普通高等教育“十一五”国家级规划教材·国家首批材料力学精品课程主讲教材:新编材料力学(第2版)

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张少实 编
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出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111276517
版次:2
商品编码:10059393
品牌:机工出版
包装:平装
开本:16开
出版时间:2010-01-01
用纸:胶版纸
页数:374
字数:469000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  本书是“国家工科力学基础课程教学基地”建设项目的研究成果之一,是“十一五”国家规划教材,是“哈尔滨工业大学‘十一五’教材规划”中的重点教材。本书编写过程中,充分注意到后续课程以及当代工程设计思想、理念与方法的深刻变革;刻意追求加强与适当拓宽基础,强化应力与应变分析主线,突出力学、几何、物理三大方程,向当代前沿开设窗口与接口等总体目标。本书在内容、体系、结构与问题表述上均有较大的创新。
  全书包括绪论、应力状态分析、应变状态分析、材料的力学性能与应力应变关系、轴向拉压、扭转、弯曲、组合内力时杆件应力计算、能量原理、超静定结构、材料失效及强度理论、杆件的强度与刚度计算、联接、弹塑性变形与极限载荷分析、疲劳与断裂、压杆稳定等16章。
  本书可作为高等工科院校本科各专业教材,亦可作为有关工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

第2版前言
第1版前言
第1章 绪论
1.1 强度 刚度 稳定性
1.2 变形固体及其基本假设
1.3 外力及其分类
1.4 变形与位移

第2章 应力状态分析
2.1 内力
2.2 应力的概念 正应力与切应力
2.3 一点的应力状态 切应力互等定律
2.4 二向应力状态分析 解析法
2.5 二向应力状态分析 图解法
2.6 三向应力状态分析
2.7 微体平衡
习题

第3章 应变状态分析
3.1 应变概念 线应变与切应变
3.2 位移与应变的关系 几何方程
3.3 应变协调条件 相容方程
3.4 平面应变状态分析
习题

第4章 材料的力学性能 应力应变关系
4.1 材料的力学性能与基本试验
4.2 轴向拉伸和压缩试验
4.3 常见工程材料的应力-应变曲线
4.4 应力松弛与蠕变
4.5 各向同性材料的广义胡克定律
4.6 应变能
4.7 各向同性材料弹性常数间的关系
4.8 各向异性材料应力-应变关系
习题

第5章 轴向拉压
5.1 轴向拉压杆的内力
5.2 轴向拉压杆的应力
5.3 圣维南原理 应力集中
5.4 轴向拉压杆的变形 变形能
5.5 轴向拉压超静定问题 温度应力 装配应力
5.6 构件受惯性力作用时的应力计算
习题

第6章 扭转
6.1 扭转杆件的内力
6.2 圆轴扭转横截面上的切应力
6.3 圆轴扭转破坏模式的分析
6.4 圆轴扭转变形与变形能
6.5 非圆截面杆扭转
6.6 薄壁杆的自由扭转 剪力流
习题

第7章 弯曲
7.1 梁的内力 剪力与弯矩
7.2 剪力图与弯矩图
7.3 载荷、剪力及弯矩间的关系
7.4 纯弯曲梁的正应力
7.5 有关弯曲的讨论
7.6 弯曲切应力
7.7 开口薄壁非对称截面梁的弯曲 弯曲中心
7.8 梁的弹性弯曲变形 弹性曲线微分方程
7.9 直接积分求梁的变形
7.10 叠加原理与叠加法求变形
7.11 曲杆弯曲
习题

第8章 组合内力时杆件应力计算
8.1 斜弯曲
8.2 偏心拉伸与压缩
8.3 弯曲与扭转
习题

第9章 能量原理
9.1 虚功 杆件内力的虚功
9.2 虚功原理及其对杆件的应用
9.3 莫尔定理
9.4 图形互乘法
9.5 虚功原理应用于小变形固体
9.6 冲击
习题

第10章 超静定结构
10.1 超静定结构的概念及其分析方法
10.2 用力法分析超静定结构
10.3 具有对称与反对称性的超静定结构
10.4 连续梁
习题

第11章 材料失效及强度理论
11.1 常用工程材料的失效模式及强度理论概念
11.2 关于断裂的强度理论
11.3 关于屈服的强度理论
11.4 莫尔强度理论
11.5 强度条件与强度计算
习题

