工程力学基础

作者: 周立军 , 杨红芬

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2020-09

版次: 1

ISBN: 9787302550372

定价: 59.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

分类: 教材教辅考试>教材>高职教材>工程技术

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本教材结合“面向职场的课程体系建设”教改成果和学生的实际需求编写而成，全书共分土木工程力学基本认知、影响线及其应用等15章内容,每章均有单元学习目标章节小结、实验与讨论、习题。本书打破传统教材的知识框架的封闭性，强化理论与实践的结合，增加实验与讨论环节，采用互联网的形式，配有教学微课、动画和课程网站等教学资源，突出重难点的教学。本书以上适用于建筑、桥梁、市政、道路、水利、设计等专业的教学，也可作为工程技术人员的参考书。周立军，男，43岁，日照职业技术学院建筑工程学院副院长，建筑与土木工程硕士，副教授，一级建造师，山东省阳光服务平台评标专家。2011年度、2012年度被评为山东省建筑业技师岗位培训优秀教师；为国家制图员考评员；日照市建筑工程质量评审专家。多次被评为优秀党员、优秀教师和优秀教育工作者。上篇

模块1  认知工程力学                          3

1.1  工程力学的研究对象与任务                   4

1.1.1 土木工程与力学                      4

1.1.2  工程力学的研究对象                    4

1.1.3  工程力学的任务                           5

1.1.4  工程力学的主要研究方法和课程的学习方法     6

1.2  荷载的分类                       6

1.2.1  荷载的概念                           6

1.2.2  荷载的分类                           7

1.3  刚体和变形固体的概念                   8

1.3.1 刚体                                 8

1.3.2  变形固体                        8

1.4   结构的计算简图与实验模型                 9

1.4.1  计算简图                        9

1.4.2 实验模型                                12

模块小结                                   14

实验与讨论                               14

习题                                          15

模块2  静力学基础                      17

2.1  力的基本知识                         18

2.1.1  基本概念                       18

2.1.2  静力学基本公理                   19

2.2  力在直角坐标轴上的投影                     22

2.2.1  力在平面直角坐标轴上的投影           22

2.2.2  合力投影定理                       24

2.3  力矩                                 24

2.3.1  力矩的概念                          24

2.3.2 合力矩定理                      25

2.4  力偶                                 26

2.4.1  力偶的概念                          26

2.4.2 力偶的性质                      27

2.5  约束与约束反力                             28

2.6 物体的受力分析与受力图                 33

模块小结                                   36

实验与讨论                               37

习题                                          38

模块3  平面一般力系的简化与平衡          42

3.1 平面一般力系的简化                        43

3.1.1 力系等效与简化的概念                  43

3.1.2 力的平移定理                         43

3.1.3  平面汇交力系的简化                   44

3.1.4 平面力偶系的简化                         45

3.1.5 平面一般力系的简化              46

3.1.6 平面一般力系的简化结果分析              47

3.2  平面一般力系的平衡                      48

3.2.1  平面一般力系的平衡条件与平衡方程        48

3.2.2 几种特殊平面力系的平衡方程              51

3.3  简单刚体系统的平衡问题                     53

模块小结                                   55

实验与讨论                               56

习题                                          57

模块4  平面图形的几何性质                     59

4.1  计算平面图形的形心                      60

4.2  面积矩                                    63

4.2.1  面积矩的定义                       63

4.2.2  面积矩与形心位置坐标的关系           63

4.2.3  计算面积矩                          63

4.3  惯性矩                                    64

4.3.1  惯性矩的定义                       64

4.3.2  简单图形对形心轴的惯性矩               64

4.4  平行移轴公式和组合截面的惯性矩              66

4.4.1  平行移轴公式                       66

4.4.2  组合截面的惯性矩               67

模块小结                                   69

实验与讨论                               70

习题                                          70

模块5  分析杆件的内力                      72

5.1  杆件的基本变形及其特点                     72

5.1.1 轴向拉伸与压缩                      73

5.1.2 剪切                                 73

5.1.3  扭转                              74

5.1.4 平面弯曲                                74

5.2 内力与截面法                            75

5.2.1  内力的概念                          75

5.2.2 截面法                             75

5.3 分析轴向拉伸和压缩杆件内力                 76

5.3.1 计算轴力                                77

5.3.2  轴力图                          78

5.4 分析扭转轴的内力                            80

5.4.1  功率、转速与外力偶矩之间的关系            80

5.4.2 扭矩和扭矩图                         80

5.5  分析梁的内力                         82

