Principles of Statics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Hibbeler, R. C.

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:

价格:96

装帧:Pap

isbn号码:9780131866744

丛书系列:

图书标签:

• statics
• engineering mechanics
• physics
• textbook
• undergraduate
• civil engineering
• mechanical engineering
• structural analysis
• equilibrium
• forces
• vectors

结构力学基础：原理与应用 导言：揭示物质世界的内在秩序 本书旨在为读者提供一个全面而深入的结构力学基础知识体系。结构力学，作为工程科学的核心分支之一，关注物体在各种载荷作用下所产生的内力和变形规律。它不仅是土木、机械、航空航天等工程领域不可或缺的基石，更是理解和设计安全、可靠、高效工程结构的关键所在。本书从最基本的力学原理出发，逐步深入到复杂结构的分析方法，力求在理论的严谨性与工程的实用性之间找到完美的平衡点。 第一部分：力学基本概念的巩固与扩展 在深入结构分析之前，有必要对力学中的基本概念进行一次系统的回顾与提升。本部分将重点关注静力学和刚体平衡的深入探讨，为后续的变形和稳定性分析打下坚实的基础。 第一章：力、力矩与平衡 本章详细阐述了力的概念，包括力的矢量特性、力的合成与分解。重点讲解了力矩的定义、计算及其在三维空间中的表示方法，特别是关于绕任意轴的力矩计算。接着，系统地介绍了刚体平衡的条件——合力和合力矩均为零的两个基本方程。通过大量的工程实例，如桁架节点、梁端约束的分析，演示如何利用这些基本原理求解约束力和反力，确保结构处于静力平衡状态。此外，本章还会触及自由体图（Free-Body Diagram）的绘制规范与技巧，强调这是后续所有分析的起点和关键步骤。 第二章：结构元件的应力与应变 本章将研究最基本的结构受力单元——杆件。我们将引入应力（Stress）的概念，定义为单位面积上的内力，区分正应力（拉伸/压缩）和剪应力。材料的响应特性通过应变（Strain）来描述。随后，重点讨论胡克定律（Hooke's Law）在线弹性范围内的应用，建立起应力与应变之间的线性关系，引入杨氏模量（弹性模量）和泊松比等重要材料参数。剪切变形部分，则引入剪切模量，并分析扭转（Torsion）对圆杆产生的影响，包括剪应力的分布和角度变化。 第二部分：梁的内力分析与挠度计算 梁（Beams）是工程中最常见的承重构件。本部分聚焦于梁内部产生的弯矩和剪力，以及由此导致的梁的变形。 第三章：梁的剪力与弯矩分析 本章是结构力学分析的核心内容之一。通过截面法，系统推导了剪力（Shear Force, V）和弯矩（Bending Moment, M）的定义。关键在于理解梁内力与外部载荷之间的微分关系（$frac{dV}{dx} = -w(x)$ 和 $frac{dM}{dx} = V$）。本章将详细介绍如何绘制剪力图（SFD）和弯矩图（BMD），并探讨集中载荷、均布载荷和任意分布载荷下的内力图的绘制技巧。特殊地，本章还将讨论梁的奇异点和内力突变情况的处理。 第四章：梁的挠度与转角 在确定了内力后，结构工程师必须评估结构的变形。本章引入了挠度（Deflection）的概念。核心内容包括梁的弯曲理论（Euler-Bernoulli梁理论），推导出著名的挠度微分方程（$EIfrac{d^2v}{dx^2} = M(x)$）。我们将详细讲解求解此微分方程的两种主要方法： 1. 直接积分法： 适用于简单边界条件和分段函数描述的载荷情况。 2. 弯矩-面积法（Moment-Area Method）： 提供了一种几何直观的方法来确定梁的转角和挠度，特别是对于悬臂梁和简支梁。 本章还会介绍更强大的虚功原理（Principle of Virtual Work）在计算挠度中的应用，特别是麦克斯韦-莫赫尔公式（Maxwell-Mohr Method），为后续复杂结构（如桁架）的变形分析做好铺垫。 第三部分：复杂结构分析技术 随着结构复杂度的增加，单一刚体平衡的概念不足以完全描述结构的受力状态。本部分将转向分析由多个构件组成的系统。 第五章：桁架结构分析 桁架（Trusses）是理想化的结构模型，其杆件只承受轴向拉伸或压缩。本章介绍分析桁架内力的两种主要方法： 1. 节点法（Method of Joints）： 通过对每个节点进行力的平衡分析，逐步求解所有杆件的内力。本章强调如何识别零力杆（Zero-Force Members）以简化分析。 2. 截面法（Method of Sections）： 用于快速求解特定杆件的内力，通过假想截面将桁架分割为两部分，并应用平衡方程求解。 第六章：框架结构与超静定问题引论 框架结构（Frames）是梁和柱通过刚性连接形成的结构。与桁架不同，框架杆件同时承受轴向力、剪力和弯矩。本章将复习如何应用平衡方程分析一次静定框架。 随后，本章引入超静定结构（Statically Indeterminate Structures）的概念，即平衡方程不足以求解所有未知力的结构。我们将探讨求解超静定问题所需增加的几何条件（变形相容性）。本章将简要介绍挠度一次静定的概念，并引出在后续高级课程中将要深入研究的力法（Method of Consistent Deformations）的基础思路。 第七章：稳定性分析导论 结构在受压时，可能在承载极限载荷之前发生突然的、几何构型上的失稳，即失稳（Buckling）。本章作为结构稳定性的入门，主要关注细长受压杆件的屈曲问题。核心内容包括欧拉屈曲理论（Euler’s Critical Load），推导了绕其最弱轴屈曲的临界载荷公式，并讨论了不同的有效长度系数（端部约束条件）对临界载荷的影响。本章强调了弹性屈曲与材料屈服强度的区别。 结语：连接理论与工程实践 本书的最终目标是培养读者将严谨的力学原理应用于实际工程问题的能力。结构力学的意义不仅在于计算内力，更在于理解结构如何响应载荷，预见潜在的失效模式，并最终设计出安全、经济的结构系统。通过对静力平衡、材料响应、内力分布及变形的系统学习，读者将为进一步学习更高级的结构分析和设计课程做好充分准备。

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