Tag标签
  • 传统
  • 图文
  • 卡片
全部文章

《工程力学》教材pdf

工程力学

  登录成功,如需使用密码登录,请先进入【个人中心】-【账号管理】-【设置密码】完成设置

  *若权利人发现爱问平台上用户上传内容侵犯了其作品的信息网络传播权等合法权益时,请按照平台侵权处理要求书面通知爱问!

  关于《工程力学》教材.pdf文档,爱问共享资料拥有内容丰富的相关文档,站内每天千位行业名人共享最新资料。

  前言作为土木建筑类专业重要的基础课程之一工程力学与结构力学、钢筋混凝土结构等后续课程有着密切的联系。为了更好地适应土木建筑类专业的专业特点及世纪高等教育改革对学生素质和创新能力培养的教学需要在吸取国内外同类教材经验的基础上本书在内容的选取和阐述方法上做了一些必要的调整主要有如下特点:()优化了刚体静力学的内容体系。按照静力学基本概念、物体受力分析、力系简化理论、力系平衡理论展开内容在叙述方法上从一般到特殊先空间问题后平面问题。()改革了材料力学的内容体系。形成了以杆件的内力分析、应力与强度计算、变形与刚度计算、应力状态与应变状态分析、压杆稳定、动载荷*、交变应力*等为主线的新体系。()提高起点精选课程内容。突出主干内容降低对次要内容的要求删除某些枝节内容避免冗长的理论叙述理论部分尽量采用矢量方法分析和描述增加与工程实际相结合的例题和习题。全书的编写注重加强对基本概念和基本方法的论述以及对学生处理工程实际问题、建立力学模型、研究创新能力的培养。全书共分章适用于学时左右的教学其中理论教学约学时实验教学约学时机动约学时。目录中标有星号的章节是方便使用者根据学时的多少对内容进行取舍和调整。书后附有型钢表、部分习题参考答案及参考文献。参加编写工作的有:长沙理工大学喻小明(第章、第章、第章、第章)、李学罡(第章、第章、第章正文部分)南昌工程学院王筱玲(第章、第章习题部分)湘潭大学张为民(第章、第章)南昌工程学院徐春艳(第章)山西大学工程学院孟黎清(第章、第章)中南林业科技大学罗迎社(第章、附录)。全书由罗迎社和喻小明统稿湖南电气职业技术学院曾立星负责全书图形的审核与绘制工作曾娜、余敏、王智超、殷水平、李倩妹、曹诤等参与了书稿的收集和整理工作。本教材是湖南省教育厅立项(湘教通号年)的教改课题研究内容之一湖南省首批省级精品课程《工程力学》的教学用书。全书由湘潭大学张淳源教授审稿并提出许多宝贵意见在此致以衷心的感谢!在本书的编写过程中参考了许多文献这些文献已一并在书后列出在此向这些文献的作者表示诚挚的感谢与敬意。因时间仓促加之编者水平有限本书难免有疏漏之处恳请各位同行和广大读者提出宝贵意见以便进行修改完善。编者年月目录第章静力学基础静力学基本概念静力学公理关于力的基本计算力的投影合力投影定理力的分解力矩力偶与力偶的性质物体受力分析约束与约束反力常见约束类型及其约束反力物体受力分析习题第章力系简化理论汇交力系的简化几何法解析法力偶系的简化任意力系的简化力线平移定理空间任意力系向任意一点的简化空间任意力系的简化结果平面任意力系的简化及简化结果平行力系的简化重心平行力系的简化平行力系的中心物体的重心确定物体重心的方法习题第章力系的平衡力系的平衡条件与平衡方程空间力系的平衡条件与平衡方程平面力系的平衡条件与平衡方程力系平衡问题的求解单个物体的平衡问题物系平衡静定问题与超静定问题习题第章刚体静力学专门问题平面桁架理想桁架及其基本假设计算桁架内力的节点法和截面法摩擦与考虑摩擦时的平衡问题摩擦现象滑动摩擦摩擦角与自锁现象滚动摩擦考虑摩擦时的平衡问题习题第章材料力学基本概念材料力学的任务材料力学的基本假设外力、内力与截面法外力内力截面法应力与应变应力工程力学·VI··VI·应变简单的应力应变关系杆件变形的基本形式习题第章杆件的内力分析杆件的内力方程及内力图杆件的内力分量杆件的内力方程与内力图平面刚架和曲杆的内力分析平面刚架的内力分析平面曲杆的内力分析用简易法作梁的剪力图和弯矩图习题第章截面图形的几何性质静矩与形心惯性矩惯性积极惯性矩惯性矩和惯性积惯性半径极惯性矩平行移轴公式转轴公式与主惯性轴习题第章杆件的应力与强度计算拉压杆的应力横截面上的正应力斜截面上的应力应力集中的概