工程力学

王元勋

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 什么是工程力学
    • 1.2 力学与工程
    • 1.3 学科分类
    • 1.4 基本概念
    • 1.5 基本方法
    • 1.6 章节测验
  • 2 刚体静力学基本概念与理论
    • 2.1 力
      • 2.1.1 刚体、刚体静力学
      • 2.1.2 力的概念
      • 2.1.3 力的合成
      • 2.1.4 力的合成实例
      • 2.1.5 二力平衡公理
    • 2.2 力偶
      • 2.2.1 力偶、力偶矩
      • 2.2.2 力偶的合成
    • 2.3 约束与约束反力
      • 2.3.1 约束与约束力
      • 2.3.2 可确定约束力方向的约束
      • 2.3.3 可确定约束力作用线的约束
      • 2.3.4 可确定作用点的约束
      • 2.3.5 几种常见约束
    • 2.4 受力图
      • 2.4.1 受力图
      • 2.4.2 受力图实例一
      • 2.4.3 受力图实例二
      • 2.4.4 受力图实例三
      • 2.4.5 画受力图步骤
    • 2.5 平面力系的平衡条件
      • 2.5.1 力的平移定理
      • 2.5.2 力对点之矩
      • 2.5.3 平面一般力系的简化
      • 2.5.4 平面力系简化实例
      • 2.5.5 平面力系的平衡条件
      • 2.5.6 力的两个推论
    • 2.6 章节测验
  • 3 静力平衡问题
    • 3.1 平面力系的平衡问题
      • 3.1.1 静力平衡问题
      • 3.1.2 平面力系平衡问题的分析方法
      • 3.1.3 静不定问题的概念
    • 3.2 含摩擦的平衡问题
    • 3.3 平面桁架
      • 3.3.1 平面桁架
      • 3.3.2 节点法
      • 3.3.3 截面法
    • 3.4 空间力系的平衡问题
      • 3.4.1 力在空间坐标轴上的投影
      • 3.4.2 力对轴之矩
      • 3.4.3 力对点之矩与力对轴之矩的关系
      • 3.4.4 空间力系的平衡方程
      • 3.4.5 空间力系平衡问题求解
    • 3.5 章节测验
  • 4 变形体静力学基础
    • 4.1 变形体静力学的一般分析方法
    • 4.2 基本假设
    • 4.3 内力、截面法
      • 4.3.1 内力
      • 4.3.2 截面法
    • 4.4 杆件的基本变形
    • 4.5 杆的轴向拉伸和压缩
      • 4.5.1 理论推导
      • 4.5.2 杆的轴向拉伸和压缩实例
    • 4.6 一点的应力和应变
      • 4.6.1 一点的应力
      • 4.6.2 一点的应变
    • 4.7 变形体静力学分析
    • 4.8 应力集中的概念
    • 4.9 章节测验
  • 5 材料的力学性能
    • 5.1 概述
    • 5.2 低碳钢拉伸应力—应变曲线
      • 5.2.1 低碳钢拉伸应力应变曲线
      • 5.2.2 材料的力学性能指标
    • 5.3 不同材料拉伸压缩时的机械性能
      • 5.3.1 不同材料拉伸的力学性能
      • 5.3.2 不同材料压缩的力学性能
      • 5.3.3 泊松比
    • 5.4 真应力、真应变
    • 5.5 章节测验
  • 6 强度与连接设计
    • 6.1 强度条件和安全系数
    • 6.2 拉压杆件的强度设计
    • 6.3 剪切及其实用计算
      • 6.3.1 工程中剪切问题的特点
      • 6.3.2 剪切的实用强度计算
    • 6.4 挤压及其实用计算
      • 6.4.1 工程中挤压问题的特点
      • 6.4.2 挤压的实用强度计算
    • 6.5 连接件的强度设计
    • 6.6 章节测验
  • 7 流体力、容器
    • 7.1 流体的特征
    • 7.2 静止流体中的压强
      • 7.2.1 流体静压强
      • 7.2.2 静止流体内任一点的压强
    • 7.3 作用在壁面上的流体力
      • 7.3.1 静止流体作用于平壁面上的压力
      • 7.3.2 静止流体作用于曲壁面上的压力
    • 7.4 薄壁容器
      • 7.4.1 圆筒形薄壁压力容器的应力
      • 7.4.2 球形薄壁压力容器的应力
      • 7.4.3 强度条件
    • 7.5 章节测验
  • 8 圆轴的扭转
    • 8.1 扭转的概念和实例
    • 8.2 扭矩与扭矩图
    • 8.3 圆轴扭转时的应力和变形
      • 8.3.1 圆轴扭转的应力公式
      • 8.3.2 扭转圆轴任一点的应力状态
      • 8.3.3 圆轴的扭转变形
    • 8.4 圆轴扭转的强度设计
      • 8.4.1 强度条件和刚度条件
      • 8.4.2 强度和刚度计算
      • 8.4.3 静不定问题
    • 8.5 章节测验
  • 9 梁的平面弯曲
    • 9.1 前言
    • 9.2 用截面法作梁的内力图
    • 9.3 利用平衡微分方程作梁的内力图
      • 9.3.1 梁的平衡微分方程
      • 9.3.2 剪力图、弯矩图的简捷画法
    • 9.4 梁的应力与强度条件
      • 9.4.1 变形几何分析
      • 9.4.2 材料的物理关系
      • 9.4.3 静力平衡条件
      • 9.4.4 平面弯曲时的最大正应力公式及强度条件
      • 9.4.5 矩形截面梁横截面上的切应力
    • 9.5 梁的变形
      • 9.5.1 梁的挠度和转角
      • 9.5.2 梁的挠曲线微分方程
      • 9.5.3 用积分法求梁的变形
      • 9.5.4 弯曲静不定问题
    • 9.6 章节测验
  • 10 应力状态、强度理论与组合变形
    • 10.1 应力状态
      • 10.1.1 平面应力状态的一般分析
      • 10.1.2 极限应力与主应力
      • 10.1.3 广义胡可定理
      • 10.1.4 变形比能
    • 10.2 强度理论简介
      • 10.2.1 引言
      • 10.2.2 关于破坏的强度理论
      • 10.2.3 关于屈服的强度理论
      • 10.2.4 强度理论应用
    • 10.3 组合变形
      • 10.3.1 引言
      • 10.3.2 拉(压)弯组合变形
      • 10.3.3 弯扭组合变形
    • 10.4 章节测验
  • 11 阅读
    • 11.1 阅读
  • 12 调查问卷
    • 12.1 调查问卷
含摩擦的平衡问题



