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出版者:机械工业出版社

作者:王斌耀,顾惠琳

出品人:

页数:117

译者:

出版时间:2008-1

价格:12.00元

装帧:

isbn号码:9787111222811

丛书系列:

图书标签:

• 工程力学
• 力学
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• 教材
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• 高等教育

工程力学基础：理论与应用探析 （本书籍不含《工程力学练习册》相关内容） 概述：构建现代工程的基石 本书籍《工程力学基础：理论与应用探析》旨在为工程技术人员、高等院校相关专业的学生以及致力于理解物理世界规律的研究者，提供一套系统、深入且实用的工程力学理论框架与分析方法。我们深知，工程力学是所有工程学科的共同基础，它研究物体在力的作用下所表现出的平衡、运动及变形规律，是实现安全、高效、可靠工程设计的核心科学。 本书的编写遵循“理论严谨性与工程实用性并重”的指导思想，力求在阐述经典力学原理的同时，紧密结合现代工程实践中的典型问题。全书内容覆盖了静力学、运动学、动力学以及材料力学等核心领域的基础知识，并通过大量的实例分析，引导读者掌握将抽象的力学模型应用于复杂工程场景的能力。 我们摒弃了对过时或过于偏僻的理论的冗余论述，聚焦于那些在土木、机械、航空航天、交通运输等领域具有普遍指导意义的分析工具和计算方法。 第一部分：静力学的宏观视角与平衡分析 静力学是工程力学的基石，它处理物体处于平衡状态下的受力分析。本部分将力学分析的视角设定在宏观尺度，关注物体在没有加速度或匀速运动状态下的受力平衡问题。 1. 力的概念与描述：向量代数在工程中的应用 本章详细阐述了力作为矢量在二维和三维空间中的精确描述方法。我们从力的平行四边形法则出发，深入探讨了力的分解、合成、力矩的概念及其运算规则。特别强调了向量代数在简化复杂多力系平衡计算中的效率，包括单位矢量法和坐标系旋转的矩阵变换，为后续的结构分析打下坚实的数学基础。我们详细分析了集中力系、力偶系的简化，以及如何通过合力与合力矩来等效替代任何一个复杂载荷系统。 2. 物体的自由体图与平衡方程：工程分析的第一步 绘制自由体图（Free-Body Diagram, FBD）被视为工程力学分析的“手术刀”。本章花费大量篇幅讲解如何准确隔离研究对象，识别所有外加的力和约束反力。随后，系统性地推导了平面力系和空间力系下的六个独立平衡方程 ($sum F_x = 0, sum F_y = 0, sum F_z = 0, sum M_x = 0, sum M_y = 0, sum M_z = 0$)。通过大量桥梁、桁架、悬臂梁等典型结构案例，读者将熟练掌握如何利用这些方程求解未知反力。 3. 结构分析：桁架、框架与拱 本部分将平衡原理应用于实际工程结构。 桁架分析： 详细介绍了结点法（Method of Joints）和截面法（Method of Sections）的适用条件、计算步骤与优缺点对比。重点讨论了零力杆件的识别，以及如何通过优化设计减少结构自重。 框架与构架： 面对具有弯矩和剪力的框架结构，我们引入了刚性连接的概念，并展示如何运用平衡方程来确定梁柱节点处的反力矩。 摩擦力： 深入分析静摩擦力的性质，包括最大静摩擦力、摩擦角以及滚动摩擦的概念。本章特别探讨了楔块、皮带传动和螺旋机构中的摩擦效应，这是设计传动装置和制动系统的关键。 第二部分：运动学与动力学：系统随时间的变化 动力学是研究物体运动与作用力之间关系的学科。本部分将分析从静止到运动，以及在力矩作用下运动状态改变的规律。 4. 运动学：描述物体如何运动 运动学脱离了力的作用，纯粹关注位置、速度和加速度之间的几何关系。 质点运动学： 涵盖直线运动、平面曲线运动（包括法向和切向加速度的分解），以及相对运动的概念。通过实例讲解了如抛体运动的精确轨迹预测。 刚体运动学： 聚焦于实际工程中更常见的刚体运动。详细阐述了刚体的平面运动（平移、转动以及瞬时轴心法），以及空间刚体的运动描述（如欧拉角和角速度矢量）。 5. 动力学基础：牛顿-欧拉定律的应用 本章将静力学中的平衡方程扩展到运动状态，引入了牛顿第二定律 ($sum mathbf{F} = mmathbf{a}$) 和欧拉第二定律（$sum mathbf{M} = mathbf{I}mathbf{alpha}$）。 质点动力学： 侧重于求解受已知力作用的质点在不同约束条件下的加速度和轨迹。 刚体动力学： 重点分析刚体绕定轴转动、平面运动和自由运动时的动力学问题。本书详细讨论了转动惯量的计算，包括平行轴定理（Steiner's Theorem）的应用，以及如何处理轴承反力矩的确定。 6. 功与能原理：能量方法的优势 功与能原理为动力学问题提供了一种与基于加速度的解法相平行的、通常更为简便的分析途径，尤其适用于涉及位移的复杂问题。 质点和质点的动能、虚功： 引入了保守力和非保守力的概念，并定义了位能和势能。 系统能量守恒： 详细推导了动能定理和系统机械能守恒定律（$Delta E_k + Delta E_p = W_{nc}$）。通过弹簧振子、滑块沿曲线运动等经典问题，展示了能量法在避免复杂积分运算中的优越性。 7. 冲量与动量原理：处理冲击和碰撞 当作用力在很短时间内产生巨大效应时（如碰撞、爆炸、冲击），冲量与动量原理成为首选工具。 线性动量定理： 建立了力对时间的积分（冲量）与系统动量变化之间的关系。 角动量定理： 讨论了力矩对角动量的积分效应，是分析陀螺仪和旋转机械动态平衡的关键。 碰撞分析： 深入分析了弹性碰撞、完全非弹性碰撞以及恢复系数的概念，这对于设计碰撞保护结构和分析撞击安全性至关重要。 第三部分：应用拓展与材料基础概念（概述） 虽然本书的核心是基础理论，但为了使读者能初步感知力学理论在实际工程中的延展，本部分简要介绍了后续深化研究的方向。 弹性力学入门： 简要介绍了应力（Stress）和应变（Strain）的概念，区分了正应力、剪应力及其在材料内部的分布特点。 结构稳定性概述： 提出了“失稳”的概念，并介绍了欧拉屈曲公式，强调了细长柱在受压时可能发生的非破坏性失效模式。 结语：面向未来的工程思维 本书的最终目标是培养读者一种系统的、量化的工程思维模式。工程力学不仅仅是公式的堆砌，更是一种将复杂物理现象抽象为可解模型的艺术。通过对本书理论和方法的深入学习与实践，读者将能够自信地面对工程设计中的静力平衡挑战、运动过程预测以及动态载荷分析，为后续深入的专业课程学习和实际工程创新打下坚实不可动摇的基础。本书内容与《工程力学练习册》的习题训练模式独立，侧重于理论的构建、概念的辨析和分析方法的建立。

