工程力学基础习题详解

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出版者:高等教育
作者:张维
出品人:
页数:324
译者:
出版时间:2001-03-01
价格:11.7
装帧:平装
isbn号码:9787040088397
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 工程力学
  • 力学基础
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具体描述

本书共分六章,主要内容包括矢量、空间静力学、弹性静力学、流体静力学、运动学和动力学。

《机械系统动力学分析》 本书致力于深入剖析各类机械系统的动态行为,从基本原理到复杂应用,为读者构建一个全面而严谨的动力学知识体系。我们旨在揭示机械系统在运动过程中所遵循的力学规律,重点关注系统状态随时间的变化,以及影响这些变化的内外因素。 第一部分:基础理论回顾与拓展 本部分将对经典力学的核心概念进行系统性梳理,包括质点运动学、刚体运动学、牛顿运动定律、功和能、冲量和动量等。在此基础上,我们将引入更先进的理论工具,如达朗贝尔原理、虚功原理等,为后续的动力学分析打下坚实基础。特别地,我们将着重讲解拉格朗日方程和哈密顿方程,这些是处理复杂机械系统动力学问题的强大数学框架。通过详细的推导和丰富的示例,帮助读者理解这些方程的物理意义及其在不同问题中的应用。 第二部分:单自由度系统动力学 本部分将聚焦于最简单的机械系统——单自由度系统。我们将详细分析简谐振动、阻尼振动和受迫振动。对于简谐振动,我们将探讨其振幅、频率、周期等关键参数,并分析不同激励下的响应。对于阻尼振动,我们将区分过阻尼、临界阻尼和欠阻尼状态,并分析阻尼对系统衰减特性的影响。在受迫振动部分,我们将深入研究共振现象,分析系统的频率响应,并探讨如何在实际工程中利用或避免共振。此外,还将介绍激励函数的形式多样性对系统响应的影响。 第三部分:多自由度系统动力学 本部分将进一步扩展到更普遍的多自由度系统。我们将详细介绍系统的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的建立方法。基于这些矩阵,我们将推导系统的运动微分方程。对于无阻尼多自由度系统,我们将重点讲解特征值问题和模态分析,揭示系统的固有频率和振型,这些是理解系统振动特性的关键。我们将通过具体算例展示如何求解系统的自由振动响应。对于有阻尼多自由度系统,我们将介绍经典阻尼和比例阻尼等常见阻尼模型,并讨论它们对系统动力学行为的影响。 第四部分:连续体动力学基础 本部分将触及连续介质的动力学行为,为理解更复杂的机械系统提供基础。我们将介绍杆件的轴向振动、梁的弯曲振动等一维连续体问题。通过偏微分方程的建立和求解,我们将分析这些结构的固有频率和振型。这将使读者对材料的分布和结构形式如何影响动力学的行为有一个初步的认识。 第五部分:分析方法与数值技术 为了解决复杂的动力学问题,我们将介绍多种分析方法。这包括傅里叶级数和拉普拉斯变换在系统响应分析中的应用。此外,考虑到许多实际问题难以获得解析解,我们将详细介绍数值分析技术,如有限差分法和有限元法。我们将通过实例演示如何利用这些数值方法对复杂机械系统的动力学行为进行模拟和分析,从而为工程设计和故障诊断提供有力的支持。 第六部分:工程应用实例分析 本书的最后部分将整合前面所学的知识,通过一系列典型的工程应用案例,展示动力学分析在实际工程中的重要作用。这些案例可能涵盖机械臂的运动规划、车辆悬架系统的设计、桥梁结构的振动特性分析、航空发动机转子的动力学特性等。通过对这些案例的深入剖析,读者将能够体会到动力学原理在解决实际工程问题中的实际价值,并学习如何将理论知识转化为有效的工程解决方案。 本书特点: 理论严谨: 遵循严格的力学推导过程,确保概念的准确性和逻辑的严密性。 内容全面: 涵盖了从基础到高级的机械系统动力学分析知识。 方法多样: 介绍解析和数值两种主要的分析手段。 实例丰富: 通过大量的算例和工程应用,加深读者对理论的理解。 语言清晰: 力求用清晰易懂的语言阐述复杂的力学概念。 《机械系统动力学分析》是一本适合机械工程、航空航天工程、自动化等相关专业的高年级本科生、研究生以及从事相关领域研究和开发的工程师的参考书。通过学习本书,读者将能够深刻理解机械系统的运动规律,掌握分析和解决复杂动力学问题的能力,为未来的工程实践奠定坚实基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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坦白说,在遇到这本《工程力学基础习题详解》之前,我对力学学习的态度是有些畏惧的。它总是给我一种高深莫测、难以企及的感觉。然而,这本书以其清晰的逻辑、详实的步骤和循序渐进的难度,彻底改变了我的看法。书中几乎每一道题的解答,都像是在进行一次“现场教学”。作者会先介绍解题所需的基本原理,然后详细阐述每一步的依据,并给出具体的计算过程。对于一些关键的步骤,还会进行反复强调,确保读者能够深刻理解。尤其是在动力学部分的习题解答中,作者对牛顿第二定律的应用,对动量和能量守恒的运用,都进行了非常细致的分析,让我能够真正理解这些基本定律在解决实际问题中的强大力量。

