工程力学第2版_张斌陈德俊编.pdf

书 书 书内 容 提 要本书为普通高等教育“十二五”规划教材（高职高专教育）。本书分为两部分，四篇，2 4章，第一部分中静力学篇包括静力学基础、平面汇交力系、力矩与力偶、平面任意力系、摩擦、空间力系、重心与形心，运动学篇包括点的曲线运动、刚体的基本运动、点的会成运动、刚体的平面运动，动力学篇包括质点动力学基本方程、刚体绕定轴转动的动力学基本方程、动静法、动能定理、动量定理、机械振动基础；第二部分中材料力学篇包括轴向拉伸和压缩，剪切和挤压，圆轴的扭转，梁的弯曲，应力状态、强度理论及组合变形时的强度计算，压杆稳定，综合练习题；附录部分为型钢规格表。此外，每章末都附有小结并给出了题量、难度适当的习题，书后给出了部分习题答案，便于教学与自学。本书可作为高职高专院校电厂热能动力装置专业、发电厂及电力系统专业、高压输配电专业、供用电专业的教材，也可作为土建类、水利类专业的教材，还可作为相关工程技术人员的参考用书。图书在版编目（C I P）数据 工程力学/张斌，陈德俊主编.2版.北京：中国电力出版社，2 0 1 1.7 普通高等教育“十二五”规划教材.高职高专教育 I SBN9 7 8 7 5 1 2 3 1 9 5 0 9.工.张陈.工程力学高等职业教育教材.TB 1 2 中国版本图书馆C I P数据核字（2 0 1 1）第1 5 0 4 6 6号中国电力出版社出版、发行（北京市东城区北京站西街1 9号 1 0 0 0 0 5 h t t p：/www.c e p p.s g c c.c om.c n）汇鑫印务有限公司印刷各地新华书店经售*2 0 0 8年1 1月第一版2 0 1 1年9月第二版 2 0 1 1年9月北京第二次印刷7 8 7毫米1 0 9 2毫米 1 6开本 2 2印张 5 3 4千字定价3 7.5 0元敬 告 读 者本书封面贴有防伪标签，加热后中心图案消失本书如有印装质量问题，我社发行部负责退换版 权 专 有翻 印 必 究本书是一本适用性强、实用性好、贴近现场实际、可以满足教学要求的好教材。随着高等教育管理体制改革的深入和高等教育规模的扩大，高等职业教育蓬勃发展。本书是根据高等职业技术教育发展的要求及读者使用第一版教材后提出的建议而进行修订的。修订后仍保持了第一版教材的特点，即内容精练简明、突出应用、联系实际、方便教学、实用性强等。本次修订对各章的部分例题进行了替换和更新，对部分章节进行了删减，对重要的部分进行了重点阐明和论述，以便更加结合工程实际状况。并且每章末都附有小结并给出了题量、难度适当的习题，书后给出了习题答案，这样即方便教学又利于自学。本书由西安电力高等专科学校张斌、河南电力技师学院陈德俊担任主编。张斌编写了第一五章、第八十五章，陈德俊编写了第十八二十四章及附录，党宏伟（西安电力高等专科学校）编写了第六七章、第十六十七章。张斌负责全书的统稿。西北工业大学教授、博士生导师韩小平担任本书主审，并提出了许多宝贵的意见。同时本书还参考了许多专家学者的文献资料。在此一并致谢。限于编者水平，书中难免存在一些不妥之处，恳请读者批评指正。编 者2 0 1 1年5月本教材是为了适应电力类高职、高专学校教学需要，考虑到高职、高专学校学生的实际水平和培养目标，根据多年来的教学实践，并依照全国高职、高专学校“工程力学教学大纲”编写的。可作为电厂热能动力装置专业（1 0 8学时）工程力学通用教材。可作为发电厂及电力系统专业、高压输配电专业、供用电专业的教学用书和工程技术人员的参考书。本书内容包括两大部分：理论力学和材料力学。理论力学由静力学、运动学和动力学三部分组成。材料力学包括杆件的基本变形（拉伸和压缩、剪切和挤压、扭转、弯曲），应力状态和强度理论，杆件的组合变形，压杆稳定等部分。为了提高学用结合能力，培养综合分析和解决问题的能力，我们在最后一章增加了综合练习。本书在阐述工程力学基本原理的基础上，注意从工程实际提出问题，重点介绍了工程力学的基本概念、基本理论和基本计算方法。