材料力学2（第二版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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苟文选 编

图书标签:

• 材料力学
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• 高等教育
• 教材
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• 大学教材
• 结构力学
• 应力应变
• 强度计算

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030263919

版次：2

商品编码：11485077

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-07-01

用纸：胶版纸

页数：206

正文语种：中文

编辑推荐

　　 普通高等教育“十一五”国家规划教材
　　 历经20年打造的国家精品课程主干教材
　　 本课程荣获2005年国家优秀教学成果一等奖
　　 博采众长，启迪学生进行主动、科学的思维训练
　　 注重培养学生分析问题、解决工程实际问题的能力
　　 编排合理，模块组合，分基础模块（Ⅰ）和拓展模块（Ⅱ）
　　 例题丰富，解法多样，思考题富有哲理，习题新颖并附有答案
　　 配有辅助教材《材料力学解题方法与技巧》及电子课件

内容简介

　　 作为材料力学课程模块化教材的拓展模块，《材料力学2（第2版）》包括能量法、超静定系统、疲劳强度、扭转及弯曲问题的进一步研究，超过弹性极限后材料的变形与强度，材料力学行为的进一步认识，实验应力分析概况等内容。各章后均配有适量的思考题及习题，书后附有参考答案。《材料力学2（第2版）》配有电子课件，可赠送给任课老师。
　　 《材料力学2（第2版）》可作为高等工科院校力学、机械及土建类专业的教材，也可作为上述各类专业函授、电大和网络教育的教材及科技工作者的参考书。

作者简介

苟文选，男，1953年生于陕西礼泉，在经历了六年多中学教书生涯后，1978年考入西北工业大学材料力学师资班学习，毕业后留校在材料力学教研室任教，并读取固体力学专业硕士研究生。现为西北工业大学教授，中国力学学会实验力学专业委员会第六、七届专业委员会委员，西北工业大学图书馆馆长。曾任西北工业大学工程力学系副主任、西北工业大学国家工科力学基础课程教学基地建设领导小组副组长，首批遴选为西北工业大学跨世纪教学带头人和双百优秀人才。
长期从事材料力学、工程力学、实验力学等专业的教学和研究工作，编著出版了《材料力学》（Ⅰ，Ⅱ），《材料力学典型题解析及自测试题》，《材料力学导教、导学、导考》（上，下）及《光弹性实验原理和方法》、《现代光测力学》、《西北工业大学图书馆馆史》等教材、专著8部11册，并任原国家教委“面向21世纪力学系列课程教学内容与体系改革的研究与实践”西工大子项目主持人，主持完成了“陕西省高等教育面向21世纪教改项目——工程力学类课程体系与教学内容改革与实践”。发表教学论文二十余篇，1998年被评为全国优秀力学教师，获国家级教学成果一等奖，陕西省优秀教学成果特等奖、二等奖等。
曾参加和主持了国家自然科学基金、航空科学基金多项，发表科研论文30余篇，多篇被SCI、EI等收录，获航空基金项目优秀成果二等奖，陕西省教委科技进步奖等多项奖励。

目录

第二版前言
第一版前言
主要使用的量和单位
第1章 能量原理在杆件位移分析中的应用
1.1 杆件应变能
1.2 杆件应变能的普遍表达形式
1.3 卡氏定理
1.4 单位载荷法
1.5 图形互乘法
1.6 虚功原理
1.7 功的互等定理
思考题
习题
第2章 能量原理在求解超静定结构中的应用
2.1 概述
2.2 超静定结构分析基础
2.3 力法正则方程
2.4 对称性条件及其在求解超静定结构中的应用
2.5 三弯矩方程
思考题
习题
第3章 疲劳强度
3.1 概述
3.2 交变应力的循环特征
3.3 疲劳极限
3.4 影响疲劳极限的因素
3.5 疲劳强度计算
3.6 弯扭组合作用下构件的疲劳强度计算
3.7 抗疲劳设计
3.8 提高构件疲劳强度的措施
思考题
习题
第4章 扭转及弯曲问题的进一步研究
4.1 薄壁杆件的自由扭转
4.2 开口薄壁杆件的弯曲切应力及弯曲中心
4.3 组合梁
4.4 平面曲杆的正应力
4.5 用共轭梁法求梁的变形
4.6 梁变形的普遍方程——奇异函数法
思考题
习题
第5章 超过弹性极限材料的变形与强度
5.1 概述
5.2 金属材料在简单拉压载荷下的塑性变形
5.3 纯弯曲梁的塑性变形
5.4 横力弯曲梁的塑性弯曲
5.5 圆轴的极限扭矩
5.6 简单桁架的弹塑性变形分析
思考题
习题
第6章 材料力学行为的进一步认识
6.1 温度对材料力学性能的影响
6.2 应变速率对材料力学性能的影响
6.3 材料的黏弹性特性简介
6.4 线弹性断裂力学简介
6.5 复合材料力学简介
思考题
习题
第7章 实验应力分析简介
7.1 概述
7.2 电测法的基本原理
7.3 应变测量与应力换算
7.4 光弹性实验方法及平面偏振光
7.5 平面受力模型在平面偏振光场中的效应
7.6 平面受力模型在圆偏振光场中的效应
7.7 材料条纹值的测定
7.8 光弹性方法的应用
思考题
习题
习题答案
参考文献

