

4.1.2几点基本的假设48

4.1.3几何元素的描写48

4.2应力张量49

4.2.1应力矢量与应力原理49

4.2.2应力张量50

4.2.3斜截面上应力矢量52

4.2.4坐标系变换53

4.2.5主应力56

4.2.6典型的应力张量58

4.3应变张量与位移59

4.3.1位移与应变59

4.3.2应变张量60

4.3.3坐标系变换和主应变60

4.3.4典型的应变张量61

4.4材料的力学行为和拉伸试验62

4.4.1材料的力学行为和拉伸试验62

4.4.2拉伸图描写的材料特征63

4.5本构方程64

4.5.1线弹性本构方程64

4.5.2胡克介质的本构方程65

4.5.3其他形式的本构方程65

4.6直杆拉压的应力和变形66

4.6.1平截面假设与变形和应力的分布66

4.6.2位移表示平衡方程67

4.6.3热应力68

4.7圆轴扭转的应力和变形68

4.7.1变形模式与应力分布69

4.7.2扭率与扭矩的关系70

4.7.3扭转角的控制方程72

4.8直梁弯曲的应力和变形73

4.8.1变形和应力73

4.8.2轴力和弯矩的等效本构方程74

4.8.3应力分布75

4.8.4切力和切应力76

4.9挠曲线的微分方程77

4.9.1挠曲线的微分方程77

4.9.2常用静定梁的挠曲线参数78

4.10简单静不定问题81

习题82

第5章 强度失效与强度准则87

5.1强度失效和强度评价87

5.2许用载荷法、许用应力法及强度条件88

5.2.1许用载荷法88

5.2.2许用应力法88

5.3强度理论90

5.3.1最大正应力理论（第一强度理论）90

5.3.2最大正应变理论（第二强度理论）90

5.3.3最大切应力理论（第三强度理论）91

5.3.4应变能密度理论（第四强度理论）91

5.3.5四个强度理论的适用范围92

5.3.6剪切强度93

5.4组合变形杆的强度条件93

5.4.1主应力和应力主方向93

5.4.2圆截面杆拉压、弯曲与扭转组合变形的强度条件94

5.5刚度条件96

5.5.1梁的刚度条件97

5.5.2折杆的强度和刚度评价97

习题98

第6章 运动学101

6.1质点的运动描写101

6.1.1质点的坐标与运动描写101

6.1.2运动的约束102

6.1.3速度103

6.1.4加速度104

6.2质点系和连续体的运动描写105

6.2.1质点系的运动描写105

6.2.2物质坐标和连续体的运动描写105

6.2.3刚体的运动描写的物质坐标方法106

6.3刚体的定点转动107

6.3.1速度和角速度107

6.3.2加速度分布和角加速度108

6.3.3定轴转动109

6.3.4欧拉角110

6.4刚体的一般运动和平面运动111

6.4.1平移111

6.4.2刚体的一般运动112

6.4.3刚体的平面运动113

6.4.4速度瞬心115

习题116

第7章 动力学119

7.1牛顿运动定律和质点运动的微分方程119

7.1.1牛顿运动定律和惯性坐标系119

7.1.2质点运动的微分方程120

7.1.3达朗贝尔原理121

7.1.4动力学问题的提法121

7.2动力学定理122

7.2.1动量定理122

7.2.2动量矩定理124

7.2.3动能定理126

7.3质点系和刚体的动量与动量矩定理127

7.3.1质点系的动量定理128

7.3.2质心运动定理128

7.3.3质点系的动量矩定理129

7.4刚体的平面运动131

7.4.1平面运动刚体的动量和动量矩131

7.4.2转动惯量与惯性积的物质描写134

7.5刚体平面运动的微分方程135

7.5.1刚体的定轴转动135

7.5.2刚体平面运动的一般情况138

习题139

第8章 流体力学基础143

8.1流体静力学143

8.1.1流体的物理性质143

8.1.2平衡方程144

8.1.3重力场中流体内的压力145

8.2静流体对物体的作用力147

8.2.1任意壁面上的流体静压力147

8.2.2平面壁上的液体静压力148

8.2.3潜体的受力149

8.2.4浮体的受力149

8.3流场的描写150

8.3.1流场的空间描写150

8.3.2流线和流管151

8.4连续性方程153

8.4.1系统和控制体的概念153

8.4.2连续性方程153

8.4.3流管的连续性方程154

8.5动量方程和动量矩方程155

8.5.1动量方程的微分形式155

8.5.2动量方程和动量矩方程的积分形式156

8.6伯努利方程157

8.7流体的粘性160

8.7.1牛顿流体160

8.7.2Hagen-Poiseuille定律162

8.8湍流163

习题164

附录 矩阵和矢量167

参考文献173

部分习题参考解答174

名词索引185

作者简介191