适读人群 ：工科专业学生
本书遵循教育部教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

本书系统地制作了大约600张思维导图，对于材料力学的理论体系和框架，整理出了全套思维导图形式的教案，实现了所有章节及所有知识点全覆盖；对于互相交织的知识体系，进行了结构化梳理，实现了鸟瞰式知识盘点和列表对比展示；对于困扰大多数学生的重点和难点，构建了“知识地图”，进行了可视化分解、相关性分析，做到了知识体系结构化、重点难点可视化。
本书融合国际上先进的超速学习法，结合思维导图的可视化形式，构建结构化知识体系网络图，盘点知识点，解析知识点的关联性，明晰知识路径，并配套全部讲解视频，具有高效化、可视化、便捷化的特点。
本书适应00后大学生学习知识的新要求，可作为机械类、土木类等工科专业学生学习材料力学课程的辅导书、考研用书，也可供相关工程技术人员参考。

高等院校教师

目  录
序言一
序言二
序言三
前言
第 1 章 绪论1
1.1　材料力学任务与研究对象　2
1.2　材料力学基本假设　4
1.3　外力与内力　5
1.4　应力与应变　8
1.5　胡克定律　11
1.6　材料力学的变形形式　14
1.7　辅导与拓展　15
第 2 章 轴向拉压应力与材料的力学性能　32
2.1　引言　33
2.2　轴力与轴力图　35
2.3　拉压杆的应力与圣维南原理　40
2.4　材料拉伸力学性能　43
2.5　应力集中与材料疲劳　46
2.6　许用应力与拉压强度条件　48
2.7　连接部分的强度计算　53
2.8　辅导与拓展　54
第 3 章 轴向拉压变形　67
3.1　拉压杆的变形与叠加原理　68
3.2　桁架的节点位移与小变形　74
3.3　拉压与剪切应变能　76
3.4　简单拉压静不定问题　80
3.5　热应力与初应力　83
3.6　辅导与拓展　85
第 4 章 扭转　98
4.1　引言　99
4.2　扭力偶矩计算与扭矩　101
4.3　圆轴扭转的应力　104
4.4　圆轴扭转强度条件与强度设计　109
4.5　圆轴扭转变形与刚度条件　115
4.6　圆轴扭转静不定问题　118
4.7　非圆截面轴扭转问题　120
4.8　薄壁杆扭转问题　121
4.9　辅导与拓展　126
第 5 章 弯曲内力　144
5.1　引言　145
5.2　梁的约束与类型　147
5.3　剪力与弯矩　149
5.4　剪力方程、弯矩方程与剪力图、弯矩图　152
5.5　剪力、弯矩与载荷集度间的微分关系　155
5.6　刚架与曲梁的内力　161
5.7　辅导与拓展　164
第 6 章 弯曲应力　174
6.1　引言　175
6.2　对称弯曲正应力　176
6.3　惯性矩与平行轴定理　181
6.4　对称弯曲切应力　184
6.5　梁的强度条件　189
6.6　梁的合理强度设计　192
6.7　双对称截面梁的非对称弯曲　195
6.8　辅导与拓展　201
第7章　弯曲变形　219
7.1　引言　220
7.2　梁变形的基本方程　221
7.3　计算梁位移的积分法　222
7.4　计算梁位移的叠加法　228
7.5　简单静不定梁　237
7.6　梁的刚度条件与合理设计　244
7.7　辅导与拓展　246
第8章　应力应变状态分析　265
8.1　引言　266
8.2　平面应力状态应力分析　268
8.3　应力圆　269
8.4　极值应力与主应力　272
8.5　复杂应力状态的最大应力　277
8.6　平面应变分析　279
8.7　应变圆　280
8.8　广义胡克定律　281
8.9　复杂应力状态下应变能　286
8.10　辅导与拓展　288
第 9 章 强度理论　308
9.1　引言　309
9.2　关于断裂的强度理论　310
9.3　关于屈服的强度理论　314
9.4　强度理论的应用　316
9.5　承压薄壁圆筒　325
9.6　辅导与拓展　334
第 10 章 组合变形　349
10.1　引言　350
10.2　弯拉（压）组合　352
10.3　拉（压）扭组合　354
10.4　弯扭组合与弯拉（压）扭组合　355
10.5　矩形截面组合变形一般情况　359
第 11 章 压杆稳定问题　362
11.1　引言　363
11.2　两端铰支细长压杆的临界载荷　367
11.3　两端非铰支细长压杆的临界载荷　371
11.4　中小柔度杆的临界应力　377
11.5　压杆稳定条件与合理设计　383
11.6　辅导与拓展　391
第 12 章 弯曲问题进一步研究　392
12.1　一般非对称弯曲正应力　393
12.2　一般薄壁截面梁的弯曲切应力　408
12.3　截面剪心　412
第 13 章 能量法　421
13.1　外力功、应变能与克拉珀龙定理 422
13.2　互等定理 432
13.3　卡氏定理 440
13.4　变形体虚功原理 451
13.5　单位载荷法 455
13.6　辅导与拓展 471
第 14 章 静不定问题的分析　489
14.1　引言 490
14.2　用力法分析静不定问题 496
14.3　对称与反对称静不定问题分析 502
14.4　静不定刚架空间受力分析 513
14.5　辅导与拓展 518
第 15 章 动载荷　539
15.1　引言 540
15.2　惯性力引起的应力 541
15.3　冲击应力分析 546
15.4　辅导与拓展 560
第16章 疲劳　572
16.1　引言 573
16.2　循环应力及其类型 574
16.3　S-N曲线与材料的疲劳极限 575
16.4　影响构件疲劳极限的主要因素 580
第17章 材料力学实验　585
17.1　单向拉伸试验 586
17.2　扭转试验 589
17.3　直梁弯曲试验 592
17.4　梁变形试验 595
17.5　偏心拉伸试验 598
17.6　弯扭组合试验 601
参考文献 604

