Mechanical Engineering Reference Manual for the PE Exam, 12th Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Professional Publications, Inc.

作者:Michael R Lindeburg

出品人:

页数:1288

译者:

出版时间:2006-06-01

价格:$ 336.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781591260493

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• PE考试
• 参考手册
• 专业工程
• 机械设计
• 热力学
• 流体力学
• 材料力学
• 控制系统
• 考试准备

工程力学与材料科学的精要速查手册：结构分析与材料行为的实用指南 本书是为土木、机械、航空航天等工程领域专业人士和高等院校学生设计的一本高度聚焦于结构分析、材料性能与工程应用的基础理论速查工具书。它摒弃了过于宽泛的工程学科概述，而将核心内容集中于解决实际工程问题最常用、最关键的力学原理和材料行为模型。 本手册旨在成为工程师在设计、分析和评估结构完整性时，能够快速查阅和应用核心公式、图表与设计规范的便捷资源。内容组织严格遵循工程分析的逻辑流程，从基础的应力-应变关系到复杂的疲劳与断裂力学，确保覆盖面精确且实用。 --- 第一部分：材料本构关系与基础力学（The Core Mechanics） 本部分深入探讨了工程材料在受力条件下的基本响应机制，是后续所有结构分析的基石。 1. 材料本构模型与本构关系 线性弹性理论基础： 详细阐述胡克定律在三维应力状态下的应用，包括应力张量和应变张量的定义、转换与主值分析。重点介绍杨氏模量（E）、剪切模量（G）和泊松比（$ u$）之间的相互关系及实验确定方法。 广义胡克定律与各向异性： 针对复合材料和晶体材料，介绍材料坐标系与惯性坐标系之间的转换矩阵，以及如何使用弹性系数矩阵（$C_{ij}$）描述材料的各向异性响应。 非线性材料行为： 深入探讨屈服准则（如冯·米塞斯准则、特雷斯卡准则）的应用及其在塑性分析中的边界条件设定。引入工作硬化模型（如理想塑性、随动硬化）的数学描述，为有限元分析（FEA）的前处理提供准确的材料输入参数。 2. 梁、柱与杆件的静力学分析 梁的挠度和内力计算： 详述积分法、虚功法（单位载荷法）和弹性曲线法在求解静定和静不定梁结构中的应用。提供常用的简支梁、悬臂梁和固定端梁在集中载荷、均布载荷和力矩作用下的精确挠度公式速查表。 压杆的稳定性分析（欧拉理论与修正）： 详细推导欧拉临界屈曲载荷公式，并重点介绍有效长度系数（K值）的确定方法，涵盖固定-自由、铰接-铰接、固定-铰接等八种典型端部约束情况。针对短柱，引入约翰逊公式和基于材料屈服的修正模型，确保对所有长细比范围内的压杆都能进行准确的临界载荷评估。 截面特性与抗扭分析： 快速查阅常用工字梁、槽钢、箱形截面以及空心圆管和矩形截面的面积惯性矩（$I$）、截面模量（$S$）和极惯性矩（$J$）的计算公式。重点讲解薄壁截面的剪心定位及其在扭转问题中的应用。 --- 第二部分：高级结构分析与失效模式（Advanced Analysis and Failure） 本部分聚焦于工程结构在复杂载荷和环境条件下的响应，是进行安全评估和寿命预测的关键。 3. 疲劳、蠕变与断裂力学 疲劳寿命预测： 详细介绍S-N曲线（应力-循环次数）的构建与应用，包括Basquin关系式和Morrow关系式。针对存在平均应力的工况，提供Goodman、Gerber和Soderberg判据的精确计算方法，并着重讨论疲劳载荷谱的处理（如Miner线性累积损伤法则）。 断裂力学基础： 阐述线弹性断裂力学（LEFM）的核心概念，包括应力强度因子（K）的概念、计算方法及其在裂纹扩展中的作用。提供三种主要裂纹尖端场（I型开裂、II型剪切、III型拉伸）的计算指南。介绍基于断裂韧性（$K_{Ic}$）的结构安全评估流程。 蠕变与松弛： 针对高温服役部件，介绍蠕变本构模型（如Norton定律、Bailey-Norton定律）在预测长期变形中的应用，以及如何计算松弛时间和稳态应变率。 4. 接触应力与薄壳理论 赫兹接触应力分析： 提供滚动元件（如轮子、轴承）和静止接触表面在局部载荷作用下的最大接触应力和压应力分布的精确解析解。重点对比椭圆接触与圆接触的计算差异。 薄膜和薄壳理论： 阐述薄壳理论的基本假设（如忽略厚度方向的应力），重点介绍旋转薄壳（如储罐、管道）的周向和经向应力分布计算，以及在内压、外压和边缘弯矩作用下的变形分析。提供快速查找薄壳常数的表格。 5. 振动分析与瞬态响应 单自由度系统（SDOF）： 详述自由振动、受迫振动（谐响应）和瞬态响应（冲击载荷）的解析解。重点提供阻尼比对系统响应的影响（对数衰减率、峰值放大因子）。 模态分析基础： 介绍结构自由度、刚度矩阵（K）和质量矩阵（M）的建立方法。提供特征值问题的求解思路，用于确定系统的固有频率和振型，为避免共振提供理论依据。 --- 第三部分：工程设计应用与规范参考（Design Application Focus） 本部分将理论知识与实际设计规范紧密结合，提供快速设计校验的工具。 压力容器设计参数速查： 针对ASME Section VIII等相关设计标准，提供常用的最小壁厚计算公式，包括周向和纵向的薄膜应力校核，以及管板和封头的形式系数速查。 连接件的承载力评估： 详细列出螺栓连接（剪切、拉伸）的许用载荷计算，以及焊接接头的有效喉度、焊脚尺寸与抗剪切/抗拉强度的对应关系表格。 材料数据库索引（简化版）： 提供常见工程合金（如AISI 1020, A36钢, 6061-T6铝合金）的关键力学性能参数（屈服强度、极限拉伸强度、模量）的参考值，便于进行初步设计选型。 本书的特色在于其高密度、公式驱动的结构，旨在成为工程师工具箱中不可或缺的、直接面向计算和校核的参考手册。

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