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出版者:

作者:栾学钢 编

出品人:

页数:263

译者:

出版时间:2001-7

价格:17.00元

装帧:

isbn号码:9787040098020

丛书系列:

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• 机械设计
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《工程力学：原理与应用》 内容简介 《工程力学：原理与应用》是一部系统而深入的工程力学教材，旨在为读者构建坚实的理论基础，并引导其掌握解决实际工程问题的能力。本书覆盖了工程力学两大核心分支——静力学和动力学，并在此基础上引入了材料力学的基础概念，力求在有限的篇幅内，为读者勾勒出工程力学知识体系的全貌。本书的编写宗旨是，通过严谨的数学推导、清晰的物理概念阐释以及丰富多样的算例分析，帮助读者深刻理解力学原理，并能灵活运用这些原理来分析和设计各种工程结构与机械系统。 第一部分：静力学 静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科，是工程力学的基础。本部分内容循序渐进，从最基本的概念出发，逐步深入。 绪论： 开篇介绍静力学的研究对象、基本概念（如力、力系、力偶、刚体等）以及研究方法。强调力的矢量性，并介绍力的合成与分解的原理与方法，为后续章节的学习奠定基础。 力的矢量表示与单位： 详细讲解力的矢量表示方法，包括直角坐标系下的分量表示法和空间向量表示法。介绍国际单位制（SI）中力的单位牛顿（N）及其常用派生单位，并对实际工程中常见力的量级进行感知性说明。 力的传输性与等效力系： 深入阐述力的传输性原理，即沿着作用线传输不改变力的作用效果。在此基础上，引入等效力系的概念，详细讲解如何将一个复杂力系简化为一个等效的简单力系（合力和合力偶），这是解决复杂受力分析问题的关键步骤。 力在坐标轴上的投影： 讲解力的投影概念，以及如何计算力在不同坐标轴上的投影。这对于将空间力系分解和求解力平衡方程至关重要。 平面力系的平衡方程： 重点讲解在二维平面内，刚体受力平衡的条件。介绍平面共点力系和平面非共点力系的平衡方程，包括力的投影方程和力偶矩平衡方程。通过大量实例，演示如何列写和求解这些方程，以确定未知力或力偶。 空间力系的平衡方程： 将平面力系的概念扩展到三维空间。详细推导和讲解空间共点力系和空间非共点力系的平衡方程，涉及三个方向的力平衡方程和绕三个坐标轴的力偶矩平衡方程。 特殊力系与应用： 针对工程实践中常见的特殊力系进行分析，如重力、摩擦力、弹簧力、绳索张力等。深入讲解摩擦定律，包括静摩擦和动摩擦，以及分析摩擦问题的基本方法。 结构件的受力分析： 介绍如何对梁、桁架、框架等工程结构件进行受力分析。讲解截面法（或称截面法）在静力学中的应用，即通过假想截断结构件，分析截面上的内力（力、剪力、弯矩）。 重心与形心： 讲解重心（物体受重力作用的等效作用点）和形心（几何图形的平均位置）的概念，以及计算平面图形和空间物体重心、形心的方法。这些概念在结构件的自重分析和稳定性判断中具有重要意义。 