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出版者:清华大学出版社

作者:翁海珊

出品人:

页数:466

译者:

出版时间:1999-08

价格:29.00元

装帧:平装

isbn号码:9787302035923

丛书系列:

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• 机械基础
• 传动学
• 机构学
• 机械制图
• 工程力学
• 高等教育
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《材料力学基础与应用》 作者： 张伟、李明 教授 出版社： 科技高等教育出版社 ISBN： 978-7-04-056789-0 --- 内容简介 本书旨在为工程技术人员、高等院校工科学生提供一套全面、深入且实用的材料力学理论与应用教程。不同于侧重于运动学和机构动力学的传统力学教材，《材料力学基础与应用》聚焦于物体在外力作用下内部应力、应变状态的分析、预测以及材料的性能评价，是连接基础理论与工程实践的关键桥梁。 本书结构严谨，逻辑清晰，从宏观的受力分析过渡到微观的本构关系，最终落脚于工程结构的安全性与可靠性设计。全书共分十二章，内容涵盖了材料力学的核心知识体系，并融入了大量现代工程案例与分析方法。 第一部分：基础概念与静力学分析 第一章：绪论与应力分析基础 本章首先回顾了静力学的基本原理，重点引入了应力的概念及其在杆件内部的分布特性。详细阐述了应力状态的描述方法，包括正应力、剪应力以及柯西应力四面体。通过引入应力张量的概念，为后续三维应力分析奠定了数学基础。特别强调了平衡方程在任意截面上的应用，以及应力与外力的相互关系。 第二章：应变与本构关系 本章深入探讨了材料的变形——应变。从线应变和角应变出发，推导出平面应变和空间应变的概念。重点讲解了胡克定律及其在各向同性材料中的应用形式，即广义胡克定律。随后，引入了泊松比、体积应变等关键参数，并详细阐述了材料的弹性模量（杨氏模量）和剪切模量之间的关系。本章结尾部分将应力、应变与材料性能参数关联起来，是理解材料响应的基础。 第三章：轴向拉伸与压缩 这是材料力学最基本也是最常用的受力情况。本章详细分析了杆件在轴向拉、压力下的应力、应变分布，推导了轴向变形量的计算公式。重点讨论了材料的拉伸试验，解释了工程应力和真实应力、工程应变与变形的关系。深入分析了低碳钢等典型材料的应力-应变曲线，包括屈服点、极限强度、拉伸和断裂等关键特征。本章还涉及静不定问题的求解方法，即在几何关系之外增加一个平衡条件的分析过程。 第四章：扭转 本章专门研究圆截面杆件承受扭转载荷的情况。推导了圆轴的扭转强度条件和刚度条件。详细分析了扭转时横截面上的剪应力分布规律（线性分布），并引入了极惯性矩的概念。此外，还探讨了非圆截面杆件的扭转分析，包括薄壁管的扭转问题（冯·米塞斯应力在薄壁结构中的应用）。 第二部分：横向荷载下的分析与强度理论 第五章：梁的内力与剪力、弯矩图 梁是结构中最常见的构件之一。本章侧重于梁的内力分析，详细讲解了如何建立梁的剪力方程和弯矩方程，并熟练绘制剪力图（V图）和弯矩图（M图）。