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这本书简直是为我量身定做的!作为一名在校的工科生,我深知工程力学的重要性,但同时也饱受其抽象概念和繁琐计算的困扰。市面上同类书籍比比皆是,但很多都过于理论化,或者习题的解答不够详细,总让人感觉云里雾里。直到我偶然发现了这本《工程力学基础习题详解》,我的学习之路才算真正步入了正轨。首先,这本书的编排方式就非常贴心。它并没有简单地堆砌大量题目,而是将每一章的知识点进行清晰的梳理,然后针对性地设计了一系列具有代表性的习题。更难得的是,对于每一道习题,作者都提供了极其详尽的解答过程。这不仅仅是给出最终答案,而是从最基本的原理出发,一步步推导,直到得出结果,中间涉及到的每一步计算、每一种方法的选择,都给出了充分的解释和说明。例如,在讲解受力分析时,作者会详细阐述如何正确画出力图,识别所有作用力和反作用力,并给出判断力方向的依据。在涉及积分计算时,还会简要回顾相关的积分技巧,确保即使是基础不牢固的学生也能跟上。

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我对这本书的另一个高度评价在于其对“细节”的极致追求。在力学学习中,往往是细节决定成败。一个不小心就会因为单位错误、方向判断失误或者公式应用不当而导致整个题目功亏一篑。这本书在这方面堪称典范。作者在解答的每一个步骤中,都会清晰地标明所使用的单位,并且在计算过程中始终保持单位的一致性。对于矢量的表示和运算,也给予了充分的说明。更让我受益匪浅的是,书中还会针对一些常见的错误,进行专门的分析和纠正。例如,在讲解能量守恒时,会强调在考虑机械能守恒时,必须排除非保守力的做功影响。这种对细节的关注,极大地帮助我避免了在实际解题过程中可能遇到的陷阱。

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对于很多学生来说,力学学习最大的障碍往往在于计算的复杂性和概念的混淆。这本《工程力学基础习题详解》在这两方面都提供了极佳的解决方案。首先,在计算方面,书中提供的解答过程逻辑清晰,步骤完整,而且会明确指出每一步计算的依据和所使用的公式。对于一些容易出错的细节,比如单位换算、符号处理等,作者都会给予特别的提示。其次,在概念辨析方面,本书也做得非常到位。例如,在区分速度和速率、位移和路程、动量和冲量等容易混淆的概念时,作者会通过对比性的习题和详细的解释,帮助读者建立清晰的界限。甚至对于一些更深层次的概念,如虚功原理的意义,书中也会从多个角度进行阐述,确保读者能够真正理解其精髓。

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这本书给我的最大感受就是“透彻”。许多力学概念,例如惯性力、冲量、动量、功、能等,在初次接触时都显得比较抽象。然而,通过这本书中精心设计的习题和详细的解析,这些概念变得生动而具体。作者在讲解时,总能巧妙地将抽象的理论与实际的物理过程相结合。比如,在讲解功与能定理时,书中会通过对一个抛体运动或一个弹簧振子进行详细分析,展示能量如何在不同形式之间转化,以及功是如何改变物体的动能的。这种“直观化”的讲解方式,让我在理解原理的同时,也能感受到其在工程实践中的应用价值。此外,书中还常常会提及一些相关的物理现象或工程实例,这进一步加深了我对理论知识的理解和记忆。