静滑动摩擦

磨擦是二物体接触表面间有相对运动(或运动趋势)时的阻碍作用。二物体接触表面间有相对滑动(或滑动趋势)时的阻碍作用,称为滑动摩擦;二物体接触表面间有相对滚动(或滚动趋势)时的阻碍作用,称为滚动摩擦。与滚动摩擦相比,滑动摩擦的阻碍作用大得多,故在此仅讨论滑动摩擦。二物体接触表面间有相对滑动时的阻碍作用,称为动滑动摩擦;二物体接触表面间只有相对滑动趋势而并未发生滑动时的阻碍作用,称为静滑动摩擦

临界状态下接触面间的最大静(滑动)摩擦力与法向反力的大小成正比,即

 Fmax=f·FN         

式中f是静滑动摩擦系数,FN是接触面间的法向反力摩擦力沿接触面切向且指向与运动趋势相反的方向     

 摩擦系数 f与二接触面材料和润滑情况有关,与接触面积无关。下表列出了若干常用参考值。



含摩擦的平衡问题的分析方法


考虑摩擦时的平衡问题有如下特点:

1)问题中含有可能发生相对滑动的摩擦面。

 2)受力图中应包括摩擦力,摩擦力沿滑动面切向,指向与物体运动趋势相反。

 3)二物体接触面间的摩擦力,也是相互作用的作用力与反作用力。

 4)考虑可能发生滑动的临界状态,并由此判断摩擦力指向。

 5)列平衡方程求解时,有补充方程Fmax=f· FNFN为滑动接触面上的法向反力。

因此,讨论含摩擦的平衡问题时,应当注意分析将要发生滑动的临界状态。