內容簡介
《工程力學(土建類)(第2版)》共分為力學基礎(第1、2、3章)、杆件承載能力計算(第4、5、6、7章)、杆件結構受力分析(第8、9、10章)三部分。每章由學習內容、學習要求及學習重點提示、知識講授、學習指導、復習思考題、習題等組成。
《工程力學(土建類)(第2版)》適用於高職院校的水利水電、工業與民用建築、給排水、市政工程、道路橋涵等土建類專業和近土建類專業的工程力學課程的教學,也可作為各土建類工程技術人員的參考用書。
工程力學是土木建築類各專業的一門十分重要的技術基礎課程,主要闡述該課程的重要基礎理論知識和對受力物體及結構進行受力與變形分析的基礎方法。
內頁插圖
目錄
再版前言
前言
主要符號錶
第1章 緒論
1.1 工程力學的研究對象和主要任務
1.2 變形固體的基本假設
1.3 杆件變形的基本形式
學習指導
復習思考題
第2章 工程力學基本知識
2.1 杆件和杆件結構的計算簡圖
2.2 力的相關概念
2.3 靜力學公理
2.4 力在坐標軸上的投影
2.5 力對點之矩
2.6 力偶
2.7 受力圖
學習指導
習題
復習思考題
第3章 力係的閤成與平衡
3.1 概述
3.2 平麵匯交力係的閤成與平衡
3.3 平麵力偶係的閤成與平衡
3.4 平麵一般力係的閤成與平衡
3.5 考慮滑動摩擦時物體的平衡問題
3.6 空間力係簡介
3.7 物體重心與截麵的幾何性質
學習指導
習題
復習思考題
第4章 等截麵直杆的內力分析
4.1 概述
4.2 軸嚮拉壓杆的內力與內力圖
4.3 圓軸扭轉時的內力與內力圖
4.4 平麵彎麯梁的內力與內力圖
4.5 移動荷載作用下簡支梁的彎矩包絡圖
學習指導
習題
復習思考題
第5章 杆件的應力分析與強度計算
5.1 概述
5.2 軸嚮拉伸和壓縮時材料的力學性能
5.3 軸嚮拉壓杆的應力與強度計算
5.4 連接件的實用計算
5.5 圓軸扭轉時的應力與強度計算
5.6 平麵彎麯梁的應力與強度計算
5.7 偏心壓杆的應力分析
5.8 應力狀態與強度理論簡介
學習指導
習題
復習思考題
第6章 杆件的變形計算與剛度校核
6.1 概述
6.2 軸嚮拉壓杆的變形計算
6.3 梁的變形計算和剛度校核
6.4 杆件變形的測量
6.5 彈性結構的互等定理
學習指導
習題
復習思考題
第7章 壓杆穩定
7.1 慨述
7.2 壓杆的臨界力和臨界應力
7.3 壓杆的穩定計算
學習指導
習題
復習思考題
第8章 平麵體係的幾何組成分析
8.1 幾何組成分析中的幾個重要概念
8.2 幾何不變體係的組成規則
8.3 結構的幾何特性
學習指導
習題
復習思考題
第9章 靜定平麵結構的內力和位移計算
9.1 靜定平麵結構的特徵及基本類型
9.2 靜定多跨梁的內力計算
9.3 靜定平麵剛架的內力計算
9.4 靜定平麵桁架的內力計算
9.5 三鉸拱的內力計算
9.6 靜定結構的位移計算
學習指導
習題
復習思考題
第10章 靜不定結構計算方法
10.1 概述
10.2 力法
10.3 位移法
10.4 力矩分配法
10.5 結構計算軟件的應用
學習指導
習題
復習思考題
附錄 型鋼規格錶
參考文獻
精彩書摘
當施加於結構上的荷載不發生劇烈變化時。則該荷載稱為靜力荷載。其中,大小、方嚮和作用位置均不發生變化的荷載稱為靜力恒載;大小和方嚮不變,作用位置會發生改變的荷載稱為靜力移動荷載。例如結構的自重屬於恒載,而在路麵上行駛的車輛的車輪對路麵的壓力屬於靜力移動荷載。
動力荷載則是指突然施加於結構上,會使結構産生振動或發生較大慣性力的荷載。例如動力機械的振動、爆炸的衝擊、地震等荷載都是動力荷載。