第12章 杆件的强度与刚度计算
12.1 强度计算与刚度计算
12.2 轴向拉压杆件的强度计算
12.3 扭转杆件的强度与刚度计算
12.4 弯曲杆件的强度与刚度计算
12.5 组合内力时杆件的强度与刚度计算
12.6 提高杆件强度与刚度的一些措施
习题

第13章 联接
13.1 工程中常见的联接结构
13.2 剪切实用计算
13.3 挤压实用计算
13.4 焊缝与胶粘接缝的实用计算
习题

第14章 弹塑性变形与极限载荷分析
14.1 弹塑性变形与极限载荷法概念
14.2 应力-应变关系曲线的简化
14.3 超静定桁架的极限载荷
14.4 圆轴的弹塑性扭转 残余应力
14.5 梁的弹塑性弯曲 塑性铰
习题

第15章 疲劳与断裂
15.1 交变应力及其描述
15.2 疲劳的概念与材料的疲劳极限
15.3 影响疲劳极限的主要因素
15.4 疲劳强度计算
15.5 变幅交变应力下构件的疲劳强度计算
15.6 疲劳裂纹扩展与构件的疲劳寿命
15.7 提高构件疲劳强度的措施
习题

第16章 压杆稳定
16.1 压杆稳定性概念
16.2 确定临界力的静力法 欧拉公式
16.3 超过比例极限压杆临界力的计算
16.4 关于压杆稳定性的进一步讨论
16.5 中心加载压杆稳定性计算
习题
附录
附录A 截面的几何性质
附录B 型钢表(CB/T 706—2008)
附录C 部分习题答案
参考文献

精彩书摘

  (1)连续性假设假设变形固体在其整个体积内,连续地、毫无空隙地被构成该固体的物质所充满,即变形固体内的介质是连续介质。这样,在材料力学中就可以引入无穷小概念并能运用数学中的微分、积分等分析方法。
  (2)均匀性假设假设变形固体内各个质点(或各个部分)物质的性质都是相同的。这就是说,从变形固体内任意切取一体积单元,其物质的性质与所切取的部位、切取的大小无关。譬如材料的弹性模量(是我们在物理学中早就熟悉的),由于有了均匀性假设,那么它对变形固体内任何一点都具有相同的数值。
  (3)各向同性假设假设变形固体内每一点处,沿任何方向物质的性质都是相同的。这样,若在变形固体内切取一体积单元,其物质的性质与该单元在变形固体内的方位无关,这种性质称为各向同性。具有各向同性的物体称为各向同性体,否则称为各向异性体。
  从微观或细观的角度来说,制成变形固体的任何材料都是不连续、不均匀和各向异性的。例如工程中常用的金属材料,其内部总是存在诸如砂眼、气孔等各种缺陷;即便是没有缺陷,组成物质的分子、原子问还会有空隙,因而是不连续的。钢材是由铁、碳等元素组成,不同元素其性质不同,因而钢材是不均匀的。金属中包含着许许多多且排列错综复杂的晶体,就每个晶体来说,不同方向性质是不相同的,晶体是各向异性的。但是,由于是从宏观的、统计的角度来研究变形固体的力学行为,因而完全可以把变形固体假设成连续的、均匀的各向同性体。
  需要说明的是,由于所面临的问题和研究的对象不同,在某种情况下不得不放弃其中某一个或某几个假设。譬如,近些年来高技术领域中广泛使用的纤维增强复合材料,是由纤维、基体和界面相复合而成。对于这类材料,即使是从宏观、统计的角度来研究,纤维、基体和界面的性质也是完全不同的;顺着纤维方向和垂直纤维方向的力学行为也是大不相同的。这样,在复合材料力学学科中,就需放弃均匀性假设和各向同性假设,把复合材料制成的变形固体视为非均匀的各向异性体。

