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第1章 绪论1

1.1 工程力学的学习意义1

1.1.1 生活中无处不在的工程力学1

1.1.2 工程中承担重头戏的工程力学3

1.2 工程力学的学习目标5

1.3 工程力学能力要素分解6

1.4 本书主要内容8

1.4.1 研究对象8

1.4.2 研究任务9

1.4.3 研究方法9

1.5 工程力学能力的养成9

1.5.1 树立工程意识9

1.5.2 用数学知识建立力学模型10

1.5.3 勇于尝试、积极应用10

1.6 阅读材料——工程力学的昨天、今天和明天11

1.6.1 力学及其体系11

1.6.2 经典力学的起源与建立12

1.6.3 近代力学的发展14

1.6.4 现代力学的发展15

1.6.5 21世纪力学发展的动向17

1.7 自主学习18

第2章 刚体静力学分析19

2.1 力20

2.1.1 力与力系20

2.1.2 静力学公理21

2.1.3 力矩24

2.2 力偶26

2.2.1 力偶的定义及性质26

2.2.2 力偶系及其合成27

2.3 约束27

2.3.1 约束与约束力27

2.3.2 常见理想约束及其约束力的简化27

2.4 力系的简化30

2.4.1 力系等效与简化的概念30

2.4.2 力向一点平移定理30

2.4.3 平面力系的简化31

2.4.4 空间力系的简化37

2.5 力系的平衡40

2.5.1 力系的平衡方程40

2.5.2 刚体系的平衡48

2.5.3 平面桁架49

2.6 摩擦与摩擦力52

2.6.1 滑动摩擦定律52

2.6.2 摩擦角与自锁现象53

2.6.3 滚动摩阻（擦）54

2.7 小组合作解决工程问题57

2.8 典型工程案例的编程解决59

习题262

第3章 刚体平动力学分析70

3.1 刚体平动运动方程71

3.1.1 定义71

3.1.2 刚体平动运动特点73

3.1.3 刚体平动运动方程73

3.2 刚体平动速度及其合成73

3.2.1 刚体平动速度73

3.2.2 点的合成运动及速度合成定理74

3.3 刚体平动加速度及其合成76

3.3.1 刚体平动加速度76

3.3.2 点的加速度合成定理（牵连运动为平动）77

3.4 刚体平动微分方程及质心运动定理78

3.4.1 刚体平动微分方程78

3.4.2 质心运动定理79

3.5 刚体动量定理及其守恒82

3.5.1 刚体动量定理82

3.5.2 刚体动量守恒定理82

3.6 刚体平动动能定理83

3.7 典型工程案例的编程解决85

3.8 团队合作解决工程问题93

习题395

第4章 刚体定轴转动力学分析101

4.1 刚体定轴转动运动方程102

4.1.1 定义102

4.1.2 刚体定轴转动方程103

4.1.3 刚体定轴转动运动特点103

4.2 刚体定轴转动速度及其合成104

4.3 刚体定轴转动加速度及其合成106

4.3.1 定轴转动刚体上点的加速度106

4.3.2 点的加速度合成定理（牵连运动为转动）106

4.4 刚体对轴的转动惯量107

4.5 刚体定轴转动动量矩定理及动量矩守恒定理109

4.6 刚体定轴转动动能定理110

4.7 典型工程案例的编程解决111

4.8 团队合作解决工程问题114

习题4115

第5章 刚体平面运动力学分析121

5.1 刚体平面运动的概念及运动方程123

5.1.1 刚体平面运动的概念123

5.1.2 刚体的平面运动简化成平面图形的运动123

5.1.3 刚体平面运动方程124

5.1.4 平面运动的特性125

5.2 平面运动时刚体平面图形的速度126

5.2.1 用基点法求速度126

5.2.2 用速度投影定理求速度127

5.2.3 用瞬心法求速度129

5.3 刚体平面运动的加速度133

5.4 刚体平面运动的动力学方程137

5.4.1 刚体平面运动与刚体平动及刚体定轴转动的关系137

5.4.2 刚体平面运动的微分方程137

5.5 刚体平面运动的动能定理138

5.5.1 刚体平面运动的动能138

5.5.2 刚体平面运动力系的功139

5.5.3 刚体平面运动力系的动能定理139

5.6 典型工程案例的编程解决140

5.7 团队合作解决工程问题149

习题5152

第6章 动力学专题161

6.1 达朗贝尔原理162

6.1.1 惯性力和动静法162

6.1.2 刚体运动的惯性力简化164

6.1.3 典型案例的编程解决170

6.1.4 团队合作解决工程问题172

6.2 动载荷173

6.2.1 动载荷的概念及分类174

6.2.2 构件做匀加速直线运动时的动应力175

6.2.3 构件做匀速转动时的动应力177

6.2.4 冲击现象及冲击韧度180

6.2.5 自由落体冲击的动应力182

6.2.6 水平冲击的动应力185

6.2.7 突然制动的冲击问题188

6.2.8 典型工程案例的编程解决189

6.2.9 团队合作解决工程问题190

6.3 虚位移及虚位移原理192

6.3.1 虚位移概念192

6.3.2 虚位移原理195

6.3.3 典型工程案例的编程解决198

6.3.4 团队合作解决工程问题200

6.4 机械振动基础201

6.4.1 振动概念201

6.4.2 拉格朗日方程简介202

6.4.3 单自由度振动的线性方程203

6.4.4 单自由度系统的自由振动205

6.4.5 单自由度系统的强迫振动209

6.4.6 典型工程案例的编程解决215

6.4.7 团队合作解决工程问题217

习题6219

附录225

附录Ⅰ Matlab编程基础225

Ⅰ.1 Matlab简介225

Ⅰ.2 变量与函数228

Ⅰ.3 Matlab的数值计算功能230

Ⅰ.4 Matlab的图形功能236

Ⅰ.5 程序设计245

Ⅰ.6 Matlab符号计算251

Ⅰ.7 muPAD notebook符号运算280

习题Ⅰ285

附录Ⅱ 简单均质几何体的质心、转动惯量和惯性矩287

参考文献290