精彩书摘

第1章 能量原理在杆件位移分析中的应用
1.1 杆件应变能
在工程结构分析中，经常需要计算结构和构件的变形。使用一般的方法，如积分法作变形计算时需要分析结构和构件的具体变形形式，并需大量的计算工作。特别是对于刚架、桁架和曲杆等复杂的超静定结构，由于变形复杂，一般方法根本无法完成。工程上通常采用能量原理完成结构和构件的变形分析。
在固体力学领域，能量原理泛指利用功和能的相关定理分析问题的方法。能量原理除了在变形和超静定结构分析方面有广泛的应用之外，也应用于工程结构的稳定和冲击等问题分析。能量原理在结构或者构件的变形分析中，不涉及具体的变形过程，因此具有应用简单、方便等优点。能量原理的另一个优点是公式统一，适于利用计算机编程处理。以能量原理为基础的有限元方法，目前已经成为应用最为广泛的工程结构分析工具。
能量原理的主要基础为：物体在外力作用下发生变形，因此外力在变形过程中做功，这一外力功将转化为其他形式的能量。对于弹性物体，由于变形的可逆性，这种能量转化过程相对简单。由于在弹性变形过程中，可以忽略其他形式的能量，如动能、热能等的损耗，认为外力功W全部转化为应变能Vs存储于弹性体的内部，即W=Vs（1-1）
在弹性范围内，应变能与外力功是可逆的。这就是说，当外力增加时，外力功可以转化为应变能存储于弹性体内部，而外力减小时，应变能又可以转化为功。
本章介绍有关能量法的基本原理和方法，如果没有特别说明，一般认为材料的应力应变关系满足胡克定理，讨论问题仅限于线性弹性问题；外力为静载荷，即外力从零开始缓慢地增加，直到终值；弹性体在外力的作用下将发生变形，弹性体的变形也从零开始直到对应的数值。
以下首先分析杆件基本变形的应变能表达形式。
1.1.1 轴向拉伸或压缩
在线弹性条件下，即应力应变关系满足胡克定理，外力在杆件上所做的功在数值上等于存储于杆件内部的应变能。在《材料力学》（I）中2.10节已经证明，拉伸曲线与横轴所围面积为外力功。

前言/序言

　　根据教育部教高函字（2008）3号文件，本书被列为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
　　《材料力学》（Ⅰ、Ⅱ）自2005年由科学出版社出版以来，经过多次重印，在广大师生教与学的使用过程中，得到了广泛的好评。但是也发现了一些编排上不尽合理、文字叙述不太准确的地方。本次再版，在内容上主要作了以下的调整：
　　（1）为了满足中学时教学的需要，同时保证教材内容的完整性，将“动载荷”一章由《材料力学》（Ⅱ）中调整到《材料力学》（Ⅰ）中，使基础模块内容更加完整。
　　（2）将《材料力学》（Ⅰ）“弯曲应力”一章中组合梁的内容调整到《材料力学》（Ⅱ）中“扭转及弯曲问题的进一步研究”一章中，这样更利于组织教学。
　　（3）在《材料力学》（Ⅰ）“弯曲变形”一章中增加了“梁弯曲变形后挠曲线大致形状确定”的内容，并就接触问题以例题形式进行了阐述；考虑到中、少学时对拓展模块《材料力学》（Ⅱ）一般不讲授，对变形比较法解超静定问题的内容有所加强。
　　（4）删减了验证性例题，增加了有工程背景的例题及习题，以利于培养学生分析问题和解决问题的能力。
　　（5）为了尊重知识产权，对主要理论出处及著者做了脚注，并在书后列有参考文献。
　　（6）将书中的文字错误进行了更正，习题答案又一次进行了校对。
　　《材料力学》（Ⅰ）（第二版）中第5～7章由高雅丽负责改写，第8～10章由王安强负责改写，第11章和《材料力学》（Ⅱ）（第二版）中第3章由王锋会负责改写，《材料力学》（Ⅱ）（第二版）中第6章由矫桂琼负责改写，其余各章由苟文选负责改写。苟文选负责全书的统稿T作并担任主编，王安强负责部分统稿和全书插图工作并任副主编。
　　本书经胶印试用、大学出版社多次印刷、科学出版社再版，前后已近二十年，其间虽经多次修订，但限于编者水平，疏漏之处仍在所难免，望读者批评指正，使本书内容日臻完善，质量进一步提高。