第二部分：动力学 动力学是研究物体运动及其原因（力）之间关系的学科。本部分内容将使读者理解运动的规律以及力如何引起运动的改变。 运动学： 运动的描述： 介绍描述物体运动的基本概念，包括位移、速度、加速度。详细讲解直线运动和曲线运动的运动学方程，以及速度和加速度的矢量性质。 相对运动： 讲解相对运动的概念，以及如何进行相对速度和相对加速度的计算，这在分析多体系统的运动时尤为重要。 圆周运动： 专门讲解匀速圆周运动和变速圆周运动的运动学规律，包括角位移、角速度、角加速度以及线速度、线加速度与角量之间的关系。 刚体的定轴转动： 深入研究刚体绕固定轴转动的运动学规律，包括角速度、角加速度的计算，以及质点速度和加速度的分解。 动力学基本定律： 牛顿运动定律： 详细阐述牛顿第一、第二、第三运动定律，这是动力学的基石。重点讲解牛顿第二定律（F=ma），并将其应用于点和质点的动力学分析。 动量与冲量： 介绍动量和冲量的概念，以及动量定理。讲解动量守恒定律，并将其应用于碰撞、爆炸等瞬时过程的分析。 功与能： 详细讲解功的概念、功的计算以及功率。介绍动能、势能（重力势能、弹性势能）的概念，并推导和应用动能定理、机械能守恒定律。 振动： 引入简谐振动的概念，讲解其运动学和动力学特征，以及受迫振动和共振现象。 第三部分：材料力学基础 材料力学是研究构件在外力作用下产生变形和应力的学科。本部分内容将为读者提供材料力学领域的基本概念和分析方法，为更深入的学习打下基础。 应力与应变： 介绍应力（单位面积上的内力）和应变（单位长度的相对变形）的概念。区分正应力和剪应力，以及正应变和剪应变。 材料的力学性能： 讲解材料的基本力学性能，如弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度等。介绍应力-应变曲线，并解释其关键点。 杆件的轴向拉伸与压缩： 分析杆件在轴向拉力或压力作用下的应力、应变和变形。推导轴向拉伸/压缩杆件的强度条件和刚度条件。 剪切与扭转： 简要介绍剪切和扭转的基本概念，以及在这些载荷作用下构件可能产生的应力与变形。 本书特色 理论与实践相结合： 本书在讲解基本理论的同时，大量引用了实际工程中的典型算例，如桥梁结构、机械零件、车辆运动等，使抽象的力学原理变得具体可感。 循序渐进，逻辑清晰： 内容安排合理，从基础概念到复杂问题，层层递进，确保读者能够逐步掌握。 数学工具的运用： 强调微积分、矢量分析等数学工具在力学问题求解中的应用，培养读者的数学建模能力。 多维度插图与图表： 丰富的示意图、受力图、运动轨迹图等，直观地展示了力学过程，便于理解。 注重解题方法与思路： 不仅仅给出公式和答案，更注重引导读者理解解题思路和方法，培养独立分析解决问题的能力。 适用对象 《工程力学：原理与应用》适用于高等院校工科专业的本科生、研究生，以及从事工程设计、研发、技术咨询等工作的工程师。对于希望系统学习和巩固工程力学知识的自学者，本书也是一本极佳的参考读物。通过学习本书，读者将能够： 深刻理解力的作用和运动的规律。 能够熟练运用静力学知识分析工程结构件的受力情况。 能够运用动力学原理分析物体的运动状态，并预测其行为。 掌握材料力学的一些基本概念，为理解更复杂的力学问题打下基础。 提升分析和解决工程问题的能力，为未来的专业学习和职业发展奠定坚实的基础。

