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出版者:华中科技大

作者:邓星钟

出品人:

页数:455

译者:

出版时间:2007-7

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787560939001

丛书系列:

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建筑结构力学基础与应用：现代工程实践的基石 本书导言： 在浩瀚的土木工程领域中，建筑结构力学是理解、设计和建造安全、可靠、经济的建筑物不可或缺的核心学科。它不仅是理论知识的集合，更是连接理论分析与实际工程应用之间的桥梁。本书《建筑结构力学基础与应用》旨在系统、深入地阐述结构力学的基本原理、分析方法以及在现代建筑工程实践中的具体应用，为土木工程专业的学生、初级工程师以及致力于提升专业技能的结构设计人员提供一套全面、实用的学习资源。我们深知，结构设计绝非简单的公式套用，而是对材料性能、荷载效应和结构响应的深刻洞察。因此，本书在强调理论严谨性的同时，更注重培养读者将抽象的力学概念转化为解决实际工程问题的能力。 第一部分：绪论与基本概念的奠基 本书的开篇，我们将从结构力学的历史沿革入手，明确其在现代土木工程学科体系中的战略地位。结构力学作为研究物体在外力作用下，内部产生应力、应变以及整体产生位移和变形规律的学科，其重要性不言而喻。我们将详细界定结构、构件、支座和连接等基本概念，并系统介绍结构体系的分类，例如静定结构与超静定结构，为后续的分析打下坚实的基础。 材料本构关系与应力-应变分析： 结构力学分析的前提是对材料行为的准确描述。本章将深入探讨线弹性、弹塑性材料的本构关系，特别是针对混凝土和钢材等主要结构材料的特性。我们将详细讲解应力状态（如主应力、应力不变量）和应变状态的分析方法，包括莫尔圆在二维和三维应力分析中的应用。对材料疲劳、蠕变等长期性能的初步讨论，将引导读者建立更全面的结构安全观。 内力和位移的平衡条件： 平衡原理是结构分析的基石。本书将详尽阐述结构在静力作用下的平衡方程，区分刚体平衡和变形体平衡。我们将重点讲解截面法，这是导出构件内力（轴力、剪力、弯矩和扭矩）的关键工具。对于梁、桁架、框架等典型结构，我们将通过实例演示如何精确地绘制内力图，这是后续进行构件强度和稳定性校核的必要步骤。 第二部分：经典结构分析方法的精深解析 本部分是本书的核心，聚焦于如何系统地求解静定和超静定结构。 静定结构分析的完备教程： 我们将从最基础的梁、刚架开始，运用平衡方程进行精确求解。对于复杂几何形状或多类型荷载作用下的静定结构，本书将提供模块化的解题思路。对于桁架结构，除了常用的节点法和截面法，还将引入矩阵法的思想作为过渡。 变形分析与虚功原理的构建： 结构发生变形是其受力的自然结果。本书将系统介绍变形的基本概念，如位移、转角和挠度。重点深入讲解虚功原理（包括单位力法、虚应变能法），这是分析超静定结构和计算位移的强大工具。我们将通过大量经典算例，展示如何应用虚功原理高效求解梁和简单框架的位移和超静定次数的求解。 超静定结构分析的系统化方法： 超静定结构的求解依赖于变形协调条件。本书将系统阐述力法（位移法的基础）和位移法（刚度法的基础）的理论框架。 力法（或称为变形协调法）： 详细讲解如何选择多余未知量、建立基本结构、求解超静定方程，以及如何处理约束反力对自由度的影响。我们将侧重于分析一次和二次超静定结构。 位移法（或称为挠度法）： 介绍位移法的基本思路——通过求解节点位移来确定结构内力。我们将详细推导单元刚度矩阵和总体刚度矩阵的建立过程，这是现代有限元分析的雏形。重点放在如何列出平衡方程并求解节点位移，进而反推出内力。 第三部分：结构稳定性与动力学初步 结构安全不仅关乎强度，还关乎整体稳定性。 结构稳定性理论： 本章将聚焦于压杆的失稳问题。我们将从欧拉公式的推导开始，深入分析临界荷载的计算，并讨论不同端部约束条件对失稳荷载的影响。对于更接近实际的工程构件，我们将引入稳定系数和欧拉公式的修正，并探讨截面突变和偏心受压对稳定性的影响。 结构动力学基础入门： 虽然本书侧重静力学分析，但为适应现代工程对地震和风荷载的关注，我们将提供结构动力学的基础概念。介绍单自由度系统的自由振动、有阻尼振动以及受迫振动响应的基本原理，使读者对结构的动态特性有一个初步认识。 第四部分：现代结构分析工具与实践连接 理论的价值最终体现在应用上。本部分将连接理论分析与工程实践。 矩阵分析法的深化与应用： 在系统讲解了力法和位移法的原理后，我们将回顾如何使用矩阵代数来统一和简化计算过程。我们将演示如何利用矩阵方程 $mathbf{K} mathbf{u} = mathbf{P}$（刚度法）来求解复杂的结构体系。本章是向有限元分析（FEM）过渡的桥梁，帮助读者理解商业软件背后的核心逻辑。 在实际工程中的考量： 结构分析的最终目标是安全可靠地承载。本章将讨论在结构设计中需要考虑的实际因素，包括： 1. 荷载的精确评估： 活荷载、恒荷载、风荷载、地震作用的取值与组合。 2. 第二阶效应的引入： 分析轴心力对弯矩和变形的影响，理解 P-Delta 效应的重要性。 3. 连续梁与框架结构的简化分析： 介绍剪力分配法和矩量分配法等简化迭代方法，它们在没有计算机辅助时的实用性。 结语： 《建筑结构力学基础与应用》力求通过清晰的逻辑、详尽的推导和丰富的算例，构建起一个完整、连贯的结构力学知识体系。我们相信，掌握了这些基础原理，读者将能够更自信地驾驭现代结构设计软件，并对所设计或评估的结构的安全性和经济性做出准确的判断。结构力学是工程的“内功心法”，其精髓在于对力的本质和结构的响应的深刻理解。