5.5.1  梁的内力                       82

5.5.2 剪力图和弯矩图                      85

5.5.3  弯矩、剪力和载荷集度间的关系及其应用 90

5.5.4  用叠加法画弯矩图               94

模块小结                                   98

实验与讨论                               99

习题                                          99

模块6  计算轴向拉(压)杆的强度与变形           103

6.1  工程中的轴向受拉(压)构件                    103

6.2  工程中的轴向受拉(压)构件的应力         104

6.3  轴向受拉(压)构件的变形                106

6.4  材料在拉伸和压缩时的力学性质           109

6.4.1  材料在拉伸时的力学性质                   109

6.4.2  材料在压缩时的力学性质                   111

6.4.3  塑性材料和脆性材料的比较         112

6.4.4  许用应力与安全系数                    113

6.5  轴向拉(压)杆件的强度条件                    114

6.6  应力集中的概念                       116

6.7  连接件的实用计算                          117

6.7.1  剪切的概念及工程实例                117

6.7.2  剪切的实用计算                           118

6.7.3  挤压的实用计算                           119

6.7.4 实用计算举例                         120

模块小结                                   123

实验与讨论                               124

习题                                          126

模块7  计算扭转的强度与刚度                 128

7.1  工程中的受扭构件                          128

7.2  计算圆轴扭转时的应力与变形        129

7.2.1 横截面上的应力                      129

7.2.2 计算极惯性矩和扭转截面系数              131

7.2.3 圆杆扭转时的变形                         131

7.2.4  切应力互等定理和剪切胡克定律         131

7.3  圆轴扭转时的强度条件与刚度条件        132

7.3.1  圆轴扭转时的强度条件                132

7.3.2  圆轴扭转时的刚度条件                133

模块小结                                   134

实验与讨论                               134

习题                                          135

模块8  计算梁的强度与刚度                     136

8.4.5 校核梁的刚度                         151

8.5  梁的主应力和主应力轨迹线                   152

8.5.1  应力状态的概念和分类                152

8.5.2  梁上任一点应力状态的分析                153

8.5.3  梁内主应力及主应力迹线                   155

模块小结                                   156

实验与讨论                               157

习题                                          159

模块9  计算压杆的稳定性                  161

9.1  稳定问题的提出                       161

9.1.1 工程中的稳定问题                         161

9.1.2 压杆的稳定平衡与不稳定平衡              163

9.2 细长中心压杆的临界力                     165

9.2.1  两端铰支细长压杆                165

9.2.2  其他支承形式压杆的临界力                165

9.3  压杆的临界应力、临界总应力图           166

9.3.1 临界应力                                166

9.3.2  欧拉公式的适用范围                    167

9.3.3  超出比例极限时压杆的临界应力         167

9.4  计算压杆的稳定性                          170

9.4.1  稳定条件                        170

9.4.2  计算压杆的稳定性                173

9.5  提高压杆稳定性的措施                   177

模块小结                                   179

实验与讨论                               179

习题                                          180

模块10  分析平面体系的几何组成             185

下篇

10.1  几何组成分析的目的                    185

10.2  计算体系的自由度                186

10.3  几何不变体系的简单组成规则            188

10.3.1  二元体规则                         188

10.3.2  两刚片规则                         188

10.3.3  三刚片规则                         189

10.3.4  瞬变体系                      190

10.4  几何组成分析示例                190

10.5 几何构造与静定性的关系               193

模块小结                                   194

实验与讨论                               194

习题                                          195

模块11  计算静定结构的内力                    196

模块12  计算静定结构的位移                   215

模块13  力法计算超静定结构内力            229

模块14  位移法计算超静定结构内力               250

模块15  力矩分配法计算超静定结构内力              275

模块16  绘制与应用结构影响线                291

参考文献                                  313

附录1  主要符号表                      314

附录2  型钢规格表(GB/T706—2016)         315
内容简介:
本教材结合“面向职场的课程体系建设”教改成果和学生的实际需求编写而成，全书共分土木工程力学基本认知、影响线及其应用等15章内容,每章均有单元学习目标章节小结、实验与讨论、习题。本书打破传统教材的知识框架的封闭性，强化理论与实践的结合，增加实验与讨论环节，采用互联网的形式，配有教学微课、动画和课程网站等教学资源，突出重难点的教学。本书以上适用于建筑、桥梁、市政、道路、水利、设计等专业的教学，也可作为工程技术人员的参考书。
作者简介:
周立军，男，43岁，日照职业技术学院建筑工程学院副院长，建筑与土木工程硕士，副教授，一级建造师，山东省阳光服务平台评标专家。2011年度、2012年度被评为山东省建筑业技师岗位培训优秀教师；为国家制图员考评员；日照市建筑工程质量评审专家。多次被评为优秀党员、优秀教师和优秀教育工作者。
目录:
上篇