念材料拉压时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料压缩时的力学性能许用应力、安全因数和强度条件许用应力和安全因数拉压杆的强度条件连接件的实用计算剪切的概念与实用计算挤压的概念与实用计算圆轴扭转切应力强度条件试验与假设横截面上的切应力圆轴扭转时的强度条件梁的弯曲正应力正应力强度条件弯曲的概念纯弯曲时梁横截面上的正应力横力弯曲时梁横截面上的正应力梁的正应力强度条件梁的弯曲切应力切应力强度条件矩形截面梁工字形截面梁其他形状截面梁切应力强度条件梁的合理强度设计减小最大弯矩值合理选取截面形状变截面梁弯曲中心的概念开口薄壁截面梁的弯曲切应力弯曲中心的概念习题第章杆件的变形与刚度计算拉(压)杆的变形轴向变形横向变形圆轴扭转变形及其刚度条件圆轴扭转变形刚度条件梁的弯曲变形及其刚度计算梁的挠度与转角梁的挠曲线及其近似微分方程用积分法求梁的位移目录·VII··VII·用叠加法求梁的挠度和转角梁的刚度条件提高弯曲刚度的措施简单超静定问题简单拉压超静定问题简单超静定梁习题第章应力状态分析与强度理论应力状态的概念一点处的应力状态单元体的概念应力状态的分类二向应力状态下的应力分析二向应力状态下的应力分析解析法与图解法解析法求主应力、主平面与切应力的极值莫尔圆(应力圆)的其他用途求主惯性矩求主应变三向应力状态简介三向应力圆最大、最小正应力和最大切应力复杂应力状态下的应力应变关系广义胡克定律体积应变复杂应力状态下的应变能密度体积改变能密度与形状改变能密度各向同性材料弹性常数间的关系常用的强度理论构件失效的形式强度理论的概念最大拉应力理论最大拉应变理论最大切应力理论形状改变能密度理论*莫尔强度理论相当应力强度理论的应用习题第章组合变形概述斜弯曲斜弯曲的内力与应力斜弯曲时的强度条件斜弯曲时的变形拉伸或压缩与弯曲的组合轴向力与横向力共同作用的情况偏心力引起的弯曲与拉伸(压缩)的组合截面核心弯曲与扭转的组合弯曲与扭转组合变形的内力和应力弯曲与扭转组合变形的强度条件习题第章压杆稳定压杆稳定性的概念稳定性问题稳定性概念细长杆临界力两端铰支细长压杆的欧拉公式其他支承形式下的临界力临界应力与临界应力总图临界应力欧拉公式的适用范围超过比例极限时的临界应力经验公式工程力学·VIII··VIII·临界应力总图压杆的稳定计算及合理设计压杆的稳定条件提高压杆稳定性的措施习题第章动载荷*载荷和动应力的概念惯性力的问题等加速直线运动时构件的应力计算等角速度转动时构件的应力计算冲击载荷提高杆件抗冲击载荷能力的措施习题第章交变应力*交变应力与疲劳失效的概念交变应力的循环特征、应力幅和平均应力交变应力的循环特征交变应力的应力幅和平均应力持久极限及其影响因素构件外形的影响构件尺寸的影响构件表面质量的影响对称循环下构件的疲劳强度计算持久极限曲线非对称循环下构件的疲劳强度计算弯扭组合交变应力的强度计算变幅交变应力提高构件疲劳强度的措施减缓应力集中降低表面粗糙度值增加表面强度习题附录Ⅰ型钢规格表附录Ⅱ单位换算附录Ⅲ习题参考答案参考文献世纪全国应用型本科土木建筑系列实用规划教材工程力学主编罗迎社喻小明副主编李学罡张为民参编曾立星王筱玲参徐春艳孟黎清主审张淳源张建军内容简介本书是世纪全国应用型本科土木建筑系列实用规划教材土木建筑类专业重要基础课教材之一湖南省首批省级精品课程《工程力学》的教学用书。在编写过程中注意吸取国内外同类教材的经验在内容选取和阐述方法上做了必要的改革和调整如静力学部分先空间后平面材料力学部分将各种简单变形的内力分析集中讨论在此基础上进而讨论应力问题等。全书概念清楚、内容精炼、语言流畅。全书共章适用于学时左右的教学安排包括刚体静力学基础、力系简化理论、力系的平衡、刚体静力学专门问题、材料力学基本概念、杆件的内力分析、截面图形的几何性质、杆件的应力与强度计算、杆件的变形与刚度计算、应力状态分析与强度理论、组合变形、压杆稳定、动载荷、交变应力。书后附有型钢规格表、部分习题参考答案及参考文献。本教材可作为普通高等学校理工科其他本科专业教学用书也可供高职高专与成人高校师生及有关工程技术人员参考。