前言/序言

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《新编材料力学(第2版)》图书简介 课程背景与教材定位 材料力学,作为一门连接基础科学与工程实践的桥梁学科,是机械类、土木类、航空航天类、材料类等众多工程技术领域不可或缺的核心基础课程。它研究固体材料在各种外力作用下的应力、应变、变形以及强度、刚度和稳定性问题,是解决工程实际中结构设计、材料选择、失效分析等关键技术问题的理论基础。 《新编材料力学(第2版)》是在“十一五”国家级规划教材、国家首批材料力学精品课程主讲教材《新编材料力学》成功的基础上,根据当前高等教育教学改革和学科发展的最新要求,以及广大师生在使用第一版教材过程中提出的宝贵意见和建议,经过全面修订和升级而成的。本书继续以培养学生的工程思维、解决实际工程问题的能力为导向,力求在理论深度、工程应用、教学方法和时代特色等方面实现新的突破。 教材特色与创新之处 本书在继承第一版教材严谨、系统、注重应用的优良传统的同时,重点突出了以下几个方面的特色和创新: 1. 系统性与完整性: 全面覆盖材料力学的基础理论知识,从最基本的概念(如应力、应变)出发,循序渐进地讲解杆件的轴向、扭转、弯曲以及组合变形等内容,并深入探讨了构件的强度、刚度和稳定性问题。同时,针对工程实际中常见的复杂情况,增加了应力集中、疲劳、断裂等现代材料力学的重要研究方向的介绍,力求使读者建立起完整的材料力学知识体系。 2. 工程应用导向: 本教材始终将理论知识与工程实践紧密结合。在每一章的理论讲解之后,都配有大量贴近工程实际的算例和习题。这些算例不仅是对所学知识的巩固,更是引导学生理解理论如何应用于解决实际工程问题。习题的设计也兼顾了基础性、综合性和创新性,旨在培养学生的分析问题和解决问题的能力。特别是,新增了大量来自桥梁、建筑、机械设备、航空航天等领域的典型工程案例分析,让学生在学习理论的同时,能够直观地感受到材料力学在工程设计中的重要作用。 3. 现代化教学理念的体现: 直观性与可视化: 针对材料力学抽象的力学概念和复杂的变形过程,本版教材在插图和图示方面进行了大力优化。采用大量精美的三维示意图、动画模拟的原理图以及实际工程中的照片,直观地展示应力分布、变形状态和破坏形态,帮助学生建立空间想象能力,克服对抽象概念的理解困难。 计算方法的现代更新: 在保持经典解析方法的同时,教材积极引入了数值计算方法(如有限元分析的初步概念)的介绍,使学生了解现代工程分析工具的强大能力,为后续学习更高级的工程分析课程打下基础。 强调设计理念: 将材料力学的学习上升到工程设计的高度,引导学生理解设计过程中的安全性、经济性和可靠性等综合考虑因素,培养学生作为工程师的责任感和使命感。 4. 内容更新与时俱进: 新增或强化内容: 针对现代工程实践对材料性能和结构行为提出更高要求,新增了对复合材料力学行为的初步探讨、高强度钢和先进高分子材料在工程中的应用案例,以及与结构健康监测相关的基础性内容。 优化章节结构: 根据教学实践反馈,对部分章节的顺序和内容组织进行了微调,使知识体系更加流畅,逻辑性更强。例如,将某些相对独立的理论内容整合,或将应用性更强的案例提前,以激发学生的学习兴趣。 符合最新规范和标准(适度): 教材在引用工程实例和进行数值计算时,会适度参考国家相关工程设计规范和标准,以保证其工程应用的准确性和前沿性。 