模块1  认知工程力学                          3

1.1  工程力学的研究对象与任务                   4

1.1.1 土木工程与力学                      4

1.1.2  工程力学的研究对象                    4

1.1.3  工程力学的任务                           5

1.1.4  工程力学的主要研究方法和课程的学习方法     6

1.2  荷载的分类                       6

1.2.1  荷载的概念                           6

1.2.2  荷载的分类                           7

1.3  刚体和变形固体的概念                   8

1.3.1 刚体                                 8

1.3.2  变形固体                        8

1.4   结构的计算简图与实验模型                 9

1.4.1  计算简图                        9

1.4.2 实验模型                                12

模块小结                                   14

实验与讨论                               14

习题                                          15

模块2  静力学基础                      17

2.1  力的基本知识                         18

2.1.1  基本概念                       18

2.1.2  静力学基本公理                   19

2.2  力在直角坐标轴上的投影                     22

2.2.1  力在平面直角坐标轴上的投影           22

2.2.2  合力投影定理                       24

2.3  力矩                                 24

2.3.1  力矩的概念                          24

2.3.2 合力矩定理                      25

2.4  力偶                                 26

2.4.1  力偶的概念                          26

2.4.2 力偶的性质                      27

2.5  约束与约束反力                             28

2.6 物体的受力分析与受力图                 33

模块小结                                   36

实验与讨论                               37

习题                                          38

模块3  平面一般力系的简化与平衡          42

3.1 平面一般力系的简化                        43

3.1.1 力系等效与简化的概念                  43

3.1.2 力的平移定理                         43

3.1.3  平面汇交力系的简化                   44

3.1.4 平面力偶系的简化                         45

3.1.5 平面一般力系的简化              46

3.1.6 平面一般力系的简化结果分析              47

3.2  平面一般力系的平衡                      48

3.2.1  平面一般力系的平衡条件与平衡方程        48

3.2.2 几种特殊平面力系的平衡方程              51

3.3  简单刚体系统的平衡问题                     53

模块小结                                   55

实验与讨论                               56

习题                                          57

模块4  平面图形的几何性质                     59

4.1  计算平面图形的形心                      60

4.2  面积矩                                    63

4.2.1  面积矩的定义                       63

4.2.2  面积矩与形心位置坐标的关系           63

4.2.3  计算面积矩                          63

4.3  惯性矩                                    64

4.3.1  惯性矩的定义                       64

4.3.2  简单图形对形心轴的惯性矩               64

4.4  平行移轴公式和组合截面的惯性矩              66

4.4.1  平行移轴公式                       66

4.4.2  组合截面的惯性矩               67

模块小结                                   69

实验与讨论                               70

习题                                          70

模块5  分析杆件的内力                      72

5.1  杆件的基本变形及其特点                     72

5.1.1 轴向拉伸与压缩                      73

5.1.2 剪切                                 73

5.1.3  扭转                              74

5.1.4 平面弯曲                                74

5.2 内力与截面法                            75

5.2.1  内力的概念                          75

5.2.2 截面法                             75

5.3 分析轴向拉伸和压缩杆件内力                 76

5.3.1 计算轴力                                77

5.3.2  轴力图                          78

5.4 分析扭转轴的内力                            80

5.4.1  功率、转速与外力偶矩之间的关系            80

5.4.2 扭矩和扭矩图                         80

5.5  分析梁的内力                         82

5.5.1  梁的内力                       82

5.5.2 剪力图和弯矩图                      85

5.5.3  弯矩、剪力和载荷集度间的关系及其应用 90

5.5.4  用叠加法画弯矩图               94

模块小结                                   98