图书在版编目(CIP)数据工程力学罗迎社喻小明主编北京:北京大学出版社(世纪全国应用型本科土木建筑系列实用规划教材)ISBNⅠ工…Ⅱ①罗…②喻…Ⅲ工程力学高等学校教材ⅣTB中国版本图书馆CIP数据核字()第号书名:工程力学著作责任者:罗迎社喻小明主编策划编辑:吴迪李昱涛责任编辑:吴迪刘丽标准书号:ISBNTU·出版者:北京大学出版社地址:北京市海淀区成府路号网址:http:电话:邮购部发行部编辑部出版部电子邮箱:pupcom印刷者:发行者:北京大学出版社经销者:新华书店毫米×毫米开本印张千字年月第版年月第次印刷定价:元未经许可不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有侵权必究举报电话:电子邮箱:fdpuppkueducn第章静力学基础教学提示:本章介绍静力学最基本的内容包括静力学基本概念与公理、静力学基本计算以及物体受力分析。静力学基本概念与公理是静力学的理论基础静力学基本计算与物体受力分析是力学课程中非常重要的基本训练。教学要求:本章让学生掌握力、刚体、平衡等概念与静力学公理熟悉力的分解、力的投影与力矩的计算方法掌握力偶与力偶的性质熟悉各种常见约束的性质掌握物体受力分析方法能熟练地画出工程结构的受力图。静力学是研究物体受力及平衡的一般规律的科学。静力学理论是从生产实践中总结出来的是对工程结构构件进行受力分析和计算的基础在工程技术中有着广泛的应用。静力学主要研究以下个问题:()物体的受力分析。()力系的等效替换与简化。()力系的平衡条件及其应用。静力学基本概念力与力系的概念力是物体之间相互的机械作用。这种作用使物体的机械运动状态发生变化或使物体的形状发生改变前者称为力的外效应或运动效应后者称为力的内效应或变形效应。在静力学中只研究力的外效应。实践表明力对物体的作用效果取决于力的三个要素:()力的大小()力的方向()力的作用点。因此力是矢量且为定位矢量如图所示用有向线段AB表示一个力矢量其中线段的长度表示力的大小线段的方位和指向代表力的方向线段的起点(或终点)表示力的作用点线段所在的直线称为力的作用线。在静力学中用黑斜体大写字母F表示力矢量用白斜体大写字母F表示力的大小。在国际单位制中力的单位是牛顿(N)或千牛(kN)。力的作用点是物体相互作用位置的抽象化。实际上两个物体接触处总占有一定的面积力总是分布地作用在一定的面积上的如果这个面积很小则可将其抽象为一个点即为力的作用点这时的作用力称为集中力反之若两物体接触面积比较大力分布地作用在接触面上这时的作用力称为分布力。除面分布力外还有作用在物体整体或某一长度上的体分布力或线分布力分布力的大小用符号q表示计算式如下limSFqSΔ→Δ=Δ图工程力学····式中SΔ为分布力作用的范围(长度、面积或体积)FΔ是作用于该部分范围内的分布力的合力q表示分布力作用的强度称为荷载集度。如果力的分布是均匀的称为均匀分布力简称均布力。力系是指作用在物体上的一群力。若对于同一物体有两组不同力系对该物体的作用效果完全相同则这两组力系称为等效力系。一个力系用其等效力系来代替称为力系的等效替换。用一个最简单的力系等效替换一个复杂力系称为力系的简化。若某力系与一个力等效则此力称为该力系的合力而该力系的各力称为此力的分力。刚体的概念所谓刚体是指在力的作用下不变形的物体即在力的作用下其内部任意两点的距离永远保持不变的物体。这是一种理想化的力学模型事实上在受力状态下不变形的物体是不存在的不过当物体的变形很小在所研究的问题中把它忽略不计并不会对问题的性质带来本质的影响时该物体就可近似看作刚体。刚体是在一定条件下研究物体受力和运动规律时的科学抽象这种抽象不仅使问题大大简化也能得出足够精确的结果因此静力学又称为刚体静力学。但是在需要研究力对物体的内部效应时这种理想化的刚体模型就不适用而应采用变形体模型并且变形体的平衡也是以刚体静力学为基础的只是还需补充变形几何条件与物理条件。平衡的概念在工程中把物体相对于地面静止或作匀速直线运动的状态称为平衡。根据牛顿第一定律物体如不受到力的作用则必然保持平衡。但客观世界中任何物体都不可避免地受到力的作用物体上作用的力系只要满足一定的条件即可使物体保持平衡这种条件称为力系的平衡条件。满足平衡条件的力系称为平衡力系。