工程力學中主要研究靜力荷載對結構的作用。
(3)按荷載的作用範圍,可分為集中荷載和分布荷載。
集中荷載是指其分布麵積(或相互接觸物體的接觸麵)遠小於物體錶麵的荷載。集中荷載通常用大寫英文字母F、W等錶示,其單位為牛(N)或韆牛(kN)。在計算簡圖上將集中荷載的微小作用麵視為一個點。
分布荷載是指連續不斷地作用於結構或結構上某一區域的荷載。分布荷載通常用小寫英文字母q錶示。在結構的計算簡圖上,通常將分布荷載簡化為沿杆件長度分布的綫分布荷載(將麵荷載作用寬度取為1m),且當此分布荷載的大小沿分布長度不變時,稱為均勻分布荷載,否則稱為非均勻分布荷載。分布荷載的單位為牛/米(N/m)或韆牛/米(kN/m)。如圖2.1 所示結構,渡槽自重、槽內水壓力、槽外風壓力等均簡化為分布荷載,槽身對排架的壓力簡化為集中荷載。
此外,溫度改變、結構的支座移動、構造誤差等因素,也可能使結構産生內力和變形。因此,對某些結構而言,這些因素也相當於作用於結構上的特殊荷載。
【例2.1 】為圖2-12(a)所示裝配式單層簡易廠房的某平麵單元選取計算簡圖。
解:裝配式單層廠房是由若乾個橫嚮平麵單元用多種縱嚮構件聯結起來的空間結構。由於其各個橫嚮平麵單元的幾何特徵、受力特徵均相同,且作用於結構上的荷載通常是沿縱嚮均勻分布,故沿縱嚮作用於結構上的荷載可通過縱嚮聯結構件分配或傳遞到每個平麵結構上。若不考慮該空間結構的整體作用效果,我們可以將此空間結構簡化為若乾個獨立的平麵結構來分析和計算。
(1)杆件的簡化。結構中的立柱(包括牛腿)上、下段截麵不同,用粗細不同的兩段直綫錶示;屋架的平麵剛度較大,可簡化為一抗拉剛度為無窮大的直杆錶示。
(2)約束的簡化。屋架與柱頂之間通常用螺栓聯結或焊接,可簡化為鉸結點。立柱下端與杯形基礎之間的聯結按剛性聯結考慮,簡化為固定端約束。
前言/序言
本書是根據高職高專水利水電工程和工業與民用建築工程等專業的專業教學計劃及工程力學教學大綱的基本要求,結閤我國高職教育特點和對高等職業技術人纔的培養目標要求而編寫的。
本書第1版采取淡化理論的係統性,強調專業技術基礎知識的實用性,將過去共幾十章的工程力學教材內容,經精減、淡化、綜閤歸類後,縮編成10章。第l版在多個院校近十個專業中經過連續三屆學生的力學課程教學實踐,收到良好的教學效果,得到使用者的高度評價。為體現高等職業技術教育的新特點,按照培養符閤我國國情的高等級實用型工程技術人纔的基本要求,本書在第1版的基礎上,根據不同專業培養要求和學習知識的漸進性以及不同專業對力學知識應用需求的特殊性,對第1版中的內容配置做瞭必要的修改和補充。對於理論知識,著重強調其結論和應用。一般公式不推導,注重從實用齣發,培養學生分析和解決實際問題的能力。
本書內容簡練,敘述通俗,例題典型且更加貼近工程實際,利於教師教學和學生自學。另外,為方便讀者,已將本書的電子教案、授課計劃和教學大綱、教學課件等教學資料,全部在網上公開發布。
工程力學:基礎與應用(土建類)(第二版) 內容概要 本書是為高等職業技術學院和高等專科學校土建類專業量身打造的一本基礎性工程力學教材。它深入淺齣地闡述瞭工程力學在土建工程領域的核心概念、基本原理以及實際應用,旨在培養學生紮實的理論基礎、嚴謹的思維方式和解決工程問題的能力。本書內容全麵,結構清晰,圖文並茂,理論聯係實際,力求在有限的篇幅內,為讀者構建一個完整而深刻的工程力學知識體係。 第一章 緒論 本章作為全書的開篇,首先介紹瞭工程力學在土建工程領域的重要性、學科分支及其研究對象。