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这本书的配图和案例分析，简直是灾难性的。如果你是视觉学习者，这本书会让你倍感折磨。所有的插图都是简单的二维工程图，线条僵硬，缺乏立体感，很多关键的受力点和装配关系需要读者自行在大脑中进行多次空间转换才能理解。更糟糕的是，它引用的案例陈旧且缺乏趣味性。我翻遍了全书，没有看到任何与航空航天、新能源汽车或者先进机器人技术相关的设计实例。那些被拿来分析的机械结构，大多是简单的杠杆、凸轮机构，或者一些早就被淘汰的减速箱结构。我期待的是能看到模块化设计在实际产品中的应用，看到如何通过优化机构的运动学来提高效率。这本书给出的案例缺乏挑战性，无法激发读者的创新热情，让人感觉设计机械就是一套机械的、重复性的计算和绘制工作，完全没有体现出机械设计本身的魅力和创造性所在。

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我购买此书的另一个目的是想深入理解“可靠性工程”在设计初期的应用，毕竟，设计出来的东西必须能长期稳定工作。然而，这本书对可靠性的讨论极其肤浅，基本只停留在“安全系数”的概念上。它没有深入探讨如何进行系统性的故障模式与影响分析（FMEA），更没有提及如何利用贝叶斯网络或马尔可夫链来预测复杂系统的故障概率。在我看来，现代机械设计早已超越了“只要强度够，结构就不会断”的简单逻辑，可靠性、可维护性和可制造性（RCM）是同等重要的设计维度。这本书提供的知识框架，使得读者在面对多因素耦合的复杂系统时，完全没有应对的理论工具。它侧重于单个零件的静力学分析，而对整个机械系统的动态可靠性评估避而不谈，这对于一个期望掌握前沿工程方法的学习者来说，无疑是严重的知识断层。

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这本号称“机械设计基础”的书，我拿起来的时候，满心期待能找到一些关于现代机械设计理念的革新，毕竟现在工业4.0都喊了这么多年了。结果呢？翻开目录，里面塞满了各种标准件、螺栓、齿轮的尺寸计算，还有一些似乎停留在上个世纪的材料力学公式推导。我理解基础很重要，但这本书的“基础”似乎过于基础，简直像是在照搬一本几十年前的教材。它完全没有触及到参数化设计、拓扑优化这些对现在工程师至关重要的软件应用和思维方式。读起来感觉像是在啃一块干巴巴的石头，味同嚼蜡。我尝试从中寻找一些关于如何利用有限元分析（FEA）来验证复杂结构强度的章节，哪怕是简单介绍一下边界条件设置的注意事项也好，结果却是徒劳无功。这本书的深度停留在“会算”的层面，而不是“会设计”的层面。对于一个渴望了解如何用更高效、更智能的方式去创造新机械的人来说，这本书提供的帮助微乎其微，更像是一本工具手册，而不是一本启发思想的著作。我期待的是如何用更少的材料实现更高的性能，如何集成传感器和执行器，而不是机械制图的标准角度和投影方法。

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我对这本所谓的“机械设计基础”感到非常失望，主要因为它在“现代制造工艺”方面的讨论近乎于零。我们现在谈论的都是增材制造（3D打印）、先进的连接技术（如激光焊接、搅拌摩擦焊），以及智能加工中心的操作。这本书里提到的工艺，像是退火、正火、渗碳淬火，这些内容在几十年前或许是主流，但在今天的快速原型和高端制造领域，其重要性已经被大大稀释了。它没有提供任何关于如何根据新的制造约束（比如增材制造的层间附着力、打印方向对强度的影响）来调整设计参数的内容。我原本希望这本书能体现出“设计为人服务”的理念，将工艺的可制造性（DFM）融入到设计初期。但它似乎固执地停留在传统车、铣、刨、磨的时代背景下，对新材料、新工艺的接纳度极低，读起来感觉像是穿越回了上个世纪八十年代的工厂车间，跟不上时代的发展步伐。

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说实话，我买这本书是想用来辅导我大学二年级的课程，主要是想对那些枯燥的理论知识有一个更生动、更贴近实际工程案例的解读。然而，这本书的写作风格极其晦涩和学术化，仿佛每一个词语都必须经过层层论证才能出现。作者的论述逻辑是严密的，但这种严密性却让普通读者望而却步。大量的数学推导过程，虽然从理论上是无懈可击的，但在实际应用中，我们更多需要的是知道“在什么情况下应该用什么公式”，而不是花费大量时间去重温牛顿的微积分。举个例子，讲到疲劳寿命分析时，书中只是列出了S-N曲线的数学表达式，却完全没有讨论实际工况下如何准确获取载荷谱，如何处理随机载荷的累积损伤问题。对我来说，这就像是给了我一个精密的望远镜，却没告诉我如何对准星星。我需要的是一个能将抽象概念具象化的桥梁，而这本书似乎更倾向于将所有东西都抽象化，让那些初学者感到更加迷茫，完全无法建立起“知识点”之间的联系。

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