静力学公理为了讨论物体的受力分析研究力系的简化和平衡条件必须先掌握一些最基本的力学规律。这些规律是人们在生活和生产活动中长期积累的经验总结又经过实践反复检验被认为是符合客观实际的最普遍、最一般的规律、称为静力学公理。静力学公理概括了力的基本性质是建立静力学理论的基础。公理力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点合力的大小和方向由这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线确定如图(a)所示。或者说合力矢等于这两个力矢的几何和即FR=FF()亦可另作一力三角形来求两汇交力合力矢的大小和方向即依次将F和F首尾相接画出最后由第一个力的起点至第二个力的终点形成三角形的封闭边即为此二力的合力矢FR如图(b)、图(c)所示称为力的三角形法则。第章静力学基础····图公理二力平衡条件作用在刚体上的两个力使刚体处于平衡的充要条件是:这两个力大小相等方向相反且作用在同一直线上如图所示。该两力的关系可用如下矢量式表示F=F图这一公理揭示了作用于刚体上的最简单的力系平衡时所必须满足的条件满足上述条件的两个力称为一对平衡力。需要说明的是对于刚体这个条件既必要又充分但对于变形体这个条件是不充分的。只在两个力作用下而平衡的刚体称为二力构件或二力杆根据二力平衡条件二力杆两端所受两个力大小相等、方向相反作用线沿两个力的作用点的连线。如图所示。图公理加减平衡力系公理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系并不改变原力系对刚体的作用。这一公理是研究力系等效替换与简化的重要依据。根据上述公理可以导出如下两个重要推论:推论力的可传性作用于刚体上某点的力可以沿着它的作用线滑移到刚体内任意一点并不改变该力对刚体的作用效果。证明:设在刚体上点A作用有力F如图(a)所示。根据加减平衡力系公理在该力的作用线上的任意点B加上平衡力F与F且使F=F=F如图(b)所示由于F工程力学····与F组成平衡力可去除故只剩下力F如图(c)所示即将原来的力F沿其作用线移到了点B。图由此可见对刚体而言力的作用点不是决定力的作用效应的要素它已为作用线所代替。因此作用于刚体上的力的三要素是:力的大小方向和作用线。作用于刚体上的力可以沿着其作用线滑移这种矢量称为滑移矢量。推论三力平衡汇交定理若刚体受三个力作用而平衡且其中两个力的作用线相交于一点则此三个力必共面且汇交于同一点。证明:刚体受三力F、F、F作用而平衡如图所示。根据力的可传性将力F和F移到汇交点O并合成为力F则F应与F平衡。根据二力平衡条件F与F必等值、反向、共线所以F必通过O点且与F、F共面定理得证。公理作用与反作用定律两个物体间的作用力与反作用力总是同时存在且大小相等方向相反沿着同一条直线分别作用在两个物体上。若用F表示作用力′F表示反作用力则′=−FF该公理表明作用力与反作用力总是成对出现但它们分别作用在两个物体上因此不能视作平衡力。公理刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡如果将此变形体刚化为刚体其平衡状态保持不变。这一公理提供了把变形体抽象为刚体模型的条件。如柔性绳索在等值、反向、共线的两个拉力作用下处于平衡可将绳索刚化为刚体其平衡状态不会改变。而绳索在两个等值、反向、共线的压力作用下则不能平衡这时绳索不能刚化为刚体。但刚体在上述两种力系的作用下都是平衡的。由此可见刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件而非充分条件。刚化原理建立了刚体与变形体平衡条件的联系提供了用刚体模型来研究变形体平衡的依据。在刚体静力学的基础上考虑变形体的特性可进一步研究变形体的平衡问题。这一公理也是研究物体系平衡问题的基础刚化原理在力学研究中具有非常重要的地位。图第章静力学基础····关于力的基本计算力的投影合力投影定理力在轴上的投影如图(a)所示设有力F与x轴共面由力F的始端A点和末端B点分别向x轴作垂线垂足为a和b则线段ab的长度冠以适当的正负号就表示力F在x轴上的投影记为Fx。