航海力学

第一篇 刚体静力学 3

第1章 静力学基本概念及物体受力分析 3

1.1 静力学的基本概念、基本公理 3

1.1.1 力的概念 3

1.1.2 物体的简化模型——刚体 3

1.1.3 静力学公理 4

1.2 约束及约束力 6

1.2.1 约束与约束反力 6

1.2.2 常见约束类型及其约束力 7

1.3 物体的受力分析 11

1.4 小结 13

习题1 15

第2章 平面力系 17

2.1 平面汇交力系的合成与平衡 17

2.1.1 力在坐标轴上的投影 17

2.1.2 平面汇交力系合成的解析法 19

2.1.3 平面汇交力系的平衡方程 20

2.2 平面力对点之矩·平面力偶 21

2.2.1 力对点之矩 21

2.2.2 平面力偶 23

2.2.3 平面力偶系的合成与平衡 25

2.3 平面一般力系的简化 27

2.3.1 力的平移定理 28

2.3.2 平面一般力系向作用面内一点简化 28

2.3.3 平面一般力系的简化结果分析 30

2.4 平面一般力系的平衡 31

2.5 静定与静不定问题及物体系统的平衡 36

2.5.1 静定与静不定问题的概念 36

2.5.2 物体系统的平衡 37

习题2 39

第3章 空间力系 47

3.1 空间力的投影及力对轴的矩 47

3.1.1 力在空间坐标轴上的投影 47

3.1.2 力对轴的矩 48

3.2 空间一般力系的平衡 49

3.3 重心和形心 51

3.3.1 重心和形心的坐标公式 51

3.3.2 确定重心和形心位置的具体方法 52

习题3 56

第二篇 材料力学 61

第4章 材料力学概述 61

4.1 材料力学的任务 61

4.2 变形固体及其基本假设 62

4.3 材料力学研究的对象 63

4.4 内力的概念 截面法 64

第5章 轴向拉伸和压缩 66

5.1 轴向拉伸与压缩横截面上的内力 66

5.2 轴向拉伸与压缩截面上的应力 68

5.2.1 应力的概念 68

5.2.2 拉（压）杆横截面上的应力 69

5.3 轴向拉伸与压缩的变形 70

5.3.1 绝对伸长和线应变 70

5.3.2 胡克定律、泊松比 71

5.4 材料在轴向拉伸与压缩时的力学性能 74

5.4.1 拉伸实验 74

5.4.2 压缩实验 77

5.5 轴向拉伸与压缩的强度计算 78

5.5.1 极限应力、许用应力和安全因数 78

5.5.2 强度条件 79

5.6 轴向拉伸与压缩的超静定问题 82

习题5 84

第6章 剪切与挤压 88

6.1 剪切的实用计算 88

6.2 挤压的实用计算 89

习题6 92

第7章 圆轴的扭转 95

7.1 扭转概念 95

7.2 外力偶矩计算、扭矩、扭矩图 95

7.2.1 动力传递的外力偶矩 95

7.2.2 扭矩 96

7.2.3 扭矩图 96

7.3 圆轴扭转时横截面上的应力分析 98

7.3.1 扭转实验及假设 98

7.3.2 几何关系 98

7.3.3 物理关系 99

7.3.4 静力关系 100

7.4 最大扭转切应力τmax 101

7.5 圆轴扭转的强度条件 102

7.6 圆轴扭转变形与刚度条件 103

7.6.1 相对扭转角 103

7.6.2 单位长度扭转角的计算 103

7.6.3 圆轴扭转刚度条件 104

7.7 薄壁圆轴扭转 107

习题7 107

第8章 梁的弯曲 110

8.1 梁的载荷 110

8.2 梁弯曲内力、剪力和弯矩 111

8.3 剪力图和弯矩图 114

8.4 剪力FS、弯矩M与分布荷载集度q间的微分关系 116

8.5 弯曲梁横截面上的应力 119

8.5.1 弯曲正应力 119

8.5.2 弯曲切应力 122

8.6 弯曲正应力强度条件 123

8.7 截面的惯性矩Iz及抗弯截面模量Wz 124

8.7.1 几种常见截面的惯性矩和抗弯截面模量 124

8.7.2 惯性矩平行移轴定理 126

8.7.3 组合截面的惯性矩 127

8.8 提高梁弯曲强度的措施 130

8.8.1 降低梁内最大弯矩措施 131

8.8.2 加大抗弯截面模量 132

8.9 弯曲变形 133

8.9.1 挠曲线的近似微分方程 134

8.9.2 叠加法计算梁的位移 138

8.10 提高弯曲刚度的措施 142

习题8 142

第9章 压杆稳定 148

9.1 压杆临界载荷概念 148

9.2 临界应力与临界应力总图 151

9.3 压杆稳定校核：安全系数法 153

习题9 155

第三篇 流体力学 159

第10章 流体静力学基础 159

10.1 流体力学的基本任务 159

10.2 流体的基本特性和基本假设 159

10.3 流体的主要物理性质 160

10.3.1 密度 160

10.3.2 容重 160

10.3.3 压缩性和膨胀性 161

10.3.4 流体的黏性 162

10.4 液体的表面张力 165

习题10 166

第11章 流体静力学 168

11.1 作用在流体上的力 168

11.1.1 质量力 168

11.1.2 作用在流体表面上的力 168

11.2 流体静压强及其特性 169

11.2.1 流体静压强 169

11.2.2 静止流体中压强的变化 169

11.2.3 压强单位 171

11.2.4 不同计算基准的压强度量 171

11.2.5 流体静压强分布图 172

11.3 重力作用下的流体平衡 173

11.3.1 流体平衡条件 173

11.3.2 连通器内液体的平衡 174

11.4 流体静力学基本方程的应用 176

11.4.1 测压管 176

11.4.2 U形管测压计 176

11.5 重力和惯性力同时作用下液体的相对平衡 177

11.5.1 匀速直线运动容器中液体的相对平衡 177

11.5.2 做匀加速直线运动容器中液体的相对平衡 178

11.5.3 绕定轴以匀角速度转动的容器中液体的相对平衡 180

11.6 静止流体对平面的作用力 181

11.6.1 计算流体作用在平板上力的大小 182

11.6.2 总压力作用点的确定 182

11.7 静止流体对曲面的作用力 186

11.8 阿基米德原理 190

11.9 物体在静止液体中的沉浮 191

习题11 195

第12章 流体动力学 199

12.1 描述流体运动的两种方法 199

12.1.1 拉格朗日法 199

12.1.2 欧拉法 200

12.2 流体运动的基本概念 201

12.2.1 定常流动和非定常流动 201

12.2.2 迹线和流线 202

12.2.3 流线微分方程 203

12.2.4 流管、流束和总流 203

12.2.5 流量和平均流速 204

12.2.6 均匀流和非均匀流 205

12.2.7 渐变流与急变流 205

12.3 定常流连续性方程 207

12.4 理想流体的动力学基础 209

12.5 实际定常流的能量方程 209

12.5.1 实际定常流微小流束的能量方程 209

12.5.2 实际定常流的能量方程 210

12.6 能量方程的意义 211

12.7 伯努利方程的应用 215

12.7.1 毕托管测流速 215

12.7.2 文丘里流量计 216

12.7.3 螺旋桨的推力 217

12.7.4 空泡现象 217

12.8 定常流的动量方程 218

习题12 220

附录 型钢规格表 223

参考文献 228