结构动力学导论 作者： [此处填写作者姓名，例如：张伟、李明] 出版社： [此处填写出版社名称，例如：高等教育出版社] 版次： [此处填写版次，例如：第一版] 出版年份： [此处填写年份，例如：2023年] --- 内容提要 本书旨在为工程学科的本科生和初级研究生提供一套全面而深入的结构动力学基础知识体系。不同于传统的静态力学分析，结构动力学关注的是结构在时间变化荷载（如地震、风荷载、碰撞、机器振动等）作用下的响应规律。本书将理论基础与工程实际紧密结合，覆盖了从单自由度系统到复杂多自由度系统的基本分析方法，并引入了必要的数值计算和现代工程应用背景。 本书的结构设计遵循循序渐进的原则，首先奠定必要的数学和物理基础，然后逐步深入到无阻尼、有阻尼、受迫振动以及随机振动等核心概念。重点突出了模态分析、频响函数和时域响应的计算方法，这些是现代工程结构分析的基石。 第一部分：基础与单自由度系统（SDOF） 第一章：结构动力学基础与数学准备 本章首先确立结构动力学在土木、机械、航空航天等工程领域中的地位与必要性，解释为何静态分析在某些情况下失效。随后，回顾并强化必要的数学工具，包括常微分方程（ODE）的解法，特别是齐次解和特解的确定。引入复数分析在振动理论中的应用，如欧拉公式和相量法。 第二章：自由振动分析（无阻尼单自由度系统） 本章是动力学分析的起点。通过最简单的物理模型——理想化的弹簧-质量块系统，推导出其运动微分方程。详细阐述了系统的固有频率（$omega_n$）和周期（$T$）的概念及其物理意义。重点讲解了初始条件（位移和速度）对自由振动响应形式的影响，并用精确解法（如三角函数形式或指数形式）描述系统的瞬态响应。 第三章：自由振动分析（有阻尼单自由度系统） 现实世界中的结构总存在能量耗散机制（阻尼）。本章引入粘性阻尼模型，这是最常用的阻尼形式。详细分析了不同阻尼比（$zeta$）对系统行为的影响： 1. 无阻尼 ($zeta = 0$): 维持恒幅振动。 2. 欠阻尼 ($zeta < 1$): 振幅随时间呈指数衰减的振荡运动。计算对数衰减率和半衰期。 3. 临界阻尼 ($zeta = 1$): 系统在不发生振荡的情况下最快返回平衡位置。 4. 过阻尼 ($zeta > 1$): 系统缓慢返回平衡位置，不发生振动。 本章对欠阻尼情况下的自由振动响应进行详细推导和案例分析。 第四章：受迫振动分析（单自由度系统） 本章研究结构在周期性外部激励下的响应。主要分析两种常见的激励形式：简谐力（正弦激励）和简谐位移激励。 频率响应函数（FRF）的建立： 重点讲解稳态响应的解法，引入振动放大系数（Magnification Factor） $M(omega)$，它描述了稳态响应振幅相对于激励振幅的比值。 共振现象： 深入探讨当激励频率接近系统固有频率时（$omega approx omega_n$）可能发生的灾难性后果，并解释阻尼在控制共振幅值中的关键作用。 相角分析： 分析响应与激励之间的相位滞后关系。 第五章：瞬态响应与转移矩阵法 对于瞬时冲击荷载（如碰撞或阶跃载荷），需要求解系统的瞬态响应。本章介绍利用转移矩阵法或卷积积分（Duhamel积分）求解系统在任意时间历程荷载下的响应。杜哈梅尔积分的物理意义——将复杂荷载分解为一系列无穷小的脉冲响应的叠加——将是本章的重点和难点。 第二部分：多自由度系统（MDOF）动力学 第六章：多自由度系统的运动方程 将分析对象扩展到具有多个质量块和多个连接刚度的系统。本章介绍建立运动微分方程的两种主要方法： 1. 牛顿第二定律法： 适用于概念理解，但对于复杂系统计算量巨大。 2. 拉格朗日方程法： 更加系统和高效的能量法，是后续高级分析的基础。 最终，运动方程将转化为标准的矩阵形式：$[M]{ddot{u}} + [C]{dot{u}} + [K]{u} = {F(t)}$。详细解释质量矩阵 $[M]$、阻尼矩阵 $[C]$ 和刚度矩阵 $[K]$ 的物理含义和构造方法。 