如果从a到b的指向与x轴的正向一致则Fx为正值反之为负值。在数学上力在轴上的投影定义为力与该投影轴单位矢量的标量积。力在轴上的投影是力使物体沿该轴方向移动效应的度量。设x轴的单位矢量为e力F与x轴正向间的夹角为α则力F在x轴上的投影为:Fx=F•e=Fcosα()力在轴上的投影是代数量。当°≤α<°时Fx为正值当°<α≤°时Fx为负值当α=°时Fx为零。如图(b)所示当°<α≤°时可按下式计算Fx:coscos()cosxFFFFαββ==−=−�()力在平面上的投影如图所示由力F的始端A点和末端B点分别向xy平面作垂线垂足为a和b则矢量ab���称为力F在xy平面上的投影记为Fxy。Fxy是矢量其大小为Fxy=Fcosα()图图力在直角坐标轴上的投影将力向直角坐标系Oxyz的三坐标轴上投影的方法有直接投影法和二次投影法。设x轴、y轴、z轴的单位矢量分别为i、j、k,α∈�、,β∈�、,γ∈�分别为力F与三轴正向的夹角如图(a)所示采用直接投影法得到力F在各轴上的投影为Fx=F·i=FcosαFy=F·j=Fcosβ()Fz=F·k=Fcosγ二次投影法则首先将力F向z轴与xy平面上投影得到Fz与投影矢量Fxy其次再将Fxy向x轴、y轴上投影如图(b)所示有工程力学····cossincossincossinsinsinzxyxxyyxyFFFFFFFFFFγγϕγϕϕγϕ=⎫⎪=⎪⎬==⎪⎪==⎭()式中,γ∈�为F与z轴正向的夹角,ϕ∈�为Fxy与x轴正向的夹角。图合力投影定理若作用于一点的n个力FF…Fn的合力为FR则:合力在某轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和这就是合力投影定理。在直角坐标系中有RRR,,xixyiyziyFFFFFF=∑=∑=∑()力的分解力的分解遵循力的平行四边形法则。如图(a)所示将力F向任意两轴方向分解即以力F为对角线以两轴为两相邻边作一平行四边形得到力F、F就是力F的两个分力。图(b)所示为将力F向直角坐标系的两轴方向的分解。力F与两分力F、F的关系表示如下F=FF()图在空间情形下常采用直接分解法与二次分解法将力沿直角坐标方向进行分解。直接分解法就是将力F直接向个直角坐标轴方向分解得到分力F、F、F如图(a)所示用矢量式表示如下F=FFF()显然各分力的大小为:F=FcosαF=FcosβF=Fcosγ。二次分解法首先沿z轴与力F作一平面然后将F沿z轴方向和该平面与xy平面的交第章静力学基础····线方向分解得到分力F与FM再将FM向x、y轴方向分解如图(b)所示可表示如下式F=FMF=FFF()各分力的大小为:Msin,sincos,sinsin,cosFFFFFFFFγγϕγϕγ====。根据以上讨论容易看出在直角坐标系中力F的分力与投影有如下关系FM=Fxy()F=Fxi,F=Fyj,F=Fzk()在直角坐标系中力F写成如下解析式F=F+F+F=FxiFyjFzk()图力矩力对物体的作用有移动效应也有转动效应。力使物体绕某点(或某轴)转动效应的度量称为力对点(或轴)之矩。力对点之矩设力F作用于A点任取一点O点O至点A的矢径为r(如图所示)。则力F对点之矩矢定义为()O=×MFrF()即:力对点之矩矢等于点O至力的作用点A的矢径与该力的矢量积它是力使物体绕该点转动效应的度量。O点称为力矩中心简称矩心力F的作用线与矩心O确定的平面称为力矩作用面矩心O至力F的作用线的垂直距离d称为力臂。力对点之矩矢是定位矢量该矢量通过矩心O垂直于力矩的作用面其指向按右手螺旋法则确定。它的模表示力对点之矩矢的大小即为()sinOFrFdα==MF()可见力矩矢()OMF表明了力F对矩心O之矩个要素:①力

  让你清新惊艳的英文小诗有哪些呢?小编汇集了以下经典英文诗、唯美爱情小诗、英文诗押韵技巧等等,让爱好英文短诗的你能够一起体验其中的乐趣!

上一篇:

下一篇:

本站文章于2019-11-28 23:15,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:《工程力学》教材pdf 工程力学