Advanced Strength and Applied Elasticity (4th Edition)

Advanced Strength and Applied Elasticity (4th Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Prentice Hall PTR
作者:Ansel C. Ugural
出品人:
页数:560
译者:
出版时间:2003-02-09
价格:USD 130.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780130473929
丛书系列:
图书标签:
  • 工程
  • 力学
  • Strength of Materials
  • Applied Elasticity
  • Mechanical Engineering
  • Structural Analysis
  • Solid Mechanics
  • Engineering Mechanics
  • Textbook
  • 4th Edition
  • Advanced Engineering
  • Finite Element Analysis
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具体描述

This systematic exploration of real-world stress analysis has been completely revised and updated to reflect state-of-the-art methods and applications now in use throughout the fields of aeronautical, civil, and mechanical engineering and engineering mechanics. Distinguished by its exceptional visual interpretations of the solutions, it offers an in-depth coverage of the subjects for students and practicing engineers. The authors carefully balance comprehensive treatments of solid mechanics, elasticity, and computer-oriented numerical methods. In addition, a wide range of fully worked illustrative examples and an extensive problem sets--many taken directly from engineering practice--have been incorporated. Key additions to the Fourth Edition of this highly acclaimed textbook are materials dealing with failure theories, fracture mechanics, compound cylinders, numerical approaches, energy and variational methods, buckling of stepped columns, common shell types, and more. Contents include stress, strain and stress-strain relations, problems in elasticity, static and dynamic failure criteria, bending of beams and torsion of bars, finite difference and finite element methods, axisymmetrically loaded members, beams on elastic foundations, energy methods, elastic stability, plastic behavior of materials, stresses in plates and shells, and selected references to expose readers to the latest information in the field.