第七章：无阻尼自由振动分析与模态理论 对于无阻尼MDOF系统，本章的核心是求解特征值问题：$[K] - omega^2[M] = 0$。 固有频率的确定： 求解特征方程，得到系统的多个固有频率（$omega_1, omega_2, dots$）。 振型（模态）的确定： 对于每一个固有频率，求解特征向量，得到对应的振型 $Phi_i$。详细解释振型在描述结构各部分相对运动中的重要性。 模态解耦： 利用正交性原理，通过坐标变换将耦合的二阶微分方程组转化为一组独立的单自由度系统方程（模态坐标下的方程）。这是分析MDOF系统的核心思想。 第八章：有阻尼多自由度系统分析概述 有阻尼MDOF系统在理论上非常复杂，因为阻尼矩阵 $[C]$ 很少与 $[M]$ 和 $[K]$ 具有相同的特征向量，导致模态解耦困难。本章主要介绍： 1. 经典阻尼假设： 介绍 Rayleigh 阻尼模型，它允许在特定条件下实现模态解耦。 2. 复特征值问题： 提及更精确但计算复杂的复模态分析方法。 3. 模态分析的应用： 尽管存在复杂性，在很多工程问题中，仍主要基于无阻尼模态进行初步的动态评估。 第九章：模态响应与地震工程初步 本章将理论与实际应用紧密结合，重点研究结构在地震荷载下的响应。 模态参与系数： 计算地震输入能量通过各个模态传递的相对贡献。 模态叠加法（Modal Superposition）： 介绍如何利用前几阶主导模态的响应来近似计算整个结构的动力响应，这是结构抗震分析的标准流程。 有效模态质量： 评估需要保留多少阶模态才能准确捕捉结构的主要动态行为。 第三部分：高级主题与数值方法 第十章：数值方法与有限元基础 鉴于大型复杂结构无法通过解析方法求解，本章简要介绍现代工程计算的基础。 时间积分法简介： 概述 Newmark-$eta$ 法和中心差分法等数值积分技术在求解非线性动力问题中的应用。 有限元（FEM）的动力学衔接： 解释在有限元分析中，如何通过离散化自动生成系统的 $[M]$ 和 $[K]$ 矩阵，并将这些矩阵输入到现成的商业软件（如 ABAQUS, ANSYS, SAP2000 等）中进行动态求解。 第十一章：随机振动基础 针对非确定性的环境荷载（如持续的强风或持续的地面运动），本章引入随机振动理论的初步概念。 随机过程描述： 介绍平稳随机过程、功率谱密度函数（PSD）的概念。 均方根响应： 解释如何计算结构响应的均方根值，这是评估结构在随机荷载下疲劳和安全性的重要指标。 --- 教学特色与适用对象 本书内容组织严谨，理论推导详实，并辅以大量的工程实例和图示，帮助读者建立清晰的物理图像。每章末均附有“思考与练习”题，涵盖了从基础计算到概念理解的多个层面。 适用对象： 土木工程、机械工程、航空航天工程、车辆工程等相关专业的高年级本科生。 希望系统学习结构动力学基础知识的研究生新生。 需要回顾或深入理解振动基础的工程技术人员。 本书的优势在于： 强调物理意义，系统阐述了从 SDOF 到 MDOF 的过渡，并为后续深入学习有限元动力学分析奠定了坚实的理论基础。本书着重于概念的清晰化和方法的精确应用，而非仅仅停留在公式的罗列。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本书，我并没有抱太大的期望，毕竟“规划教材”四个字有时候也意味着循规蹈矩，缺乏新意。然而，这本书却给了我一个大大的惊喜。它在继承了材料力学基本理论体系的同时，并没有停滞不前，而是融入了一些最新的研究成果和工程应用实例，这对于我们这些即将步入社会的学生来说，无疑是非常宝贵的。我特别喜欢其中关于疲劳和断裂力学的内容，作者不仅清晰地阐述了理论基础，还列举了飞机机翼、高压管道等实际案例，让我们深刻理解这些理论在保障工程安全中的关键作用。书中对于数值模拟方法的介绍也让我眼前一亮，虽然可能在课堂上不会深入讲解，但了解这些前沿技术的发展趋势，对于开阔我们的视野非常有帮助。