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  1. 本书是按照少学时要求编写的近机类力学教材。全书分为2篇，第一篇（共5章）为静力学，包括静力学基本概念与受力分析、平面汇交力系、力矩和力偶、平面一般力系及空间一般力系；第二篇（共10章）为材料力学，包括材料力学概述、拉伸与压缩、剪切的工程计算、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态和强度理论、压杆稳定及动载荷。另外，本书注重了工程概念并加强了工程实例，难易适当，易于自学。书末附有附录及习题答案...查看更多
  2. 本书第一版于2009年8月出版，到目前已经6年。
    随着我国高等教育的发展和普通高校教育改革的不断深入，特别是近年来高校数字化资源的应用，为改革提供了多种有效的手段。本次教材修改是基于教学实践的经验和广大教师的意见和建议，除了查漏补缺，结构和内容基本上没有变化。修改的思路是力图创新，修改的重点是将数字化资源与传统教材两者优势的相结合。编者将大量补充的资源放在网络上，读者只需扫描书上的二维码，便可获取增加的内容，如知识点、重点、难点、例题和习题等。进一步的工作是根据需要逐渐增加动态内容，如老师的微课、动态工程实例等，使书本的生动性加强。特别值得一提的是，这些数字化资源可以随时更新、补充、修改，与时俱进。
    本次再版力求将教材做成基于移动互联网的立体化教材，也适用于翻转课堂的教材，目前是一种教材的创新。教材力求做到书本变薄，内容增加，形象生动，便于学习。
    在这里，要感谢对教材提出意见和建议的教师。这次再版工作除了原先编写教师参加之外，西华大学严志忠、袁权和曹吉星老师也参加了教材的改编。
    限于编者水平，修订后的教材恐仍有不足之处，还望广大教师和读者指正。


                                                                    编  者
    2015年7月
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  1. 第一章  静力学基本概念和物体的受力分析
    本章包括静力学基本概念、公理及物体的受力分析等基本内容，是研究静力学的基础。首先介绍刚体、力、平衡的概念，并介绍作为静力学基础的几个公理，然后阐述工程中常见的约束和约束力，最后介绍物体的受力分析及如何作受力图。
    第一节  静力学基本概念
    一、刚体的概念
    所谓刚体，就是在任何情况下永远不变形的物体。这一点表现为在力的作用下刚体内任意两点的距离始终保持不变。永远不变形的物体是不存在的，刚体只是一个为了研究方便而把实际物体抽象化后得到的理想化力学模型。当物体在受力后变形很小，对研究物体的平衡问题不起主要作用时，其变形可忽略不计，这样可使问题的研究大为简化。
    在静力学中研究的对象主要是刚体，因此有时静力学又称为刚体静力学。
    二、力的概念
    力的概念是人们在长期的生活和生产实践中从感性到理性逐步形成的。力是物体间相互的机械作用，其作用效应是使物体的机械运动状态发生改变或形状发生改变。物体间相互的机械作用可以分为两类：一类是物体间的直接接触的相互作用；另一类是场和物体间的相互作用。不论是第一类还是第二类，它们所产生的作用效应都是一样的。把力使物体的机械运动状态发生改变的效应称为力的外效应或运动效应；把力使物体的形状发生改变的效应称为力的内效应或变形效应。
     
    图1.1
    实践表明，力对物体的作用效应取决于三方面：大小、方向和作用点。通常称为力的三要素。由此可见，力是矢量，且为定位矢量。用一个矢量来表示力的三要素的图示如图1.1所示。矢量的长度表示力的大小（按一定的比例尺），矢量的方位和箭头的指向表示力的方向，矢量的起点或终点表示力的作用点，而与矢量重合的直线表示力的作用线。我们通常用黑体字母F表示力的矢量，而用普通字母F表示力的大小。
    两个物体间相互接触时总占有一定的面积，力总是分布于接触面上各点的，当接触面面积很小时，可以近似将微小面积抽象为一个点，这个点称为力的作用点，该作用力称为集中力；反之，当接触面面积不可忽略时，力在整个作用面上分布作用，此时的作用力称为分布力。
    力的单位在国际单位制（SI）中是牛顿（N），常用千牛（kN），1kN＝1000N。
    作用于物体上的一群力称为力系。力系可分为平面力系和空间力系，各包括汇交力系、力偶系、平行力系和任意力系。
    若力系的作用结果是使物体保持平衡或运动状态不变，则这种力系称为平衡力系。
    当一个力与一个力系等效时，则称该力为该力系的合力，而该力系中每一个力称为分力。把各分力代换成合力的过程，称为力系的合成；反之，则为力的分解。
    三、平衡的概念
    平衡是物体机械运动的一种特殊形式。所谓物体的平衡，是指物体相对于周围物体保持其静止或作匀速直线运动的状态。需要注意，运动是绝对的，平衡只是暂时的或相对的。在工程问题中，房屋、桥梁、作匀速直线运动的汽车车箱等，都处于平衡状态。
    第二节  静力学公理
    公理是人们经过长期观察和经验积累而得到的结论，又经过实践反复验证，无需证明而被大家公认。
    公理1  二力平衡公理
    作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反且作用于同一直线上，如图1.2所示。
     