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从整体上看，这本书在技术深度和广度上做到了一个非常难得的平衡，但最让我感到惊喜的是其对“工程伦理与未来趋势”的探讨。在最后一章，作者没有简单地收尾，而是将视野投向了工业4.0和智能制造的大背景下，传动控制系统将扮演的角色。他探讨了如何将机器学习和深度学习模型融入到传统的传动控制闭环中，以实现预测性维护和自适应优化，这一点远超出了我对一本传统控制理论书籍的预期。作者分析了数据驱动的控制方法（Data-Driven Control）的优势与局限性，尤其是在面对数据采集的噪声和模型泛化能力不足时，传统物理模型的重要性依然不可替代。这种对技术发展脉络的清晰梳理和对未来方向的审慎预判，使得这本书不仅是关于“现在如何做”，更是在启发读者思考“未来应该往哪里去”。对于一个希望在这个领域深耕的专业人士而言，这种前瞻性的视角，比单纯掌握现有技术更为宝贵，它提供了一种思考的框架和方法论。

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坦白说，拿到这本书时，我原本期待的是一本偏向于硬件选型和电路实现的“工具书”，毕竟现在很多控制问题最终都会归结到实际的器件选型和布线规范上。然而，这本书带给我的惊喜在于它对“控制策略”本身的深刻挖掘，简直是打开了我的另一扇窗。它花了大量的篇幅去探讨非线性控制，这一点是我在其他同类教材中很少看到的深度。比如，作者对滑模变结构控制（Sliding Mode Control, SMC）在高速电机驱动中的应用进行了深入剖析，这对于处理机械摩擦力矩、负载突变等非线性因素导致的系统不确定性，提供了非常实用的数学工具。更值得称道的是，作者在阐述这些高级控制算法时，并没有采用那种高高在上、拒人于千里之外的语气。相反，他使用了大量的类比和图形化的解释，比如用“山谷与河流”来比喻系统的相平面轨迹，这极大地帮助我理解了诸如“抖振”这类高级控制中常见的现象及其抑制方法。读完这部分内容后，我对如何设计出更具鲁棒性、更能适应复杂工况的传动控制系统，有了一个全新的、更具前瞻性的认识。

