工程力学简明教程（静力学、材料力学、运动学与动力学）(闫芳)

《工程力学简明教程》的内容涵盖了理论力学、材料力学的主要内容，包括静力学、材料力学、运动学与动力学。根据机械类、近机类、工程类各专业的教学要求，本着以必需、够用、以实际应用为重的原则，在内容上进行了适当取舍，并简化理论推导。对基本理论、基本概念的阐述简洁明了，对工程应用、解题方法的介绍翔实细致。每章后有小结和习题。着重于培养学生的实际应用能力。本书配有制作精美的多媒体电子教案，可在化学工业出版社教学资源网www.cipedu.com.cn上注册下载。《工程力学简明教程》是为应用型工科院校与独立学院编写的，主要针对机械类、近机类、工程类各专业“工程力学”课程的教学，也可用于高职高专、自学自考和成人教育。

闫芳，青岛科技大学教研室主任，副教授，2005年-至今 青岛科技大学教师。一直为本科和独立学院讲授《工程力学》课程。

绪论1

篇　静力学基础

章 静力学的基本概念和物体的受力分析 5

节 静力学基本概念 5

第二节 力的四个公理及刚化原理 7

第三节 约束和约束反力 9

第四节 物体的受力分析与受力图 13

本章小结 16

思考题 17

习题 17

第二章 平面基本力系 20

节 平面汇交力系 20

第二节 力矩和力偶 25

本章小结 30

思考题 30

习题 31

第三章 平面任意力系 34

节 力的平移定理 34

第二节 平面任意力系的简化与平衡 35

第三节 平面平行力系的平衡方程 41

第四节 静定与超静定的概念 物体系统的平衡问题 42

*第五节 简单静定平面桁架的内力计算 45

本章小结 48

思考题 49

习题 49

第四章 摩擦 53

节 滑动摩擦 53

第二节 考虑滑动摩擦的平衡问题 56

*第三节 滚动摩阻简介 58

本章小结 60

思考题 61

习题 61

第五章 空间力系 64

节 力在空间直角坐标轴上的投影及其计算 64

第二节 力对轴之矩 合力矩定理 66

第三节 空间任意力系的平衡方程 67

第四节 空间平衡力系的平面解法 69

第五节 重心和形心 70

本章小结 74

思考题 74

习题 75

第二篇　材料力学基础

第六章 拉伸与压缩 80

节 轴向拉伸与压缩的概念及实例 80

第二节 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力 80

第三节 轴向拉伸(压缩)时横截面上的应力 82

第四节 轴向拉伸或压缩时的应变 83

第五节 应力集中 85

第六节 材料在拉伸或压缩时的力学性质 86

第七节 拉伸和压缩的强度计算 89

第八节 简单拉(压) 超静定问题 92

*第九节 圆柱形薄壁容器的计算 95

本章小结 96

思考题 97

习题 98

第七章 剪切和挤压 100

节 剪切和挤压的概念 100

第二节 剪切的实用计算 101

第三节 挤压实用计算 102

第四节 剪切胡克定律 切应力互等定理 107

本章小结 108

思考题 108

习题 108

第八章 圆轴扭转 110

节 扭转概念·外力偶矩和扭矩的计算 110

第二节 圆轴扭转时的应力与强度计算 113

第三节 圆轴扭转变形和刚度条件 116

本章小结 117

思考题 118

习题 118

第九章 梁的平面弯曲 120

节 弯曲和平面弯曲的概念与实例 120

第二节 梁的计算简图及分类 121

第三节 梁的内力——剪力和弯矩 121

第四节 剪力图和弯矩图 123

第五节 弯曲时的正应力 128

*第六节 弯曲时的切应力 132

第七节 梁的强度计算 134

第八节 梁的弯曲变形计算和刚度校核 136

*第九节 简单超静定梁的解法 140

第十节 提高梁承载能力的措施 142

本章小结 143

思考题 144

习题 144

第十章 应力状态理论和强度理论 148

节 问题的提出 148

第二节 应力状态 148

第三节 强度理论 153

本章小结 157

思考题 158

习题 159

第十一章 组合变形的强度计算 161

节 组合变形的概述 161

第二节 类组合变形——组合后为单向应力状态 162

第三节 第二类组合变形——组合后为复杂应力状态 168

本章小结 171

思考题 172

习题 172

第十二章 压杆稳定 174

节 压杆稳定的概念及失稳分析 174

第二节 临界力和临界应力 175

第三节 欧拉公式的适用范围 中、小柔度杆的临界应力 179

第四节 压杆的稳定性计算 183

第五节 提高压杆稳定性的措施 185

本章小结 186

思考题 187

习题 187

第三篇　运动学与动力学基础

第十三章 运动学基础 191

节 点的运动学 191

第二节 刚体的基本运动 197

本章小结 202

思考题 203

习题 203

第十四章 点的合成运动 206

节 点的合成运动的概念 206

第二节 点的速度合成定理 207

第三节 点的加速度合成定理 210

本章小结 213

思考题 213

习题 214

第十五章 刚体的平面运动 216