    公理1揭示了作用于物体上最简单的力系平衡时所必须满足的条件。对刚体，这个条件是必要而充分的；若是变形体，仅为必要条件。
    由公理1可知，力系中的任何力的作用线均与其他力的合力的作用线在同一直线上。
    工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件，称二力构件或二力杆，如图1.3所示。
            
                        图1.2                          图1.3
    公理2  加减平衡力系公理
    在作用于刚体的任意力系上添加或取去任意平衡力系，不改变原力系对刚体的效应。即平衡力系可变大也可变小，这有利于力系的简化，是研究力系等效替换的重要依据。
    推论  力的可传性原理
    作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移至刚体内任意一点，不会改变该力对刚体的作用。
    证明：设力F作用于刚体上的A点，如图1.4（a）所示。沿其作用线任选一点B，欲使力F从A点移至B点，根据加减平衡力系公理，可在B点添加上一对平衡力F1和F2，使F2＝－F1＝F，如图1.4（b）所示。由于力F和F1也是一个平衡力系，故可除去。这样只剩下一个力F2作用于B点，如图1.4（c）所示，显然它与原来作用于A点的力等效，即原来的力F从刚体上的A点沿着它的作用线移至B点。
    力的这种性质称为力的可传性，由此可见，力是滑动矢量。
    应该注意，力不能从一个刚体沿其作用线移至另一个刚体上。
     
    图1.4
    公理3  力的平行四边形法则
    作用于物体某一点的两个力的合力，也作用于同一点上，其大小和方向可由这两个力所组成的平行四边形的对角线来表示。
    设有力 和 作用于刚体上的A点，如图1.5（a）所示，则其合力用矢量式表示为
     
     
    图1.5
    即合力等于两个分力的矢量和（或几何和）。此式反映了力的方向性特征，应区别矢量相加与数量相加的不同，合力必须用平行四边形法则确定。
    合力也可用作力三角形的方法确定，如图1.5（b）、（c）所示。力三角形的两个边分别为力 和 ，第三边即代表合力 ，而合力的作用点仍在A点。
    公理3是复杂力系简化的重要基础。
    推论  三力平衡汇交定理
    作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三个力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。
     