5. 结构清晰,语言精炼: 全书结构严谨,逻辑清晰,重点突出。采用规范的术语和科学的表达方式,语言生动、简洁、易于理解。为了方便读者学习,每章都设有“本章小结”,帮助读者梳理知识要点。 教材内容概述 本书共分为十六个章节,涵盖了材料力学的所有核心内容: 第一章 绪论: 介绍材料力学的研究对象、基本概念、基本假设以及它在工程中的重要地位和作用。 第二章 杆件的轴向载荷: 详细讲解轴向拉伸和压缩时杆件的应力、应变和变形,以及杆件的强度和刚度条件。 第三章 扭转: 深入分析圆截面杆件的扭转问题,包括应力、应变和角度变形,并介绍薄壁杆件的扭转。 第四章 梁的弯曲内力: 阐述梁的内力(剪力、弯矩)的概念、计算方法及它们与外力之间的关系,并绘制剪力图和弯矩图。 第五章 梁的弯曲应力: 重点讲解梁在弯曲作用下的正应力(弯曲应力)和剪应力(剪切应力),并推导其计算公式。 第六章 梁的弯曲变形: 研究梁在弯曲作用下的挠度和转角,以及它们与剪力和弯矩的关系,介绍几种典型受力梁的弯曲变形计算。 第七章 梁的组合变形: 分析梁在弯曲和轴向力、扭转等共同作用下的应力和变形问题。 第八章 应力集中: 介绍在截面突变处和孔洞附近产生的应力集中现象,并讨论其对构件强度的影响。 第九章 压杆的稳定性: 探讨细长压杆在轴向压力作用下可能发生的失稳现象,介绍欧拉公式及其应用。 第十章 材料的疲劳: 讲解材料在交变应力作用下发生疲劳破坏的机理、影响因素和许用应力确定方法。 第十一章 材料的断裂: 介绍脆性断裂和韧性断裂的基本概念,以及断裂韧性等参数。 第十二章 弹性力学初步: 引入平面问题和广义胡克定律,为理解更复杂的应力状态和材料行为打下基础。 第十三章 能量原理: 介绍虚功原理、卡氏定理等能量方法,为解决复杂结构的力学问题提供新的途径。 第十四章 动载荷与应力波: 简要介绍材料在动载荷作用下的力学响应,包括应力波的传播。 第十五章 现代材料力学研究方向概述: 简要介绍非均质材料、复合材料、损伤力学、断裂力学等前沿领域,拓宽学生的视野。 第十六章 典型工程结构分析实例: 结合实际工程项目,对桥梁、高层建筑、机械零部件等进行材料力学分析,展示理论的应用价值。 教学与学习建议 本书适用于高等院校本科机械、土木、材料、航空航天等相关专业的学生学习,也可作为研究生及工程技术人员的参考书。 学习方法: 学习材料力学,关键在于理解基本概念和原理,并能够熟练运用求解问题。建议读者在阅读教材的同时,认真理解例题的解题思路和方法,独立完成课后习题。对于抽象的力学概念,可尝试结合实际生活中的例子进行类比,或利用多媒体教学资源辅助理解。 实践环节: 鼓励学生参与相关的实验课程,如材料力学性能测试、应力分析实验等,将理论知识与实践操作相结合,加深对材料力学行为的认识。 拓展学习: 教材中涉及的现代研究方向,可引导学生在掌握了基础知识后,进一步查阅相关文献,了解该领域的最新进展。 结语 《新编材料力学(第2版)》作为国家级规划教材,始终秉承为国家培养高素质工程技术人才的宗旨,力求成为一本集科学性、系统性、工程性和时代性于一体的优秀教材。我们相信,通过本书的学习,读者将能够深刻理解材料力学的精髓,掌握分析和解决工程实际问题的基本方法,为未来的学习和职业生涯奠定坚实的力学基础。

