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出版者:哈尔滨工业大学出版社

作者:王焕定、王伟/国别：中国大陆

出品人:

页数:319

译者:

出版时间:2003-10

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560319407

丛书系列:

图书标签:

• 有限单元法
• 数值分析
• 结构力学
• 计算力学
• 工程分析
• MATLAB
• Python
• 科学计算
• 工程教育
• 数值模拟

理论力学与结构分析的基石：一部跨越经典与现代的工程学科著作 书名： 理论力学与结构分析的基石 作者： [此处应填写作者姓名，例如：张伟 教授] 出版社： [此处应填写出版社名称，例如：高等教育出版社] 出版日期： [此处应填写出版年份，例如：2023年] --- 内容简介 本书旨在为工程及应用科学领域，特别是土木工程、机械工程、航空航天工程和材料科学等学科的学生和研究人员，提供一个全面、深入且严谨的理论基础和实践指导，聚焦于理论力学的经典原理推导与结构静力学、动力学在工程实际中的应用。全书结构严谨，逻辑清晰，从最基本的力、矩、平衡概念出发，逐步构建起对复杂结构系统受力状态的精确描述能力。 第一部分：理论力学基础——构建力的分析框架 本书的开篇部分，即理论力学部分，致力于夯实读者对经典力学原理的理解。我们摒弃了单纯的公式堆砌，转而强调物理意义的阐释与数学模型的建立。 第一章：质点运动学与动力学基础 本章详细阐述了描述物体运动所需的基本概念，包括位移、速度和加速度的矢量表示，并重点区分了线运动、平面运动和空间运动的分析方法。随后，我们深入探讨牛顿运动定律在不同参考系下的适用性，特别是惯性系与非惯性系（如匀速旋转参考系）的转换，为后续的动力学分析奠定基础。通过大量的实例分析，读者将掌握如何准确地建立物体运动的微分方程。 第二章：刚体的平衡与静力学 静力学是所有工程分析的基石。本章首先定义了力系的概念，包括集中力、力偶以及力矩的运算。核心内容在于刚体的平衡条件——力和力矩的平衡方程。我们详细讨论了平面力系与空间力系的简化方法，并引入了约束理论，对各种工程支座（如铰链、滑动、固定端）的反应力进行了精确的数学建模。特别地，我们用三维坐标系下的矩阵表示法来处理复杂的空间桁架和框架结构，确保分析的严谨性。本章的实践性练习侧重于非几何敏感结构（如大型桥梁、机械底座）的内力求解。 第三章：虚功原理与拉格朗日力学初步 为过渡到更高级的分析方法，本章引入了变分原理。我们详细推导了虚功原理在静力学平衡条件中的应用，并通过“虚位移法”来验证复杂机构的平衡状态。随后，简要介绍了基于能量的拉格朗日力学的基本框架，这不仅能有效解决复杂约束下的平衡问题，也为后续结构动力学分析中引入能量方法提供了理论支撑。本章旨在培养读者从能量视角理解力学问题的能力。 第二部分：结构分析——从静力到动态响应 本书的后半部分将理论力学的抽象概念，转化为对实际工程结构进行精确分析的具体工具。这部分内容侧重于线弹性力学的基本假设和应用。 第四章：结构静力学：梁、桁架与框架分析 本章是结构工程专业的核心内容。首先，对桁架结构，我们系统地介绍了“节点法”和“截面法”的完整操作流程，并探讨了在荷载作用下桁架内部杆件的轴力计算。随后，重点转向梁和框架结构。详细推导了剪力方程、弯矩方程（剪弯关系），并利用挠度方程（欧拉-伯努利梁理论）求取结构的变形。本章的亮点在于对超静定结构（一次、二次超静定）的分析，主要采用位移法（力的变形法）的基本思想，展示如何利用超静定条件的建立来求解反力与内力。 第五章：材料本构关系与应力分析基础 在分析结构响应之前，必须理解材料的性质。本章回顾了应力和应变的概念，并详细阐述了胡克定律在线弹性的三维应力状态下的应用，引入了广义胡克定律。我们对平面应力状态和平面应变状态下的应力转换进行了详尽的几何图形解释（如莫尔圆），使其成为理解主应力与最大剪应力的直观工具。本章末尾还涉及了屈服准则（如冯·米塞斯准则）在判断材料破坏临界状态中的作用。 第六章：结构动力学导论 现代工程结构不可避免地会受到动态荷载（如风振、地震波、机械冲击）的影响。本章为读者构建了单自由度系统（SDOF）的动力学模型。我们深入分析了自由振动（固有频率与模态）、有阻尼振动以及外部激励下的强迫振动。本章详尽推导了系统的频率响应函数和冲击响应函数，并讲解了转移矩阵法在线性系统动力学求解中的应用。此外，本章还对振动隔离和振动抑制的基本原理进行了理论探讨，为高级的模态分析打下基础。 总结与展望 本书力求在深度与广度之间取得平衡，确保读者不仅掌握求解问题的技巧，更能理解背后的物理机制与数学原理。通过大量的手工计算示例和理论推导，读者将建立起对结构行为的直觉判断能力，从而在面对复杂的、非标准化的工程问题时，能够迅速构建出合理有效的分析模型。本书是后续学习高级结构分析、结构可靠性理论及其他数值方法课程的坚实跳板。全书的论述风格严谨而富有启发性，是工程力学专业学生不可或缺的工具书与参考手册。 --- 目标读者群： 土木工程、机械工程、材料科学、工程力学专业本科生及研究生。 从事结构设计、分析、安全评估的工程师。 对经典力学原理有深入钻研兴趣的科研人员。 本书特色： 1. 理论与实践并重： 经典理论推导详尽，并配有大量源自工程实际的案例分析。 2. 数学工具的应用： 强调矢量代数、矩阵运算在三维力学问题中的系统化应用。 3. 清晰的逻辑递进： 从静力学到动力学的知识体系搭建，符合认知规律。