通過列舉一係列土建工程實例,例如橋梁的建造、高層建築的設計、隧道的挖掘等,直觀地展示瞭工程力學知識如何支撐著這些宏偉工程的安全與穩定。接著,本章詳細闡述瞭工程力學的研究方法,重點介紹瞭模型法和實驗法,並強調瞭在工程實踐中抽象思維和數學工具的重要性。最後,對工程力學的基本假設進行瞭說明,為後續章節的學習奠定瞭理論基礎。 第二章 力的概念與計算 本章深入探討瞭力的基本概念,包括力的三要素(大小、方嚮、作用點)以及力的等效性原理。通過豐富的實例,例如風荷載、水壓力、結構自重等,講解瞭力的矢量性及其在空間中的錶示。本章詳細介紹瞭力的閤成與分解方法,包括平行四邊形法則和三角形法則,並重點講解瞭力的投影概念,為分析復雜受力體係打下基礎。此外,本章還引入瞭力係的平衡概念,闡述瞭力的平衡方程,為後續的結構分析提供瞭必要的理論工具。 第三章 剛體的二力平衡與三力平衡 本章專注於研究處於平衡狀態下的剛體。首先,詳細闡述瞭二力杆件的平衡條件,即兩個力作用在同一直綫上,大小相等,方嚮相反。通過分析桁架結構中的杆件,使讀者理解這一原理在實際工程中的應用。隨後,深入講解瞭三力平衡的條件,即三個共點力作用在剛體上時,構成一個封閉的矢量三角形。本章通過大量的例題,展示瞭如何運用這些平衡條件來分析簡單的結構受力情況,並初步引入瞭約束力和反力的概念,為後續更復雜的靜力學分析做好鋪墊。 第四章 約束與反力 本章是理解靜力學分析的關鍵章節。本章詳細介紹瞭土建工程中常見的各種約束形式,例如固定端約束、鉸支約束、滾動支座約束等,並分析瞭它們所提供的反力類型和方嚮。通過圖文並茂的方式,生動地展示瞭不同約束在實際工程構件中的應用,例如梁的支座、牆體的連接等。本章重點講解瞭如何根據力的平衡條件和約束的性質,準確地確定結構的約束力和反力。這對於後續的受力分析和結構設計至關重要,也是解決工程問題的第一步。 第五章 作用在剛體上的集中力係 本章將重點放在作用在剛體上的集中力係。本章首先定義瞭力偶的概念,包括力偶的特性、力偶矩的大小和方嚮。接著,詳細介紹瞭力偶的平移和等效替換原理,以及一個力與一個力偶的等效替換。隨後,本章深入講解瞭平麵任意力係的簡化,介紹瞭匯交力係、平行力係以及平麵任意力係的閤力求解方法。通過豐富的圖示和例題,幫助讀者掌握如何將復雜的力係簡化為最簡單的形式,並求齣其總結果,為解決更復雜的受力問題打下基礎。 第六章 結構物受力分析 本章將前幾章的理論知識融會貫通,開始進行結構物的受力分析。本章首先介紹瞭結構物的概念及其分類,例如梁、桁架、框架等。然後,重點講解瞭結構物內力(軸力、剪力、彎矩)的概念及其計算方法。本章詳細介紹瞭截麵法,這是一種用於求解梁、桁架等結構內力的通用方法。通過大量的實例,例如簡支梁、懸臂梁等,展示瞭如何通過選擇閤適的截麵,利用力的平衡方程來求解結構件的內力。本章的重點在於理解內力的物理意義,以及它們與外力之間的關係。 第七章 梁的內力圖 本章是工程力學中應用性極強的章節,主要講解如何繪製梁的內力圖。在詳細闡述瞭內力圖(軸力圖、剪力圖、彎矩圖)的繪製規則和標準後,本章通過大量的實例,例如不同荷載和支承條件下的梁,一步一步地演示瞭繪製完整內力圖的過程。重點在於理解內力圖的形狀與荷載、支承之間的內在聯係,以及內力圖在判斷梁的危險截麵、進行強度校核中的重要作用。本章強調瞭通過內力圖直觀地反映結構內部受力變化,為後續的構件設計提供依據。 第八章 桁架結構分析 本章專注於桁架結構的分析。首先,本章詳細介紹瞭桁架的構成要素、分類及其基本組成條件。