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这本书的价值在于它不仅仅是提供了一个“标准答案”,更重要的是它展现了“如何去思考”和“如何去验证”。在解答一些稍具难度的题目时,作者会引导读者从不同角度去分析问题,比如从能量角度、动量角度或者力的平衡角度,并比较不同方法的优势。这种多角度的分析,不仅深化了我对力学原理的理解,也培养了我解决复杂问题的综合能力。此外,书中还常常会包含一些“结果检验”的环节,比如通过量纲分析来检查公式的正确性,或者通过代入特殊值来验证解的合理性。这些思考和检验的环节,对于培养严谨的科学态度至关重要。

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作为一名对力学知识有较高追求的学习者,我一直希望能够找到一本既能打牢基础,又能拓展思维的教材。这本《工程力学基础习题详解》恰好满足了我的这一需求。它所选取的习题覆盖面非常广,从最基础的静力学、运动学到动力学,再到材料力学的一些基本概念,几乎涵盖了工程力学核心领域。而且,这些习题的难度梯度设计得非常合理,循序渐进,能够帮助读者逐步建立起对知识的系统性认知。令人印象深刻的是,对于一些经典且难度稍大的题目,书中提供的解答不仅仅是完成任务,更是充满了作者对力学深刻理解的体现。例如,在分析复杂结构的静力学平衡时,作者会引导读者思考自由体的选择、坐标系的建立,以及如何利用对称性或约束条件来简化问题。这种引导性的解答方式,让我不仅仅是被动地接受答案,而是主动地参与到解决问题的过程中。

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这本书的精髓在于它对解题思路的深度挖掘。很多时候,我们学习力学不仅仅是为了解开一道具体的题目,更是为了掌握解决同类问题的通用方法和技巧。这本书在这方面做得尤为出色。它不会仅仅提供一种解法,而是会针对一道题,提供多种可能的解题途径,并详细分析每种方法的优缺点、适用范围以及在不同情况下的效率。比如,在解决平面机构的平衡问题时,书中会详细介绍虚位移法、力的平衡方程法等几种常用方法,并对每种方法的物理意义、数学表达以及操作步骤进行深入剖析。更让我惊喜的是,作者还会在习题详解中穿插一些“解题技巧”或者“易错点提示”,这些往往是课堂上老师难以详细展开,或者需要学生自己摸索的宝贵经验。这些细节的呈现,极大地提升了学习效率,让我能够举一反三,触类旁通。

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我必须强调这本书在“概念可视化”方面的卓越表现。工程力学中的很多概念,比如应力、应变、刚度、稳定性等,如果不借助直观的图示,很难理解其物理意义。这本书在这方面做得非常出色。虽然它是一本习题详解,但作者在阐述概念或解答题目时,会非常巧妙地运用文字描述来帮助读者在脑海中构建出清晰的物理图像。例如,在解释受力分析时,会生动地描述物体所受到的拉力、压力、摩擦力等,以及它们作用的方向和性质。在讲解材料力学中的弯曲变形时,会形象地描述梁在受力后的变形曲线,以及曲率与力矩的关系。这种“画面感”的讲解,大大降低了理解门槛,让枯燥的理论知识变得鲜活起来。

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这本书不仅仅是一本习题解答集,更像是一位经验丰富的导师,在我学习工程力学的过程中给予我无声的指导。我尤其欣赏书中对“如何思考”的引导。很多时候,一道力学题的难点不在于计算,而在于如何正确地建立模型、分析问题。作者在解答过程中,会非常注重对解题思路的梳理,例如“首先,我们应该对物体进行受力分析,并画出其受力图”、“然后,根据物体的运动状态,选择合适的运动方程”、“最后,利用已知的条件和方程求解未知量”。这样的提示,能够帮助我养成良好的解题习惯,不仅仅是完成眼前的题目,更是培养解决工程问题的能力。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学理念,是这本书最宝贵的财富。

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