用户评价

评分

与其他版本对比(虽然我没直接对比,但根据我过去看的其他材料力学书的经验来判断),这本书在“材料本构关系”这一块的处理上显得相对传统。它花了大量篇幅讲解线弹性阶段,这是必须的,但对于现代工程中越来越常见的非线性粘弹性、弹塑性变形的本构模型介绍得比较简略,仅仅停留在基础的屈服准则和一些简单的强化模型的介绍上。在当前制造业向高端化、精密化发展的背景下,对材料行为的精确预测能力变得至关重要。这本书的理论深度停留在确保学生能通过传统考试的水平,但如果一个工科生想要在未来的工作中面对先进复合材料或者高分子材料的复杂应力场分析,这本书提供的理论工具箱可能会显得有些单薄,需要后续补充大量更前沿的专业文献或教材来弥补这方面的不足,感觉它更像是为工业革命初期的机械设计打下坚实基础,而非面向未来几十年工程挑战的蓝图。

评分

装帧质量方面,我得说实话,有点对不起它的身价和“精品课程”的称号。纸张的厚度中规中矩,但印刷的清晰度在一些复杂的应力云图和几何截面图上表现不佳,有些线条边缘处理得不够锐利,看久了眼睛会比较累,尤其是在需要仔细分辨图示中各个受力点的方位时,会造成不必要的困扰。更让我不满意的是,这本书的装订方式,在经常翻阅的情况下,特别是经常需要把书摊平来对照公式时,书脊的受力点非常脆弱,我用了不到一个月,已经能明显感觉到几处地方开始有脱页的趋势了。对于一本需要反复使用的学习资料来说,耐用性是一个非常基本但重要的指标,显然在这本书上,出版方在成本控制上做得太过明显了,使得使用体验大打折扣,这对于一本经常伴随学生度过艰难学习时期的教材来说,实在是不够负责任。

评分

这本书的章节逻辑安排,说实话,个人感觉略显陈旧,那种典型的教科书式结构,从应力应变开始,一步步过渡到材料的本构关系,再到梁的弯曲、扭转这些基本构件的分析。对于我这种已经接触过一些工程软件应用的学习者来说,阅读起来总觉得少了点与实际工程案例的紧密结合。比如,在介绍疲劳和蠕变这些现代材料关注的重点时,理论深度是有的,但缺乏对近年来新材料、新工艺下这些现象的具体案例分析,读起来总像是在看一本五十年前的书。而且,习题部分的设计,虽然数量不少,但很多题目都过于理想化,计算量大,但考察的核心概念变化不大,少了点对非线性、复杂边界条件等实际工程中常见的疑难问题的探讨。我更希望看到一些结合有限元分析思路的例题,能让读者在脑海中建立起理论模型与数值模拟之间的桥梁,但这本教材在这方面做得不够深入,显得有些保守了。

评分

这本书的封面设计倒是挺朴实的,蓝白相间的色调,透着一股严肃的学术气息,跟它“国家级规划教材”的身份很相符。我当初选它,很大程度上是冲着这个名头去的,毕竟“十一五”规划的教材,总归是有一定的权威性和系统性的。拿到书的时候,掂了掂分量,感觉内容应该挺扎实的。内页的排版还算清晰,公式推导和文字解释之间的平衡把握得不错,没有出现那种密密麻麻让人望而生畏的感觉。不过,对于初学者来说,有些章节的跳跃性还是比较大的,比如在讲到一些复杂的应力集中问题时,前置知识的铺垫感觉稍微有点不足,需要读者自己去翻阅之前的章节或者其他参考资料来补全理解的链条。整体而言,作为一本工具书,它的内容覆盖面是很广的,基本上覆盖了材料力学的核心知识体系,对于考研或者基础研究的同学来说,应该是一个合格的参考起点。但是,如果期待它能像某些名师的讲义那样,充满生动的比喻和深入浅出的剖析,那可能会稍微有点失望,它更偏向于标准化的知识传授。

评分

从教学法的角度来看,这本书的叙述语言是极其精准和严谨的,每一个术语的使用都符合国家标准和学术规范,这无疑是优点,确保了知识的准确无误。然而,这种极致的严谨性也带来了另一个问题:阅读体验的枯燥。作者似乎更注重“告诉”读者是什么,而不是“引导”读者去思考为什么。比如,在推导经典的欧拉-伯努利梁理论时,推导过程虽然完整,但缺乏对该理论适用范围、局限性以及背后的物理意义的深入剖析。如果能增加一些“思考题”或者“拓展阅读”的部分,引导读者去质疑和探索公式背后的假设条件,这本书的价值会大大提升。现在它更像一个标准化的知识库,你输入一个问题,它能输出一个标准的答案,但对于培养那种举一反三的工程思维,帮助就不是那么大了,需要读者自己额外付出很多努力去“消化”和“活化”这些理论。

评分

第v2版前言

评分

塑性铰o

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切应力互i等定律

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13.3

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绪论

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P9.5

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2.2

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1.3Y

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变形能

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