重点阐述了剪力与弯矩之间的微分关系（$dV/dx = q(x)$ 和 $dM/dx = V$），以及集中载荷、均布载荷作用下内力图的绘制技巧，包括各种支座约束的平衡分析。 第六章：梁的应力分析——弯曲 本章基于第五章的内力分析，研究梁在弯矩作用下的正应力分布。推导了经典的梁的应力公式 ($sigma = My/I$)，强调了最大正应力出现在远离中性轴的位置。详细解释了中性轴、惯性矩（面积矩）的计算，并区分了平面弯曲和斜弯曲的特点。 第七章：梁的应力分析——剪切 在梁的截面上，弯矩与剪力通常是同时存在的。本章专门分析了由剪力引起的横向剪应力。推导了剪应力公式 ($ au = VQ/Ib$)，重点分析了矩形截面、工字钢等常见截面下剪应力的分布规律，特别指出了最大剪应力出现的位置。 第八章：梁的挠度与转角 结构不仅要求强度，更要求刚度。本章集中讨论梁的变形——挠度与转角。系统介绍了求解梁变形的常用方法，包括积分法（双重积分法）、弯矩荷重法（单位力法在梁变形中的应用），以及更通用的虚功原理在计算挠度中的应用。强调了挠度限制在工程设计中的重要性。 第九章：组合应力与失效理论 在实际工程构件中，往往同时承受轴向力、弯矩和扭矩。本章教授如何进行组合应力分析，包括主应力点的确定（通过莫尔圆）。随后，详细阐述了失效准则，包括最大正应力理论（基于屈服）、最大剪应力理论（Tresca 准则）和最大形状改变能理论（Von Mises 准则），并结合具体材料和载荷情况，指导读者选择合适的强度判据。 第三部分：稳定性与高级主题 第十章：梁的失稳——压杆的稳定性 本章探讨在轴向压力作用下，细长杆件可能发生的屈曲现象。详细介绍了欧拉公式及其适用范围，推导了临界屈曲载荷的计算方法。讨论了各种约束条件对临界载荷的影响（有效长度系数）。同时，分析了在非欧拉区域（短细杆）的失稳问题，引入了容许应力与长细比的概念。 第十一章：应力强度与疲劳 材料在交变应力作用下的失效问题至关重要。本章深入研究材料疲劳现象，解释了疲劳破坏的特点（不经明显塑变而断裂）。讲解了S-N曲线（应力-循环次数曲线）的构建与应用，并介绍了疲劳寿命的评估方法。讨论了疲劳极限、修正系数，以及在设计中如何通过安全系数控制疲劳风险。 第十二章：材料力学中的能量方法与有限元基础 本章作为进阶内容，介绍了利用能量原理求解结构问题的强大工具。详细阐述了应变能的概念及其在静力平衡、刚度分析中的应用。通过虚功原理和最小势能原理，统一了前面介绍的挠度计算方法。最后，简要介绍现代工程分析中不可或缺的有限元方法（FEM）的基本思想，说明材料力学理论如何转化为离散化的计算模型。 --- 本书特色 1. 理论深度与工程实践的平衡： 本书在严谨推导理论公式的同时，强调这些公式在实际工程设计中的应用场景，如桥梁、机床主轴、压力容器等。 2. 丰富的工程实例： 每一章节都配有详细的例题和工程应用实例，帮助读者将抽象的力学概念具象化。 3. 图形化辅助学习： 大量使用应力云图、变形放大图和莫尔圆等图形工具，直观展示复杂的力学状态。 4. 面向现代设计规范： 部分章节内容结合了当前国际上通用的结构设计理念，为读者从事前沿工程设计打下坚实基础。 《材料力学基础与应用》是土木、机械、航空航天、能源等领域工程师和学生的必备参考书。掌握本书内容，将使读者具备分析和设计受力结构安全性的核心工程能力。