并尽可能结合电力生产实际，选择了较多的应用型例题，并详细介绍了分析问题、解决问题的思路和方法。每章末都附有小结并给出了题量、难度适当的习题，书后给出了习题答案，这样既方便教学又利于自学。本教材理论力学部分由西安电力高等专科学校张斌编写；材料力学部分由河南电力技师学院陈德俊编写。由张斌负责全书的统稿，修改和定稿。全书由西北工业大学教授、博士生导师韩小平主审。在本书的编写过程中，西安电力高等专科学校退休教师夏成炎、刘明远、陶春然、李赋荣、吴绍莲等同志提供了大量编写素材并提出了许多宝贵意见。在此一并表示衷心感谢。限于编者水平，书中难免存在一些不妥之处，恳请读者批评指正。编 者2 0 0 8年6月前言第一版前言第一篇 静 力 学第一章 静力学基础2 第一节 静力学基本概念2 第二节 静力学基本公理3 第三节 约束与约束反力6 第四节 受力分析与受力图9 小结1 2 思考题与习题1 3第二章 平面汇交力系1 6 第一节 平面汇交力系合成与平衡的几何法1 6 第二节 平面汇交力系合成与平衡的解析法1 9 小结2 3 思考题与习题2 4第三章 力矩与力偶2 7 第一节 力矩的概念和计算2 7 第二节 合力矩定理2 9 第三节 力偶的概念3 0 第四节 力偶的基本性质3 0 第五节 平面力偶系的合成与平衡3 2 小结3 4 思考题与习题3 4第四章 平面任意力系3 8 第一节 力的平移定理3 8 第二节 平面任意力系向已知点简化3 9 第三节 平面任意力系的平衡方程4 3 第四节 物体系统的平衡、静定和静不定问题的概念4 8 小结5 2 思考题与习题5 2第五章 摩擦5 7 第一节 滑动摩擦5 7 第二节 摩擦角和自锁5 9 第三节 考虑摩擦时的平衡问题6 1 第四节 滚动摩擦的概念6 3 小结6 5 思考题与习题6 6第六章 空间力系7 0 第一节 垂直汇交三力的合成，力沿空间直角坐标轴的分解和投影7 1 第二节 空间汇交力系的合成与平衡方程7 3 第三节 力对轴之矩7 5 第四节 空间任意力系的平衡方程7 7 小结7 8 思考题与习题7 9第七章 重心与形心8 3 第一节 平行力系中心8 3 第二节 重心和形心8 5 第三节 物体重心位置的求法8 6 小结9 0 思考题与习题9 1第二篇 运 动 学第八章 点的曲线运动9 3 第一节 用自然法研究点的曲线运动9 4 第二节 用直角坐标法研究点的曲线运动9 8 小结1 0 2 思考题与习题1 0 3第九章 刚体的基本运动1 0 5 第一节 刚体的平行移动1 0 5 第二节 刚体的定轴转动1 0 6 第三节 转动刚体上各点的速度和加速度1 0 9 小结1 1 2 思考题与习题1 1 3第十章 点的合成运动1 1 6 第一节 绝对运动、相对运动和牵连运动1 1 6 第二节 速度合成定理1 1 7 小结1 2 1 思考题与习题1 2 2第十一章 刚体的平面运动1 2 5 第一节 平面运动的概念1 2 5 第二节 平面运动分解为平动和转动1 2 6 第三节 平面图形上各点的速度1 2 7 第四节 瞬时速度中心1 2 9 小结1 3 2 思考题与习题1 3 3第三篇 动 力 学第十二章 质点动力学基本方程1 3 8 第一节 动力学基本定律1 3 8 第二节 质点运动微分方程1 4 0 第三节 质点动力学两类问题1 4 1 小结1 4 5 思考题与习题1 4 5第十三章 刚体绕定轴转动的动力学基本方程1 4 8 第一节 质点系的质心、外力与内力1 4 8 第二节 刚体绕定轴转动的动力学基本方程1 4 9 第三节 转动惯量1 5 0 第四节 刚体绕定轴转动的动力学基本方程的应用1 5 3 小结1 5 7 思考题与习题1 5 7第十四章 动静法1 6 0 第一节 质点的惯性力和达朗伯原理1 6 0 第二节 质点系的达朗伯原理1 6 2 第三节 刚体惯性力系的简化1 6 3 第四节 转子的静平衡和动平衡1 6 7 小结1 6 9 思考题与习题1 