    图1.6
    证明：如图1.6所示，在刚体A、B、C三点上作用有互相平衡的力 、 、 。按刚体上力的可传性，将 和 移至汇交点O，由力的平行四边形法则求得其合力 ，则力 必与 平衡。再由二力平衡条件可知，力 的作用线必与合力 的作用线重合。因此，力 的作用线也在力 和 所组成的平行四边形平面里。于是定理得证。
    有时用此定理来确定第三个力作用线的方位较为方便。
    公理4  作用和反作用定律
    两物体间相互作用的力总是同时存在，大小相等、方向相反、沿同一直线，分别作用于两个物体上。这个公理概括了物体间相互作用的关系，表明作用力和反作用力总是成对出现的。已知作用力就可知反作用力。
    公理4是分析物体和物体系统时必须遵循的原则。需要强调的是，作用力和反作用力不是一对平衡力。
    公理5  刚化原理
    变形体在某一力系作用下平衡，若将它刚化成刚体，其平衡状态保持不变。
    这个公理提供了把变形体看作刚体模型的必要条件。也就是说，处于平衡状态的变形体，我们总可以把它视为刚体来研究；而处于平衡的刚体，变成变形体后就不一定能平衡。
    当我们的研究对象里有变形体时（如柔性体约束），常常用到公理5。
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  1. 静 力 学
    第一章  静力学基本概念和物体的受力分析 3
    第一节  静力学基本概念 3
    第二节  静力学公理 4
    第三节  约束和约束力 6
    第四节  物体的受力分析及受力图 9
    小  结 14
    思考题 14
    习  题 15
    第二章  平面汇交力系 17
    第一节  平面汇交力系合成与平衡的几何法 17
    第二节  力的分解与力在坐标轴上的投影 20
    第三节  平面汇交力系合成及平衡的解析法 21
    小  结 24
    思考题 24
    习  题 25
    第三章  力矩与平面力偶理论 28
    第一节  平面力对点之矩 28
    第二节  力偶和力偶矩•平面力偶系的合成与平衡 29
    小  结 32
    思考题 33
    习  题 34
    第四章  平面一般力系 36
    第一节  平面一般力系向已知点的简化•主矢与主矩 36
    第二节  平面一般力系的平衡条件和平衡方程 42
    第三节  物体系的平衡•静定和静不定问题 46
    第四节  考虑摩擦的平衡问题 50
    小  结 54
    思考题 55
    习  题 56
    第五章  空间力系 63
    第一节  力对点之矩与力对轴之矩 63
    第二节  空间一般力系的简化及结果分析 66
    第三节  空间力系的平衡条件及平衡方程 68
    第四节  重  心 72
    小  结 75
    思考题 76
    习  题 77
    材料力学
    第六章  材料力学概述 81
    第一节  材料力学的任务 81
    第二节  变形固体的基本假设 82
    第三节  杆件变形的基本形式 83
    第七章  拉伸与压缩 84
    第一节  内力•截面法•轴力及轴力图 84
    第二节  应力•拉（压）杆内的应力 86
    第三节  拉（压）杆的变形•胡克定律 91
    第四节  材料在拉伸和压缩时的力学性能 94
    第五节  失效、安全因素和强度计算 99
    *第六节  应力集中的概念 101
    小  结 101
    思考题 103
    习  题 103
    第八章  连接件的实用计算 106
    第一节  剪切的实用计算 106
    第二节  挤压的实用计算 108
    小  结 111
    思考题 111
    习  题 111
    第九章  扭  转 113
    第一节  外力偶矩的计算•扭矩和扭矩图 113
    第二节  纯 剪 切 115
    第三节  圆轴扭转时的应力及强度计算 117
    第四节  圆轴扭转时的变形及刚度计算 122
    小  结 124
    思考题 125
    习  题 125
    第十章  弯曲内力 128
    第一节  弯曲的概念 128
    第二节  梁的计算简图 129
    第三节  梁横截面上的内力 131
    第四节  剪力方程和弯矩方程•剪力图和弯矩图 134
    第五节  载荷集度、剪力和弯矩间的关系及其应用 137
    小  结 139
    思考题 140
    习  题 140
    第十一章  弯曲应力 143
    第一节  梁的纯弯曲 143
    第二节  纯弯曲时梁横截面上的正应力 144
    第三节  惯性矩的计算•平行移轴公式 148
    第四节  梁的切应力 153
    第五节  弯曲正应力的强度计算 154
    第六节  提高梁弯曲强度的措施 158
    小  结 161
    思考题 162
    习  题 162
    第十二章  弯曲变形 167
    第一节  梁的变形 167
    第二节  用积分法求梁的变形 170
    第三节  用叠加法求梁的变形 174
    第四节  梁的刚度计算及提高弯曲刚度的措施 178
    *第五节  简单静不定梁 181
    小  结 183
    思考题 184
    习  题 184
    第十三章  应力状态分析与强度理论 189
    第一节  应力状态的基本概念 189
    第二节  平面应力状态分析 191
    第三节  三向应力状态简介 198
    第四节  广义胡克定律 199
    第五节  强度理论及其应用 201
    小  结 206
    思考题 207
    习  题 207
    第十四章  压杆稳定 211
    第一节  压杆稳定的概念 211
    第二节  理想压杆临界载荷的欧拉公式 212
    第三节  临界应力 215
    第四节  压杆的稳定性计算 218
    第五节  提高压杆稳定的措施 221
    小  结 222
    思考题 222
    习  题 222
    第十五章  动载荷 227
    第一节  构件有加速度时的应力计算 227
    第二节  构件受冲击时的应力和变形 231
    小  结 236
    思考题 237
    习  题 237
    附录  型钢表 240
    习题参考答案 258
    参考文献 267
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