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出版者:郑州大学出版社

作者:许德刚

出品人:

页数:381

译者:

出版时间:2007-1

价格:37.00元

装帧:

isbn号码:9787811063523

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 工程力学
• 固体力学
• 结构力学
• 力学
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• 理工科
• 大学教材
• 应力
• 变形

《结构强度与构件设计》 本书深入探讨了机械工程、土木工程以及航空航天工程等诸多领域中至关重要的结构强度与构件设计原理。我们致力于揭示材料在承受各种载荷下的行为规律，并在此基础上教授如何设计出安全、可靠且经济高效的工程结构和机械部件。 核心内容概述： 1. 应力与应变基础： 应力（Stress）： 我们将从根本上解释应力是材料内部抵抗外力作用的内力密度。详细介绍正应力（拉伸、压缩）和剪应力，并阐述它们在单位面积上的分布。书中会包含应力状态的概念，引入应力张量，以及如何通过坐标变换求解不同截面上的应力分量，特别是主应力及其方向。 应变（Strain）： 对应力，我们深入剖析应变是材料在外力作用下发生的几何变形的度量。详细讲解正应变（伸长、缩短）和剪应变，以及它们与形变的关系。书中会引入小变形假设，并探讨大变形下的几何非线性问题。 2. 材料的力学性能： 本构关系（Constitutive Relations）： 重点分析材料在载荷作用下的响应，即应力与应变之间的关系。我们将详细介绍理想线弹性材料的胡克定律（Hooke's Law），包括弹性模量（Young's Modulus）、泊松比（Poisson's Ratio）和剪切模量（Shear Modulus）等关键参数。 真实材料的行为： 除了理想模型，我们还将探讨真实材料的复杂性，如屈服（Yielding）、塑性变形（Plastic Deformation）、应变硬化（Strain Hardening）、断裂（Fracture）等现象。通过绘制应力-应变曲线（Stress-Strain Curve），分析材料的屈服强度、抗拉强度、断裂强度、韧性（Toughness）和疲劳强度（Fatigue Strength）等重要力学指标。 材料的分类与选择： 介绍不同类型材料（金属、聚合物、陶瓷、复合材料）的典型力学性能，并指导读者如何根据工程需求选择合适的材料。 3. 梁的弯曲与变形： 弯曲应力（Bending Stress）： 梁是工程中最常见的结构构件，本书将详细分析梁在集中载荷、均布载荷以及弯矩作用下的内力（剪力与弯矩）分布。重点讲解由弯矩产生的正应力，并推导欧拉-伯努利梁理论中的正应力公式（$sigma = My/I$），解释中性轴（Neutral Axis）、截面模量（Section Modulus）等概念。 剪应力（Shear Stress）： 除了弯曲应力，梁的截面还会承受剪应力。我们将推导剪应力公式（$ au = VQ/It$），分析剪应力在梁截面上的分布规律，特别是在工字梁等截面形状中的集中效应。 梁的挠度与转角： 深入研究梁在载荷作用下的弹性变形，即挠度（Deflection）和转角（Slope）。