结构力学与材料性能的深刻探索 本书深入剖析了结构力学的核心原理,并将其与实际工程应用紧密结合。通过严谨的理论推导和丰富的案例分析,读者将对材料在不同载荷和环境下的响应建立起深刻的理解。 核心概念与理论基础: 弹性力学基础: 书籍首先奠定了弹性力学坚实的基础,详细阐述了应力(stress)、应变(strain)及其关系(constitutive relations)。读者将学习如何通过张量分析来描述三维空间中的应力状态和应变状态,理解线弹性、小变形理论的适用范围。重点讲解了柯西应力张量、小应变张量等关键概念,以及它们在描述材料变形中的作用。 材料本构关系: 对各种典型材料的本构模型进行了详尽的介绍,包括各向同性材料的线弹性本构关系(如胡克定律)、正交各向异性材料的本构关系,以及更复杂的非线性材料模型。书本会详细分析弹性模量、泊松比、剪切模量等关键材料参数,并探讨温度、湿度等环境因素对材料性能的影响。 边界条件与初步问题: 明确了边界条件在求解弹性力学问题中的重要性,包括位移边界条件、力边界条件以及混合边界条件。通过介绍一系列经典问题,如平板的应力分析、圆柱壳体的受力分析等,展示了如何运用数学方法(如傅里叶级数、复变函数等)来求解实际工程中的应力分布和变形情况。 能量原理: 引入了弹性力学中重要的能量原理,包括虚功原理、最小势能原理和最小余能原理。这些原理不仅为求解力学问题提供了另一种强有力的工具,而且对于理解结构的稳定性和优化设计具有深远的意义。书本会详细推导这些能量原理,并展示其在解决复杂工程问题中的应用。 进阶主题与应用分析: 平面问题与轴对称问题: 重点分析了平面应力(plane stress)和平面应变(plane strain)问题,以及轴对称(axisymmetric)问题的求解方法。这些是结构力学中最常见也最基础的分析场景,涵盖了薄板、梁、压力容器等众多工程构件。将深入解析Airy应力函数在二维问题中的应用,以及如何利用数值方法解决更复杂的平面问题。 断裂力学初步: 引入了断裂力学(fracture mechanics)的基本概念,包括应力强度因子(stress intensity factor)、断裂韧性(fracture toughness)等。探讨了裂纹扩展的条件和预测方法,对于评估结构的安全性和可靠性至关重要。书本会详细介绍裂纹尖端的应力集中现象,以及应力强度因子在评估材料抗裂性能中的作用。 塑性力学基础: 简要介绍了塑性(plasticity)的概念,当材料应力超过弹性极限后,会发生不可恢复的变形。初步探讨了屈服准则(yield criteria),如Von Mises准则和Tresca准则,以及应变硬化(strain hardening)等现象。这为理解材料在极端载荷下的行为提供了基础。 非均匀材料与复合材料: 探讨了具有复杂内部结构材料的力学行为,如非均匀材料(inhomogeneous materials)和复合材料(composite materials)。分析了这些材料在应力作用下的各向异性(anisotropy)特性,以及如何将其本构关系纳入分析模型。 结构稳定性与屈曲: 深入研究了结构的稳定性(stability)问题,特别是细长构件在轴向压力作用下的屈曲(buckling)现象。介绍了欧拉(Euler)临界载荷的推导和应用,以及其他屈曲准则。 数值方法在弹性力学中的应用: 介绍了有限元方法(Finite Element Method, FEM)等数值技术在解决复杂几何形状和边界条件下的弹性力学问题中的应用。展示了如何将连续体离散化为有限个单元,并通过数值求解得到近似解。 工程实践与案例研究: 本书并非纯粹的理论堆砌,而是大量引用了实际工程中的案例,将抽象的力学原理与具体工程问题相结合。这些案例涵盖了航空航天、土木工程、机械制造、生物医学工程等多个领域,包括: 桥梁与高层建筑的结构分析: 如何分析梁、板、柱等构件在静载、动载和风载下的应力分布和变形。 飞机与汽车零部件的设计与优化: 如何利用弹性力学原理分析受力部件的强度和刚度,进行轻量化设计。 压力容器与管道的设计: 如何计算容器和管道在内部压力作用下的应力,确保其安全运行。 材料的疲劳与蠕变分析: 探讨了材料在循环载荷下的疲劳损伤以及在高温下随时间缓慢变形的蠕变现象。 地质与岩石力学的应用: 分析地下结构、大坝等在复杂地质条件下的受力情况。 通过这些案例,读者能够直观地理解弹性力学原理在工程设计、安全评估和故障诊断中的重要作用,提升解决实际工程问题的能力。 学习目标: 完成本书的学习后,读者将能够: 熟练掌握弹性力学的基本概念和数学工具。 理解并应用材料的本构关系进行分析。 能够独立解决经典的平面和轴对称弹性力学问题。 初步掌握断裂力学和塑性力学的基本原理。 理解数值方法在弹性力学分析中的作用。 将理论知识应用于实际工程问题,并进行初步的结构设计和评估。 培养严谨的科学思维和解决复杂工程问题的能力。 本书适合于本科高年级和研究生阶段的工程类专业学生,以及从事结构分析、材料科学、机械设计等领域的研究人员和工程师。它为读者提供了一个坚实的理论基础和实用的分析工具,是理解和应用结构力学原理的宝贵资源。

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拿起这本书,首先感受到的是那种扎实的学术气息和严谨的逻辑推导,内容密度高到令人咂舌。我花了很长时间才把前三章的核心概念彻底消化掉,尤其是关于本构关系和能量原理的章节,作者的阐述极其详尽,几乎是步步为营地推导出了每一个重要的公式。这种详尽的推导过程,虽然让阅读速度变慢,但极大地增强了对理论根基的理解,让你明白每一个数学符号背后的物理意义。与我之前读过的其他教材相比,这本书在处理非线性弹性问题和各向异性材料方面的篇幅明显更突出,这一点在现代复合材料结构分析中显得尤为重要。不过,我必须指出,这本书的排版和插图设计相对传统,色彩运用比较保守,初看起来可能缺乏一些视觉上的吸引力,对于习惯了图文并茂、设计现代的教材的读者来说,可能会稍微感到枯燥。但抛开外观不谈,其内在的知识体系是无可挑剔的,绝对是需要反复研读的经典。