前  言
思维可视化作为近十年来国际教育界非常热门的教学方法和理念，具有如下优势：培养深度学习，培养学生高度参与性，改变学生和教师的角色，加强形成性评价实践，提高学习能力，培养思维能力，等等。在2020年春季新冠疫情期间，在线上教学中，以思维导图为媒介，本人与学生们亲身实践了思维可视化教学。广大同学的积极参与以及热情的响应，使得本人真正体验到了这种教学方法的卓越，并有意识地把思维可视化有机地融入了材料力学的“教”与“学”。如今本书写作已完成，本人满怀喜悦地向广大读者展现和汇报思维可视化的教学理念和方法，希望本书能抛砖引玉，引发更多的教师融合思维可视化于自己的教学任务中。
这里要衷心感谢德高望重的力学大师杜善义院士和北京力学学会庄茁会长热诚地为本书作序。两位大师永远是本人学习的楷模和榜样，他们鼓励的话语始终响彻在耳畔，激励本人在学术生涯中不断精益求精，永不止步。
衷心感谢国家级教学名师周宏伟教授为本书作序，感谢周教授长期以来的热诚支持和帮助，本人受益匪浅。
本人曾多次和苏飞副教授讨论解题的细节和路径，感谢他给予了很多有启发的意见和建议。感谢罗媛、丁纪昕、王常昊等同学协助完成了大量的幕后工作。这本书凝聚着师生大量的心血，承载着太多同学勤奋的汗水和探索的脚步，师生通过多轮协作完成了诸多精彩的思维导图课件，虽然无法一一列举出他们的姓名，但是记忆毕竟留有痕迹，本人仍能清晰地记得制作每张思维导图背后的故事，这些美好的时刻将永远地存留在我的记忆中，成为本人职业生涯中最难以忘记的人与事。
我的合作者赵婧老师负责本书第17章材料力学实验的编写，孟宪红教授对全书进行了校核。本书虽然在北京航空航天大学本人的材料力学课堂上已连续四届学生使用，但仍然难免有疏漏和欠妥之处，欢迎使用本书的读者批评指正。
张 彤
2024年5月