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从纯粹的教学方法论角度来看，这本书的“错误解析”部分是其最大的亮点。很多练习册只给出最终答案，让人即便做错了也不知道错在哪里，那种挫败感是难以言喻的。然而，这本书针对那些最容易出错的计算步骤和概念混淆点，设置了专门的“陷阱警示”栏目。它会细致地分析，为什么学生会在这里引入负号，或者为什么会混淆剪力和弯矩的定义。这些解析不是冷冰冰的理论阐述，而是带有强烈“过来人”经验的忠告。我个人在处理应力集中问题时经常犯错，但书上对“局部应力突变”的剖析，让我立刻明白了自己思维的盲点所在。这种“防患于未然”的教学设计，极大地提高了我的学习效率，避免了重复犯错的弯路。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉的盛宴。封面采用了一种深沉的墨绿色，搭配烫金的书名，散发出一种低调而又厚重的专业气息，让人在书架上第一眼就被吸引。纸张的质感也十分考究，摸上去有一种细腻的磨砂感，翻页时发出的“沙沙”声，仿佛是对知识的敬畏。内页的排版布局更是体现了设计者的匠心独运，字体大小和行距经过精心调整，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。尤其值得称赞的是，作者在某些关键公式旁边留出了大片的空白区域，这不仅仅是美学上的考量，更是一种对读者学习习惯的深刻理解——为我们提供了充足的笔记和思考空间。这种细节上的打磨，让原本可能枯燥的学习过程变得更加愉悦和有效。我甚至愿意把它当作一件桌面艺术品来收藏，每一次不经意间的触碰，都能感受到那种沉甸甸的专业分量。这种对物理形态的极致追求，无疑为这本书增添了极高的价值感。

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这本书的“深度挑战”部分，完全是为那些渴望突破极限的学习者准备的。当我感觉自己已经基本掌握了普通课程的要求后，翻到最后几章，我才发现自己错得有多么离谱。这些高级专题，涉及到了非线性分析的初步概念，以及一些偏微分方程在弹性力学中的应用雏形。这些题目并非简单地增加计算量，而是要求读者对基本原理进行更深层次的挖掘和重构。对我这种目标是考研甚至未来从事科研工作的人来说，这部分内容提供了至关重要的“跳板”。它们强迫我去思考，为什么某些假设在特定条件下不再成立，以及如何将理想化的模型修正到更接近真实世界的复杂状态。阅读这些章节，就像是进行了一次思维的“高强度拉练”，虽然过程痛苦，但完成后带来的能力提升是立竿见影的，让人对后续的学习充满了信心和期待。

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我必须承认，一开始我对市面上众多的理论教材持怀疑态度，毕竟很多所谓的“练习册”不过是把课后习题简单堆砌一遍。但这本书彻底颠覆了我的认知。它不是简单的题库，而是一套精心构建的学习阶梯。前几章的例题设计，从最基础的静力平衡概念入手，每一步推导都清晰到如同有人在你耳边细语讲解，让你在不知不觉中掌握了核心的思维模式。难度提升的过渡处理得极其平滑，没有那种突兀的“断层感”，仿佛是引导者牵着你的手，一步步攀登高峰。最让我惊喜的是，它对一些非常规的复杂结构问题的处理方式，提供了多种解题路径的比较分析，让你明白同一个问题可以从不同角度切入，拓宽了解决问题的思路。这种由浅入深、由易到难的逻辑链条，对于我这种需要通过大量实战来巩固理论基础的学生来说，简直是量身定制的宝藏。

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这本书的独特之处在于它对“工程实践”的关注度远超一般教材。很多练习题的背景设定，都不是虚构的实验室场景，而是直接取材于实际的工程案例——比如某个桥梁的受力分析，或者某个机械臂的运动学建模。这种“学以致用”的导向性，极大地激发了我的学习热情。当我演算一道关于框架结构稳定性的题目时，我能清晰地想象出图纸上的梁和柱在现实世界中承受的压力。书后的附录部分，还附带了一些常用的材料力学参数表和标准构件截面信息，这在做计算题时简直是救命稻草，省去了频繁查阅其他参考资料的麻烦。它不只是在教你怎么计算，更是在培养你的“工程师直觉”，让你在拿到一个工程问题时，首先能迅速捕捉到问题的本质和关键受力点。这种实用主义的内核，是这本书最宝贵的财富。

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