节 刚体平面运动的运动特征与运动分解 216

第二节 平面图形上点的速度分析 218

第三节 用基点法求平面图形内各点的加速度 221

本章小结 223

思考题 223

习题 224

第十六章 动力学基础 226

节 质点运动微分方程及其应用 226

第二节 刚体定轴转动的微分方程及转动惯量 228

本章小结 231

思考题 232

习题 232

第十七章 达朗贝尔原理（动静法）234

节 惯性力与质点的达朗贝尔原理 234

第二节 刚体惯性力系的简化 237

第三节 用动静法解质点系统动力学问题的应用举例 239

第四节 定轴转动刚体轴承的附加动反力 240

本章小结 241

思考题 242

习题 242

第十八章 动能定理 244

节 力的功 244

第二节 功率与机械效率 247

第三节 动能 249

第四节 动能定理 251

本章小结 254

思考题 255

习题 255

第十九章 动荷应力与交变应力 258

节 动荷应力惯性力问题 258

第二节 交变应力和疲劳破坏的概念 263

本章小结 265

思考题 265

习题 266

附录

附录A 平面图形的几何性质 268

附A.1 截面的静矩与形心 268

附A.2 惯性矩、惯性积与极惯性矩 270

习题 272

附录B 几种常见图形的几何性质 273

附录C 型钢表 274

附C.1 热轧工字钢(GB 706—1988)  274

附C.2 热轧槽钢(GB 707—1988)  275

参考文献277

课程建设和教学改革是全国高等院校应用型人才培养、提高教学质量的核心内容。为了更好地贯彻执行*关于教学改革的精神，切实深化高校教材建设工作，根据*制定的“工程力学”课程的教学基本要求和标准，突出实用性，以培养应用型人才为教学目的，本着“必需、够用”、以实际应用为重的原则，在内容上进行了适当取舍，并简化理论推导，编写了具有简明特色的《工程力学简明教程》。 本书内容分成三篇：静力学基础、材料力学基础、运动学与动力学基础。 （1）静力学部分介绍力、力矩、力偶的表达，静力学基本概念和物体的受力分析，力系的简化结果和平衡条件，并介绍了重心的概念和计算。（2）材料力学部分介绍材料力学的基本概念，杆件内力的计算及内力图的画法，杆件拉伸、剪切、扭转、弯曲四种基本变形情况下应力的计算，变形分析，强度条件的建立，应力状态概念以及复杂应力状态下的强度理论，杆件组合变形时强度计算方法，压杆稳定性计算方法。（3）运动学与动力学部分介绍点的运动描述方法、刚体平动、绕定轴转动时有关运动量的计算、工程中求解动力学问题时常用的达朗贝尔原理（动静法），研究质点及质点系机械运动量和机械作用量之间关系的动能定理、动荷应力与交变应力计算。另外，在书后的附录中，介绍了平面图形的几何性质等内容。由于不同的层次(如本科、专科、高职等)、不同专业对本课程的内容深浅及学时要求不同(40～80学时不等)，为了便于教与学，本教材内容安排可分为三种：少学时(40～45学时)讲授静力学基础、平面力系平衡方程、杆件四种基本变形强度设计和压杆稳定设计；中学时(46～65学时)讲授静力学、材料力学全部内容；多学时 (66～80学时)讲授静力学、材料力学、运动学和动力学全部内容。本书每章后有小结、思考题与习题。并对重点章节加大例题、思考题与习题的比重（备有参考解答），着重于培养学生的实际应用能力。为了配合本书的教与学，还设计制作了电子课件。电子课件不但是对教材内容的高度概括，而且是对教材内容的拓展和延伸，汇集了丰富的图、声、视频等内容。电子教材中的动画过程循序渐进，将理论问题形象化，能够帮助学生加深理解。同时，也给教师教学带来了很大的便利。读者可在化学工业出版社教学资源网(www.cipedu.com.cn)下载使用。本书是普通高等教育机械、机电、近机及工程等类各专业学习“工程力学”的教材。适用于本科、专科生。本书阐述简洁明了、通俗易懂，也适合作为上述同类专业的职工大学、业余大学、函授大学、远程教育等院校的教材；亦可供有关专业工程技术人员和管理人员参考。本书由闫芳和刘晓慧任主编，并统稿；王志敏和谢桂真任副主编。参编单位（人员）如下：青岛科技大学（芦静蓉、蔡路政）；天津大学（闫洋洋）；中国石油（华东）大学（宋琪）；烟台南山学院（闫芳）；青岛海洋技师学院（刘晓慧、谢桂真）；山东济宁技师学院（王志敏）。编写人员分工如下（按姓氏笔画排序）王志敏：～五章,、二章电子课件的设计制作。刘晓慧：第十三～十九章，第十三、十四章电子课件的设计制作。闫芳：前言、绪论、第六～十章及其电子课件的设计制作。闫洋洋：第十五、十六章电子课件的设计制作。宋琪：第三～五章电子课件的设计制作。芦静蓉：第十七～十九章电子课件的设计制作。谢桂真：第十二章和附录，附录电子课件的设计制作。蔡路政：第十一章，第十一章和十二章电子课件的设计制作。本书承蒙青岛科技大学孟庆东和杨洪林两位教授精心审阅，提出了许多宝贵意见。在编写出版过程中得到了化学工业出版社及各参编者所在学校的大力支持与协助。在编写中借鉴了许多同类教材及教学辅导书、题解等有关教学参考书。在此一并对上述单位和个人表示衷心感谢!限于编者的水平，肯定还存在不少疏漏和不妥之处，敬请广大读者批评指正！编者2017年2月