6 9第十五章 动能定理1 7 2 第一节 力的功1 7 2 第二节 功率、机械效率1 7 7 第三节 质点动能定理1 7 8 第四节 质点系动能定理1 8 0 小结1 8 5 思考题与习题1 8 6第十六章 动量定理1 8 9 第一节 质点动量定理1 8 9 第二节 质点系动量定理1 9 2 第三节 质心运动定理1 9 6 小结1 9 7 思考题与习题1 9 8第十七章 机械振动基础2 0 0 第一节 质点的自由振动2 0 0 第二节 阻尼对自由振动的影响 衰减振动2 0 5 第三节 强迫振动2 0 6 第四节 隔振与减振概念2 1 0 小结2 1 1 思考题与习题2 1 2第四篇 材 料 力 学第十八章 轴向拉伸和压缩2 1 5 第一节 轴向拉伸和压缩的概念2 1 5 第二节 拉（压）杆横截面上的内力和应力2 1 5 第三节 斜截面上的应力分析2 2 0 第四节 拉（压）杆的变形和胡克定律2 2 1 第五节 材料在拉伸和压缩时的力学性能2 2 4 第六节 拉（压）杆的强度计算2 2 7 第七节 轴向拉伸（压缩）杆的静不定问题2 3 0 第八节 应力集中的概念2 3 3 小结2 3 4 思考题与习题2 3 4第十九章 剪切和挤压2 3 9 第一节 剪切的实用计算2 3 9 第二节 挤压的实用计算2 4 1 第三节 剪切胡克定律2 4 3 小结2 4 4 思考题与习题2 4 4第二十章 圆轴的扭转2 4 7 第一节 扭转的概念2 4 7 第二节 圆轴扭转时横截面上的内力2 4 7 第三节 圆轴扭转时横截面上的应力2 4 9 第四节 圆轴扭转时的强度计算2 5 3 第五节 圆轴扭转时的变形和刚度计算2 5 6 小结2 5 9 思考题与习题2 6 0第二十一章 梁的弯曲2 6 2 第一节 梁弯曲的概念2 6 2 第二节 梁弯曲时横截面上的内力2 6 2 第三节 梁纯弯曲时横截面上的正应力2 7 1 第四节 梁弯曲时的强度计算2 7 5 第五节 提高梁抗弯能力的措施2 7 9 第六节 梁的变形及刚度计算2 8 2 小结2 8 5 思考题与习题2 8 6第二十二章 应力状态、强度理论及组合变形时的强度计算2 9 1 第一节 应力状态2 9 1 第二节 强度理论2 9 6 第三节 组合变形时的强度计算3 0 0 小结3 0 7 思考题与习题3 0 8第二十三章 压杆稳定3 1 2 第一节 压杆稳定的概念3 1 2 第二节 确定临界力的欧拉公式3 1 3 第三节 临界应力、欧拉公式的适用范围及经验公式3 1 3 第四节 压杆稳定计算3 1 5 第五节 提高压杆稳定性的措施3 1 7 小结3 1 9 思考题与习题3 1 9第二十四章 综合练习题3 2 1 第一节 联轴器的强度计算3 2 1 第二节 传动轴的强度计算3 2 1 第三节 结构的强度和稳定性计算3 2 2 第四节 起重机强度计算3 2 3附录 型钢规格表3 2 5部分习题答案3 3 2参考文献3 4 0书 书 书一、理论力学的研究方法及内容理论力学是研究机械运动的一般性规律的科学，具有一定的研究方法。所谓机械运动，是指物体在空间的位置发生的变化。例如，发电机、电动机、汽轮机绕定轴的转动，星球的运动，车辆的行驶等，这些物体的宏观运动都是机械运动。研究方法：始于实践 抽象化（公理化）建亡力学模型 数学演绎 得出结论 回到实践证明。为了便于研究，理论力学通常分为三部分，即静力学、运动学和动力学。静力学：研究力系的简化（合成）及平衡条件。运动学：从几何学的观点研究物体运动的运动学指标（运动方程、速度、加速度）而不考虑引起运动的物理原因。动力学：研究物体的受力及受力后所产生的运动之间的关系。二、学习理论力学的目的理论力学是一门理论性较强的技术基础课，是很多后续课程及专业课程的重要基础。例如，材料力学、机械设计、结构力学、流体力学、汽轮机等一系列后续课程都要以理论力学为基础。目前，我国火力发电设备正向大容量、高参数、集中控制机组方向发展，对技术要求越来