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这本书的封面设计确实很吸引人，那种深沉的蓝色调配上银白色的字体，一下子就给人一种专业、严谨的感觉，让人忍不住想翻开看看里面到底有什么乾坤。我原本是带着一种略微忐忑的心情开始阅读的，毕竟涉及到“机电传动控制”这样听起来就有些硬核的领域，生怕会遇到一堆晦涩难懂的公式和理论，读起来像在啃一本字典。然而，前几章的铺陈却出乎我的意料。作者似乎非常懂得如何与读者建立连接，没有急于抛出复杂的数学模型，而是从宏观的应用场景入手，比如现代工厂流水线的自动化运作，新能源汽车的动力分配系统，甚至是精密医疗设备中的微动控制，这些生动的例子一下子就把抽象的概念拉到了我们身边。特别是对于初学者来说，这种由表及里的引导方式，极大地降低了入门的门槛。我印象特别深的是，书中对几种经典电机类型特性的对比分析，图文并茂，连贯流畅，仿佛有一位经验丰富的工程师在耳边细细讲解，而不是冷冰冰的文字堆砌。这种注重实践结合理论的叙述风格，让我在阅读过程中，思维也跟着那些机械部件的运转规律一起律动起来，感觉自己不只是在“看书”，而是在“参与”一场复杂的系统构建过程。

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这本书的结构组织简直是一门艺术，逻辑的严密性令人赞叹，仿佛是一座精心设计的迷宫，每走一步都能导向更深层的知识殿堂。不同于某些技术书籍喜欢将所有基础知识堆砌在前言部分，然后直接跳入高阶算法的粗暴处理方式，本书采取了一种螺旋上升的结构。它先是建立了一个扎实的基础框架，比如对功率流动的基本定律的阐述，这一点处理得非常细腻，甚至连能量转换中的损耗细节都没有放过，这一点对于追求极致效率的工程师来说，简直是福音。随后，它巧妙地引入了现代控制理论的数学工具，但它并没有让读者迷失在纯粹的数学证明中，而是紧密围绕着如何利用这些工具去优化传动系统的响应速度、稳定性和抗干扰能力。我特别欣赏作者在讲解PID控制算法时所采取的视角，他没有简单地给出通用公式，而是结合了不同负载特性下的参数整定方法，例如，对于惯性较大的重载系统和需要高频响应的轻载系统，具体的K_p、K_i、K_d参数应该如何权衡取舍，书里都有非常详尽的案例分析和仿真结果对比。这种深度和广度的平衡，使得这本书既能满足在校学生对系统性知识的渴求，也为一线工程师解决实际问题提供了宝贵的参考手册。

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这本书的阅读体验，用一个词来形容，那就是“充实而又充满挑战”。我不是一个习惯于快速浏览技术书籍的人，我更倾向于停下来，对每一个关键概念进行消化吸收。这本书的插图和图表质量极高，尤其是那些涉及到时域和频域响应的对比图，线条清晰，标注明确，很多复杂的性能指标变化，通过这些图表一眼就能洞察其本质，省去了我大量手动绘图和计算验证的时间。不过，我必须承认，这本书的难度曲线是陡峭的，特别是当章节进入到实时系统和嵌入式平台接口的部分时。作者在描述如何将理论模型转化为可执行的固件代码时，涉及到了大量的实时操作系统（RTOS）的概念和中断处理机制。虽然他提供了伪代码和结构化的描述，但对于缺乏底层编程经验的读者来说，这部分内容依然需要反复研读，甚至需要结合其他专门的微控制器编程书籍才能完全领会。可以说，这本书的目标读者定位是相当明确的，它不是一本轻松的入门读物，而是一本要求读者具备一定数学和电子工程基础，并愿意投入大量时间进行深度学习的“进阶指南”。

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