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这本新版教科书在材料力学领域绝对是重量级的存在,内容编排上看得出下了不少功夫。我手头这本感觉比老版本在某些关键概念的阐述上更加深入和清晰,尤其是在处理复杂应力状态和结构稳定性分析时,作者提供的例题和习题集质量非常高。我个人最欣赏的一点是它对工程实际应用的重视程度,书中穿插的案例研究并非仅仅是理论的堆砌,而是真正反映了当代工程实践中工程师们会遇到的难题。例如,在关于疲劳和蠕变的部分,他们不仅介绍了经典的理论模型,还引入了最新的实验数据和数值模拟方法,这对于希望深入研究材料失效机理的学生来说是无价之宝。不过,话说回来,这本书的深度也意味着它对读者的基础要求相当高,如果你是初次接触固体力学,可能会觉得开篇有些陡峭,需要花费额外的时间去消化那些基础的张量分析和微分方程部分。总体来说,对于研究生或者高年级本科生来说,它无疑是教材中的佼佼者,是放在案头随时可以翻阅的参考书。

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这本书的阅读体验,怎么说呢,像是在攀登一座知识的高峰,风景壮丽,但每一步都充满挑战。我发现它在处理边界条件和求解复杂偏微分方程(PDEs)的章节中,采用了非常系统化的方法论,这一点对我解决那些边界条件不规则的实际问题帮助巨大。作者并没有简单地罗列求解技巧,而是深入探讨了每种方法背后的数学原理和适用范围,这使得读者可以根据具体情况灵活选择最合适的工具。这一点与我大学时接触的很多“工具书”性质的教材形成了鲜明对比。然而,我个人认为,对于那些更偏向于计算力学和有限元分析(FEA)方向的学生而言,这本书在直接的数值方法介绍上略显不足,它更侧重于解析解和理论基础的构建。如果你期望里面有大量的MATLAB或Python代码示例来展示如何用数值方法求解,你可能会感到失望。它更像是理论的基石,而不是直接的计算工具箱。

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我花了整个暑假才基本通读完这本巨著,感觉收获远超预期,但过程也相当“磨人”。这本书最独特的一面在于它对材料本构理论的深入剖析,特别是对粘弹性、粘塑性模型的讲解,几乎达到了教科书级别的深度。作者在介绍这些复杂本构关系时,非常注重历史背景和理论演变,这让读者能更好地理解为什么某些特定的模型会被提出,以及它们在何种物理条件下是适用的。这种对“来龙去脉”的追溯,是很多当代教材所欠缺的。对我来说,这本书的强大之处在于它搭建了一个非常坚实的理论框架,让我能自信地去面对那些教科书上没有直接给出现成公式的工程难题。唯一的“美中不足”可能在于,对于那些需要快速获取特定公式或速查知识点的读者,这本书的索引和目录系统可能需要更精细的优化,因为知识点过于密集,想快速定位某个不常用的公式时,需要花费一些时间在跨章节的查找上。

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说实话,这本书的价值主要体现在其对“应用”二字的深度挖掘上。市面上很多力学教材往往止步于理论推导和简单的平衡方程求解,但这本书明显走得更远。作者似乎非常清楚一个刚毕业的工程师需要什么,因此在介绍完基础的拉伸和扭转之后,立刻无缝衔接到实际的结构屈曲分析和接触应力问题。我特别喜欢它在解决实际工程问题时所展现出的那种系统性思维,它不仅仅是教你怎么算,更是在教你如何“建模”——如何将一个复杂的物理现实抽象成可以求解的数学模型。这种思维训练比死记硬背公式重要得多。当然,这本书的篇幅非常可观,几乎可以算是一本手册了,这意味着它涵盖的知识面极广,但也造成了某些特定主题的探讨深度略显不够,比如在高级冲击动力学方面,它只是给出了一个优秀的入门框架,如果想深入研究,还是需要补充其他专业书籍。

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