实验与讨论                               99

习题                                          99

模块6  计算轴向拉(压)杆的强度与变形           103

6.1  工程中的轴向受拉(压)构件                    103

6.2  工程中的轴向受拉(压)构件的应力         104

6.3  轴向受拉(压)构件的变形                106

6.4  材料在拉伸和压缩时的力学性质           109

6.4.1  材料在拉伸时的力学性质                   109

6.4.2  材料在压缩时的力学性质                   111

6.4.3  塑性材料和脆性材料的比较         112

6.4.4  许用应力与安全系数                    113

6.5  轴向拉(压)杆件的强度条件                    114

6.6  应力集中的概念                       116

6.7  连接件的实用计算                          117

6.7.1  剪切的概念及工程实例                117

6.7.2  剪切的实用计算                           118

6.7.3  挤压的实用计算                           119

6.7.4 实用计算举例                         120

模块小结                                   123

实验与讨论                               124

习题                                          126

模块7  计算扭转的强度与刚度                 128

7.1  工程中的受扭构件                          128

7.2  计算圆轴扭转时的应力与变形        129

7.2.1 横截面上的应力                      129

7.2.2 计算极惯性矩和扭转截面系数              131

7.2.3 圆杆扭转时的变形                         131

7.2.4  切应力互等定理和剪切胡克定律         131

7.3  圆轴扭转时的强度条件与刚度条件        132

7.3.1  圆轴扭转时的强度条件                132

7.3.2  圆轴扭转时的刚度条件                133

模块小结                                   134

实验与讨论                               134

习题                                          135

模块8  计算梁的强度与刚度                     136

8.4.5 校核梁的刚度                         151

8.5  梁的主应力和主应力轨迹线                   152

8.5.1  应力状态的概念和分类                152

8.5.2  梁上任一点应力状态的分析                153

8.5.3  梁内主应力及主应力迹线                   155

模块小结                                   156

实验与讨论                               157

习题                                          159

模块9  计算压杆的稳定性                  161

9.1  稳定问题的提出                       161

9.1.1 工程中的稳定问题                         161

9.1.2 压杆的稳定平衡与不稳定平衡              163

9.2 细长中心压杆的临界力                     165

9.2.1  两端铰支细长压杆                165

9.2.2  其他支承形式压杆的临界力                165

9.3  压杆的临界应力、临界总应力图           166

9.3.1 临界应力                                166

9.3.2  欧拉公式的适用范围                    167

9.3.3  超出比例极限时压杆的临界应力         167

9.4  计算压杆的稳定性                          170

9.4.1  稳定条件                        170

9.4.2  计算压杆的稳定性                173

9.5  提高压杆稳定性的措施                   177

模块小结                                   179

实验与讨论                               179

习题                                          180

模块10  分析平面体系的几何组成             185

下篇

10.1  几何组成分析的目的                    185

10.2  计算体系的自由度                186

10.3  几何不变体系的简单组成规则            188

10.3.1  二元体规则                         188

10.3.2  两刚片规则                         188

10.3.3  三刚片规则                         189

10.3.4  瞬变体系                      190

10.4  几何组成分析示例                190

10.5 几何构造与静定性的关系               193

模块小结                                   194

实验与讨论                               194

习题                                          195

模块11  计算静定结构的内力                    196

模块12  计算静定结构的位移                   215

模块13  力法计算超静定结构内力            229

模块14  位移法计算超静定结构内力               250

模块15  力矩分配法计算超静定结构内力              275

模块16  绘制与应用结构影响线                291

参考文献                                  313

附录1  主要符号表                      314

附录2  型钢规格表(GB/T706—2016)         315

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工程力学基础

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