我们将介绍微分方程法、积分法、叠加法以及能量法（如虚功原理、卡氏定理）等求解梁的挠曲线方程（Deflection Curve Equation），并计算梁在不同支承条件下的最大挠度和转角。 梁的稳定性： 讨论梁在轴向压力作用下可能出现的失稳现象——压杆失稳（Buckling），推导欧拉（Euler）压杆公式，并分析临界屈曲载荷（Critical Buckling Load）的影响因素。 4. 扭转与轴的设计： 扭转应力（Torsional Stress）： 分析圆轴和薄壁管轴在扭矩作用下的扭转变形和应力分布。推导薄壁圆管的扭转剪应力公式（$ au = Tr/J$），解释极惯性矩（Polar Moment of Inertia）的作用。 扭转角（Angle of Twist）： 计算轴在扭矩作用下的相对扭转角度，分析扭转刚度（Torsional Stiffness）的重要性。 轴的设计： 基于强度和刚度条件，指导如何设计承受扭矩载荷的轴，考虑应力集中（Stress Concentration）以及疲劳设计。 5. 应力分析与失效模式： 主应力与摩尔圆（Mohr's Circle）： 学习如何利用摩尔圆来可视化和计算任意截面上的应力状态，找到最大主应力、最小主应力以及最大剪应力。 失效理论（Failure Theories）： 介绍不同的材料失效准则，如最大应力理论、最大应变理论、Tresca（最大剪应力）理论、Von Mises（应力偏量）理论等，用于预测脆性材料和韧性材料的屈服和断裂。 断裂力学初步： 引入断裂力学的基本概念，如应力强度因子（Stress Intensity Factor）、断裂韧度（Fracture Toughness）和裂纹扩展（Crack Propagation），探讨包含裂纹的结构构件的安全性。 疲劳（Fatigue）： 深入研究材料在循环载荷下的疲劳失效现象，分析S-N曲线（Stress-Life Curve）、疲劳极限（Fatigue Limit）和疲劳强度（Fatigue Strength），以及疲劳裂纹的萌生与扩展。 6. 薄壁结构与压力容器： 薄壁圆筒和球壳： 分析薄壁圆筒和球壳在内压或外压作用下产生的环向应力（Hoop Stress）和纵向应力（Longitudinal Stress）。推导薄壁圆筒的应力公式（$sigma_h = pr/t$, $sigma_l = pr/2t$）以及薄壁球壳的应力公式（$sigma = pr/2t$）。 压力容器设计： 基于薄壁结构理论，指导压力容器（如储气罐、锅炉）的强度设计，确保其在高压环境下的安全性。 7. 复杂载荷与组合效应： 组合应力： 分析梁同时承受弯曲和剪切，或轴同时承受扭转和弯曲等组合载荷下的应力状态。 组合载荷下的设计： 应用失效理论，解决由多种载荷组合引起的结构设计问题。 学习目标： 通过系统学习本书内容，读者将能够： 理解材料在各种载荷下的基本力学行为。 掌握计算结构构件内力、应力和变形的方法。 熟悉关键的材料力学参数及其意义。 能够运用各种梁的理论解决实际工程问题。 掌握轴的设计原理和方法。 能够识别和分析结构的潜在失效模式。 初步掌握薄壁结构和压力容器的设计要点。 具备分析复杂载荷下结构强度的能力。 本书旨在为未来的工程师和研究人员提供坚实的理论基础和解决实际工程挑战的实践技能。每一章节都配有精心设计的例题和习题，帮助读者巩固所学知识，并提升解决实际问题的能力。