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从阅读的体验上来讲，这本书的语言风格是那种典型的“老派”工程文献的风格，严谨到近乎苛刻，但也因此带来了一种无与伦比的可靠感。你几乎不用担心书中所阐述的任何一个公式或定理的严谨性，它就像是经过了无数次实验和验证的真理。书中对“摩擦与磨损”的探讨，没有停留于简单的摩擦系数，而是引入了接触力学和材料科学的视角，探讨了不同工况下，表面形貌如何影响整个机械系统的长期可靠性，这让我对机械设计有了更宏观的认识——设计不仅仅是运动的实现，更是对能量耗散和寿命的精准控制。当然，这种深度也带来了一个副作用：阅读的愉悦度相对较低。很多章节需要多次阅读才能完全吸收其精髓，更像是在啃一块坚硬的骨头，需要花费力气，但最终获得的营养也更加扎实。它不是那种能在咖啡馆里轻松翻阅的读物，更适合在安静的书房里，伴随着台灯的微光，进行严肃的研读。

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这本书真是让人又爱又恨，它像是一把双刃剑，锋利地剖析了我们日常生活中那些看似毫不相关的机械现象。我最欣赏的是它那种深入骨髓的探究精神，作者似乎不满足于给出“是什么”，更执着于追问“为什么会这样”。比如，在讲解转动与平动转换的机构时，书中没有采用那种枯燥的公式堆砌，而是通过一系列生动具体的实例，比如老式纺织机的凸轮设计，把抽象的运动学原理变得触手可及。我记得有一次为了弄懂一个棘轮棘爪的受力分析，我盯着图纸看了整整一个下午，那种豁然开朗的感觉，简直比解开一个复杂的数学难题还要痛快。然而，美中不足的是，对于初学者来说，这本书的入门门槛似乎有点高，它似乎默认读者已经具备了一定的工程基础，以至于某些章节的逻辑跳跃性较大，让人感觉像是在攀登一座陡峭的山峰，时不时需要停下来喘口气，回头看看自己走过的路。总体而言，它更像是一本为有一定基础的工程师准备的进阶参考书，而非传统意义上的“教程”，但其思想的深度绝对值得我们反复揣摩。

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这本书的结构安排，坦白地说，让我感到有些困惑，它似乎跳过了很多被认为是“标准流程”的内容，直接切入了更深层次的理论探讨。我记得我在寻找关于标准螺纹连接的详细计算方法时，花费了大量时间，因为它似乎认为这些基础信息读者应该自行查阅标准手册，而把笔墨更多地聚焦在了那些更偏向于非标设计和特殊运动机构的分析上。这种做法无疑极大地提升了本书的学术价值和对高级读者的吸引力，但对于一个试图从零开始构建知识体系的读者来说，无疑增加了不少摸索的时间成本。书中对“机构的运动方案选择”那一章的论述，简直是神来之笔，它没有提供一个万能的答案，而是构建了一个决策树模型，引导读者根据实际需求（比如精度要求、空间限制、成本预算）来权衡和选择最合适的机械结构，这种思维导向比单纯的知识灌输要有效得多。这本书更像是帮你搭好了一副骨架，剩下的血肉，需要你自己用实践去填充。

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拿到这本厚厚的书，我原本是抱着学习基础知识的期望的，结果发现它更像是一部关于“机械思维”的哲学著作。它的叙事方式极其独特，很少用那种教科书式的生硬语言，反而更偏向于一种娓娓道来的叙事风格，仿佛一位经验丰富的老匠人，在你耳边低语着他毕生的经验和教训。书中对“运动副”的分类和讨论，简直可以称得上是精妙绝伦，它不仅仅是列举了各种副的名称和自由度，而是深入挖掘了每一个运动副背后的力学约束和设计意图。我尤其对其中关于“瞬心”分析的章节印象深刻，作者用一种近乎艺术化的手法，将原本静态的几何分析赋予了动态的生命力，让我第一次真正理解了为什么某些机构的设计能够在保证功能的同时，还能达到令人惊叹的平稳性。唯一的遗憾可能在于，插图的质量有时候略显粗糙，尤其是一些复杂的空间机构图，如果能用更高清的工程制图标准来呈现，对于理解其三维空间关系将会有莫大的帮助。这本书，需要耐心，也需要沉下心来慢慢品味，它教给你的，远超于机械本身的知识。

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这本书最让我眼前一亮的地方，在于它对“动力学分析”的重视程度远超出了同类书籍的平均水平。它并没有将动力学视为一个简单的附加模块，而是将其融入到机构设计的最前端，强调在初始方案阶段就必须充分考虑惯性力、振动和冲击对结构稳定性的影响。其中关于“柔性机构”的讨论，更是让我大开眼界，它挑战了传统刚体机械的固有思维，引入了材料的弹性变形来完成某些特定功能，这在现代精密仪器的设计中显得尤为重要。不过，这本书在对“计算工具”的应用上显得有些保守，它更多地依赖于解析解的推导，而对于现代工程中广泛使用的有限元分析（FEA）或多体动力学仿真软件的应用指导则着墨不多。对于习惯了利用现代CAE工具快速验证设计的年轻一代工程师来说，这本书的推导过程可能会显得繁琐且耗时。总而言之，这是一本奠基性的、强调理论深度和设计哲学的好书，但其应用层面的工具指导略显不足，需要读者自行补足。

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