接著,深入講解瞭兩種主要的桁架結構分析方法:節點法和截麵法。節點法通過分析每個節點的平衡條件來求解杆件的內力,而截麵法則通過選取適當的截麵來求解杆件內力。本章通過大量的實例,展示瞭如何清晰地運用這兩種方法來分析各種類型桁架的受力情況,並強調瞭確定杆件受力狀態(拉、壓)的重要性。 第九章 摩擦 本章探討瞭摩擦力在工程中的作用。本章首先闡述瞭摩擦力的基本概念,包括靜摩擦、動摩擦及其相關係數。隨後,詳細介紹瞭斜麵上的摩擦問題,以及利用摩擦力來實現的各種裝置,例如閘、楔等。本章還討論瞭螺紋摩擦,並給齣瞭相關的計算公式。通過生動的例子,例如汽車輪胎與地麵的摩擦,滑動門與軌道間的摩擦,使讀者理解摩擦力既可能是阻礙運動的因素,也可能是實現某些功能的關鍵。 第十章 機械功 本章深入講解瞭功的概念及其在力學中的重要性。本章首先定義瞭恒力做功、變力做功以及物體移動距離的概念。接著,重點講解瞭物體在恒力作用下的功的計算公式,以及在變力作用下的功的計算方法,例如利用積分來求解。本章還引入瞭功率的概念,並給齣瞭功率的計算公式。通過對機械做功的深入分析,為理解能量守恒定律和能量轉化奠定瞭基礎。 第十一章 動能定理 本章引入瞭動能定理這一重要的動力學概念。本章首先定義瞭動能的概念,即物體運動時所具有的能量。然後,詳細闡述瞭動能定理,即外力對物體所做的總功等於物體動能的變化。本章通過大量實例,例如加速運動的汽車、拋擲的物體等,展示瞭如何利用動能定理來分析物體的運動狀態和求解相關的物理量。本章強調瞭動能定理在解決變速運動問題時的便捷性。 第十二章 動量定理 本章係統地講解瞭動量定理及其應用。本章首先定義瞭動量的概念,即物體的質量與速度的乘積。接著,詳細闡述瞭動量定理,即作用在物體上的衝量等於物體動量的變化。本章通過分析碰撞問題、爆炸問題等,展示瞭如何利用動量定理來分析物體在短時間內受大力的作用而引起的運動狀態變化。本章還引入瞭衝量的概念,並強調瞭動量守恒定律在研究孤立係統中的重要性。 第十三章 簡單機械 本章將工程力學的理論知識應用於分析常見的簡單機械。本章詳細分析瞭杠杆、滑輪、斜麵等簡單機械的工作原理,以及它們如何改變力的大小和方嚮。本章通過對這些簡單機械的受力分析,計算它們的效率,並解釋瞭“省力不省功”的普遍原理。通過實例,例如起重機、坡道等,使讀者能夠清晰地理解簡單機械在實際工程中的廣泛應用,以及如何通過選擇閤適的簡單機械來完成特定的工程任務。 第十四章 振動 本章初步介紹振動現象及其在工程中的意義。本章首先定義瞭振動的概念,包括周期振動和簡諧振動。接著,詳細講解瞭簡諧振動的特徵,例如振幅、周期、頻率等,並給齣瞭簡諧振動的數學描述。本章還分析瞭阻尼振動和受迫振動,並討論瞭共振現象及其在工程中的危害。通過對振動現象的初步介紹,使讀者能夠對結構的動力學響應有一個初步的認識,為後續更深入的學習打下基礎。 本書特色 理論體係完整: 涵蓋瞭工程力學在土建類專業中的核心理論知識,邏輯嚴謹,條理清晰。 內容貼近實際: 大量引用土建工程中的實際案例和圖示,使抽象的理論知識具象化,便於理解和記憶。 教學方法優化: 采用由淺入深、由易到難的教學模式,注重概念的引入和方法的講解,輔以豐富的例題和習題。 數學工具應用: 強調瞭數學在工程力學中的作用,引導學生熟練運用數學工具解決實際問題。 能力培養導嚮: 旨在培養學生的分析能力、計算能力、解決工程實際問題的能力,以及嚴謹的科學態度。 本書適閤高等職業技術學院和高等專科學校土建類專業的學生使用,也可供相關工程技術人員參考。