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说实话，这本书的排版和插图设计，真的需要改进。我手里这本是第三版，虽然内容无疑是顶尖的，但视觉上的体验却不敢恭维。举个例子，在介绍**梁的横向剪切变形理论**时，书中给出的截面应力云图，线条过于密集，灰度过渡也显得生硬，导致我很难直观地判断应力集中点和零应力区的位置。我不得不求助于网络上的模拟软件截图来辅助理解，这无疑打断了阅读的连贯性。特别是**薄壁结构件在复杂载荷组合下的屈曲分析**章节，理论推导固然严谨，但配图的清晰度实在让人抓狂。我觉得，对于这种高度依赖空间想象力的学科，如果作者或出版社能投入更多资源优化图示，比如使用更现代的色彩编码、更清晰的剖面标注，那么学习曲线将会平缓许多。目前这种“文本吃力，图示模糊”的状态，让很多本该是轻松理解的概念，硬生生地被拖成了需要反复查阅参考资料的“硬骨头”。如果能出一版配套的**三维动画演示光盘**，那将是革命性的提升。

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这本《XXXXX》（请自行替换成您所说的图书名称，这里用XXXXX代替）的阅读体验，简直是一场智力与耐心的双重马拉松。我是在准备一个重要的结构设计项目时，抱着“攻克技术难关”的决心翻开它的。起初，那些密密麻麻的公式和符号确实让人望而生畏，尤其是关于**本构关系和本构模型的推导部分**，感觉作者仿佛默认读者已经对高等数学和张量分析了如指掌。我花了整整一个下午，试图弄明白应力状态在不同坐标系下如何通过旋转矩阵进行转换，那种抽象感几乎让我想要放弃。然而，一旦理解了其背后的物理意义，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。它不像一些入门书籍那样，只是简单地罗列公式然后套用实例；这本书更像是在**解构整个力学世界的底层逻辑**。书中对**疲劳损伤的累积模型**的阐述尤为深刻，它没有止步于传统的Miner准则，而是引入了更先进的基于能量耗散的角度去分析材料在交变载荷下的寿命预测，这一点对于从事航空航天或精密机械领域的朋友来说，绝对是价值连城的干货。它迫使你思考：为什么材料会失效？失效的本质究竟是什么？这种深层次的追问，让阅读过程从单纯的知识获取，升华为一种科学哲学的探讨。

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对于有志于从事**非线性有限元分析（FEA）**的工程师来说，这本书的内容广度令人印象深刻，但深度上却略显保守。它对**大变形问题的几何非线性处理**给出了详尽的理论背景介绍，特别是关于**拉格朗日描述与欧拉描述**的切换机制，解释得非常到位。然而，当真正进入到实际的数值实现层面时，内容戛然而止。例如，对于**隐式求解器（如Newton-Raphson迭代）**中**残差向量的构建和切线刚度矩阵的更新策略**，书本只是笼统地提及，却没有给出详细的矩阵装配步骤或代码片段参考。这使得我必须转向专门的数值方法书籍才能将理论转化为可执行的算法。这像是一张精美的蓝图，告诉你桥梁的受力原理，却没告诉你具体螺栓该用多大直径。我认为，如果能在**材料模型（如弹塑性或粘弹性）的本构方程在有限元框架下的离散化**这一块再深入挖掘，增加一些实际的**矩阵求解器选择的优劣对比**，这本书的实用价值将远超现在“偏理论基础”的定位。

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作为一本参考书，它的**参考文献和索引系统**设计得非常人性化，这一点值得称赞。我经常需要回顾某个特定概念的出处，比如想深入了解**蠕变本构模型的温度依赖性**时，书中准确地标出了它在某一特定期刊上的原始出处，而不是简单地指向一本泛泛的教材。这种严谨的学术态度，让这本书充满了信赖感。此外，书中在涉及**实验力学与理论分析的对比**时，引用的案例都非常经典且具有代表性，比如对**岩石材料三轴压缩试验结果**的分析，很好地说明了理论模型在极端条件下的适用边界。虽然本书的篇幅厚重，阅读起来需要持续的专注力，但当你真正需要查找一个经过时间检验的、可靠的理论支撑点时，这本书总能提供一个清晰、权威的指引。它不是那种可以轻松读完的“闲书”，而是一部需要你时不时翻阅、并从中汲取养分的“工具箱”，尤其是在面对设计规范的深层原理质疑时，它的地位无可替代。

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这本书最大的亮点，无疑在于它对**结构稳定性理论**的阐述，特别是**后屈曲分析**的部分，简直是教科书级别的典范。它没有停留在欧拉公式的简单应用上，而是系统地梳理了**初始缺陷敏感性、几何非线性和材料非线性**如何共同作用导致结构承载力的突然下降。我特别欣赏作者对于**卡门-布赫巴林德（Kármán-Brinkmann）的板壳屈曲理论**的梳理，其逻辑清晰，层层递进，让人能清晰地看到从线弹性屈曲到非线性屈曲的过渡是如何发生的。最让我受益匪浅的是关于**复合材料层合板的铺层设计对临界屈曲载荷的影响**的讨论。作者通过对比分析，揭示了**角度铺层的局限性以及引入非对称铺层的必要性**，这为我优化我设计的一个复合材料机翼结构提供了决定性的理论依据。这本书真正做到了将基础理论与工程实际中的关键难题紧密结合，它不提供现成的答案，但它教会你如何提问和分析那些最棘手的稳定性问题。

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