这本书的语言风格也比较独特，不回避一些复杂的问题，但会通过巧妙的比喻和类比来降低理解的门槛，让我觉得学习过程充满了探索的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名工程专业的学生，我深知材料力学的重要性。这本书在内容编排上非常有条理，从最基础的受力分析到复杂的变形与强度计算，再到失稳和动力学问题，层层递进，逻辑清晰。我特别欣赏作者在讲解概念时，总会追溯到最根本的物理原理，这让我能够从本质上理解材料在受力时的行为，而不是死记硬背公式。书中的例题讲解非常详细，每一步计算都清晰明了，并且还会对计算过程中需要注意的关键点进行强调，这对于我们自己解题非常有指导意义。我印象最深刻的是关于结构动力学的部分，之前我对这块内容总是感觉很模糊，但这本书通过对振动方程的推导和对不同约束条件下振动特性的分析，让我对如何处理动态载荷有了更清晰的认识。总的来说，这本书提供了一个扎实的材料力学理论基础，并且为我们解决实际工程问题打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，远超出了其作为一本“教材”的定位。它更像是一部材料力学领域的“百科全书”，内容详实，涵盖广泛。我尤其对其中关于材料失效机理的部分留下了深刻的印象。作者不仅列举了各种常见的失效模式，如屈服、断裂、蠕变等，还详细分析了导致这些失效的内在和外在因素。书中还穿插了大量经典案例分析，比如一些著名的工程事故，通过对这些事故原因的剖析，我们能够更深刻地理解材料力学在工程安全设计中的极端重要性。此外，这本书在理论深度和广度上都做得非常出色，对于一些高级概念，如应力张量、应变张量的引入，虽然在初学阶段可能稍显挑战，但作者的解释循序渐进，并且提供了必要的数学背景知识，使得我们能够逐步理解这些更抽象的数学工具在力学问题中的应用。读完这本书，我感觉自己对材料世界的运作机制有了更深层次的理解，也更加坚定了在工程领域继续深入探索的决心。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，在接触这本书之前，我对材料力学一直持有一种敬畏甚至有些畏惧的态度。感觉它就像一座难以逾越的高山，充满了晦涩的公式和抽象的概念。然而，《材料力学2（第二版）》这本书，就像一个经验丰富的向导，带着我在这座山上小心翼翼地攀登。它的语言风格朴实而真诚，没有花哨的修饰，却充满了智慧。作者在解释每一个新概念时，都会结合直观的物理图像，甚至会引用一些生活中的例子来帮助我们建立感性认识。我记得有一个章节讲的是弯曲应力，作者画了一个非常简单的横梁受力的示意图，然后一步步地引导我们理解为什么横梁的顶部受压，底部受拉，以及应力如何分布。这种“化繁为简”的处理方式，极大地降低了学习的难度，让我觉得材料力学并不是那么遥不可及。更重要的是，书中强调了实验验证的重要性，让我们明白理论与实践是相辅相成的，这让我对待这门学科的态度也发生了转变。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直就是为我量身定做的！材料力学，这个曾经让我头疼的科目，在翻开这本书的那一刻，我仿佛看到了曙光。作者的讲解深入浅出，不像有些教科书那样枯燥乏味，而是用一种非常生动的方式，一步步地引导读者去理解那些抽象的概念。特别是关于应力、应变和材料性质的部分，我之前总是混淆不清，但这本书通过大量的图示和实例，让我豁然开朗。我记得有一次，我花了整整一个晚上在琢磨一个理论公式，结果越琢磨越糊涂。翻到这本书的这一章节，作者花了很大篇幅来讲解这个公式的物理意义，还结合了实际的桥梁和建筑结构例子，我一下子就明白了。而且，书中提供的习题也非常有代表性，涵盖了各种题型，难度也循序渐进，做完这些习题，我感觉自己对材料力学的掌握程度提高了很多。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种学习方法的引导，它教会我如何去思考问题，如何去分析问题，让我在学习的道路上少走了很多弯路。