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这本书的价值远超出了我对一本标准数值方法教材的预期。最让我感到震撼的是其中对于非线性问题的处理部分。在许多教程中，非线性有限元往往被一带而过，或者仅仅停留在简单的迭代格式介绍上，但《有限单元法教程》却对牛顿-拉夫逊法、弧长法等高级求解策略进行了深入且详尽的剖析。作者不仅给出了算法的伪代码，还非常严谨地推导了切线刚度矩阵的构建过程，这对于处理材料非线性和几何非线性问题至关重要。我曾为了一篇关于接触力学模拟的论文苦苦思索求解器的稳定性问题，最终是从这本书的某个章节中找到了突破口。这种将理论深度与前沿研究课题紧密结合的特点，使得它不仅仅适合本科生学习，对于研究生乃至工作多年的工程师来说，也是一本可以反复研读的参考书。阅读过程中，我常常需要停下来，对照自己过去处理的实际算例进行反思，每一次回顾都能发现新的理解角度。

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这本《有限单元法教程》简直是打开了我对数值分析领域的一扇新大门！我过去在处理复杂工程问题时，经常被那些解析解的局限性所困扰，但自从接触这本书以来，那种无力感荡然无存。书中的叙述逻辑性极强，从最基础的变分原理讲起，层层递进到具体的单元构建和刚度矩阵的装配，每一个步骤都解释得清晰明了，即便是初学者也能循着作者的引导，逐步建立起完整的知识体系。尤其让我印象深刻的是，作者在介绍形函数时，并没有仅仅停留在数学公式的堆砌上，而是巧妙地结合了物理直观感受，让人能真正理解为什么选择特定的形函数会影响到最终的计算精度和稳定性。对于那些追求理论深度和工程应用相结合的读者来说，这本书无疑是一个宝库，它不仅教授了“如何算”，更重要的是解释了“为什么这么算”背后的物理和数学原理。我甚至发现，书中的一些案例分析，即便在一些更高级的专业教材中也鲜有提及，这足见作者的功底和用心。读完前几章，我已经迫不及待地想将书中学到的方法应用到我正在进行的结构动力学模拟中去了，那种将抽象理论转化为实际生产力的快感，是无法用言语来形容的。

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从语言风格和行文节奏来看，这本《有限单元法教程》展现出一种成熟的学术大家的风范，其特点是精确、克制而又不失启发性。作者的文字叙述极为精炼，每一个句子似乎都经过了反复的斟酌，避免了任何冗余和含糊不清的表达。例如，在介绍特征值问题的求解时，他没有采取那种大段的背景铺陈，而是直接切入到计算方法的本质差异，例如雅可比法与子空间迭代法的优劣对比，让读者能快速聚焦于核心技术点。我个人特别欣赏作者在引入新概念时，总是先用一个简洁的例子来锚定读者的认知，然后再进行严谨的数学定义，这种方式有效地避免了读者在面对陌生的数学符号时产生畏难情绪。总而言之，这本书的整体阅读体验是一种高度的智力享受，它要求读者投入专注力，但绝对会给予丰厚的回报。对于任何希望真正掌握有限元分析精髓的人来说，这绝对是一部值得收藏和反复研读的经典之作。

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坦白说，我最初拿起这本教材时，是带着一丝忐忑的，毕竟有限元这种内容通常被认为是高深莫测的“硬骨头”。然而，这本书的编排方式彻底颠覆了我的刻板印象。作者似乎深谙学习者的心理，他没有采用那种上来就抛出大量抽象定义和复杂矩阵运算的传统模式，而是采取了一种“问题驱动”的教学方法。每一章都是围绕一个具体的物理问题展开，先设定场景，再引出必要的数学工具，最后才系统地推导有限元方程组。这种叙事结构极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我尤其欣赏作者在对比不同单元类型（比如梁单元与板单元）时的细致入微，他不仅展示了它们的适用范围，还非常深入地探讨了高阶单元相对于低阶单元在收敛性和计算成本上的权衡，这一点对于实际工程设计中的资源优化至关重要。这本书的排版也非常考究，图表清晰，公式编号合理，即便是需要反复查阅的章节，也能很快定位到关键信息。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富、耐心细致的导师，在你迷茫时及时伸出援手，指引方向。

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要评价这本书，我必须提到它的“脚踏实地”。很多有限元书籍过于偏重数学理论的优雅性，反而忽略了计算实现中的“陷阱”。这本书的优秀之处在于，它非常务实地讨论了数值稳定性和网格划分对结果精度的实际影响。例如，在网格畸形单元的处理上，作者没有回避其带来的误差问题，而是明确指出了如何通过选择合适的积分点和单元类型来减轻这种负面效应。此外，书中对于边界条件施加的讨论也非常细致，这在实际操作中往往是新手最容易出错的地方。通过大量的数值算例和配套的编程思路指引（虽然没有直接提供完整的代码，但逻辑框架非常清晰），读者可以很自然地从理论推导平滑过渡到实际编程实现。这本教材体现了一种深厚的工程实践积累，它不仅教会了我们如何建立数学模型，更重要的是教会了我们如何“可靠地”求解模型，避免那些看似正确实则谬以千里的计算结果。这种对工程可靠性的强调，是这本书最宝贵的财富。

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