土木工程力学

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出版者:
作者:卢光斌 编
出品人:
页数:174
译者:
出版时间:2009-9
价格:25.00元
装帧:
isbn号码:9787111279464
丛书系列:
图书标签:
  • 土木工程
  • 力学
  • 结构力学
  • 材料力学
  • 工程力学
  • 建筑工程
  • 岩土力学
  • 弹性力学
  • 有限元
  • 计算力学
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具体描述

《土木工程力学》根据教育部关于职业教育的培养目标及对课程结构改革、教材改革的要求编写,是许多力学教师的创新及作者本人长期探索、积累的成果。职业教育的教学重在定性分析。运用力学小实验加强定性分析,是《土木工程力学》的特色。《土木工程力学》设置了56个小实验。小实验具有单一性、可操作性以及可以避开系统理论支持的特点,它的加入使学生在较短的时间内学好必要的力学知识成为可能。

《土木工程力学》的体系简练,主要用轴向拉压杆和梁作为学习基础知识的载体,集中力量提高学生的力学素养。桁架、悬索结构、拱、超静定刚架、组合结构则安排在“结构的合理形式”中学习它们的特点。全书共10章:力学模型,力系的等效与简化,力系的平衡,内力与内力图,应力与强度条件,位移与刚度条件,压杆稳定,结构的合理形式与构件的合理截面,移动荷载、动力荷载两章供选学。《土木工程力学》附有光盘《力学小实验》。

《土木工程力学》可作为高职(少学时)、中职土建类专业力学课程教材。

结构动力学基础与工程应用 作者: [此处填写作者姓名] 出版社: [此处填写出版社名称] 出版日期: [此处填写出版年份] --- 内容简介: 本书旨在系统而深入地阐述结构动力学的基础理论及其在现代土木工程领域中的广泛应用。面对日益复杂的工程环境,如地震、强风荷载以及交通引起的振动,理解和精确分析结构的动态响应已成为保障结构安全与服役性能的关键。本书不仅涵盖了从一自由度到多自由度系统动力学的基本概念,更侧重于将理论模型与实际工程问题紧密结合,为工程师和研究人员提供一套扎实且实用的分析工具。 第一部分:基础理论与单自由度系统分析 本书的开篇部分聚焦于结构动力学的基本要素。首先,对结构动力学研究的必要性、历史发展以及在土木工程中的地位进行了阐述,明确了结构在动荷载作用下的运动方程。 Chapter 1:结构动力学的基本概念 本章详细介绍了运动学的基本量(位移、速度、加速度)在线性系统中的描述,以及常用的材料本构关系在动态分析中的特殊考虑,特别是粘弹性材料对动力响应的影响。强调了自由度(DOF)的定义以及结构离散化在建立动力学模型中的重要性。 Chapter 2:单自由度无阻尼系统的自由振动 深入探讨了理想化单自由度(SDOF)系统的自由振动特性。内容包括刚度、质量、等效质量和等效刚度的计算方法。重点解析了自然频率 ($omega_n$) 和周期 ($T_n$) 的物理意义及其对结构响应的决定性作用。详细推导了运动方程的通解,并结合实例说明了初始条件(初始位移和初始速度)对瞬态响应的影响。 Chapter 3:单自由度有阻尼系统的自由振动 引入了阻尼这一耗能机制。系统详细介绍了不同类型的阻尼模型,如粘性阻尼、库仑阻尼和滞回阻尼,并着重分析了工程中最常用的粘性阻尼。对阻尼比 ($zeta$) 进行了深入探讨,根据阻尼比的大小将系统划分为:无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼四种情况,分别推导了各自的解。特别强调了对数减衰率 ($delta$) 在实验识别中的应用。 Chapter 4:单自由度系统的受迫振动与响应分析 本章是动力学分析的核心部分,研究在外部周期性或瞬态激励下的系统响应。 简谐荷载下的稳态响应: 详细分析了外部简谐力作用下系统的瞬态响应和稳态响应。引入了频率响应函数和放大系数的概念,揭示了共振现象的机理,并讨论了如何通过设计手段(如增加阻尼或改变刚度)来控制共振效应。 脉冲荷载与瞬态响应: 考察了冲击荷载(如短时爆炸或碰撞)对系统造成的影响,推导了系统的瞬态响应解,强调了“输入能量”与系统固有特性之间的关系。 任意荷载下的响应(卷积积分): 系统介绍了使用激励函数和单位脉冲响应函数(即狄拉克 $delta$ 函数响应)通过卷积积分求解任意时间历程荷载下的系统响应的数学方法,这是进行地震工程分析的基础。 第二部分:多自由度系统动力学 在掌握了SDOF系统的分析方法后,本书扩展至更接近实际工程结构的多自由度(MDOF)系统。 Chapter 5:多自由度系统的运动方程建立 本章介绍如何使用能量法(如拉格朗日方程)或虚功原理建立MDOF系统的振动微分方程,并以矩阵形式表达:$Mddot{x} + Cdot{x} + Kx = P(t)$。重点讲解了质量矩阵(M)、刚度矩阵(K)以及阻尼矩阵(C)的精确构建方法,特别是结构刚度矩阵的装配过程。 Chapter 6:无阻尼系统的自由振动与模态分析 在无阻尼假设下,重点分析系统的固有特性。 特征值问题: 详细推导了求解特征值(即固有频率的平方 $omega_n^2$)和特征向量(即振型向量)的矩阵特征值方程。 模态(振型)分析: 深入讨论了各振型所代表的物理意义和空间变形形态,以及振型之间的正交性(质量正交性和刚度正交性),这是后续模态叠加法的基础。 Chapter 7:模态叠加法(Modal Superposition Method) 这是MDOF系统动力分析的核心技术。本章讲解如何通过坐标变换将复杂的MDOF系统解耦为一组独立的SDOF系统(模态坐标系),从而利用已知的SDOF解求解整体响应。详细讨论了模态参与系数、模态质量和模态刚度的计算,并分析了模态叠加法在地震响应分析中的精度和适用范围。 Chapter 8:MDOF系统的阻尼与响应分析 讨论了实际工程中阻尼矩阵的建模难题。重点介绍了瑞利阻尼(Rayleigh Damping)模型,即假设阻尼矩阵是质量矩阵和刚度矩阵的线性组合,并讨论了如何根据实验数据确定瑞利阻尼系数。最后,将简谐激励和瞬态激励下的MDOF系统响应计算方法与模态理论相结合,给出完整的数值解路径。 第三部分:工程应用与进阶主题 本书的后半部分将理论知识应用于实际工程场景,并引入了当代结构动力学研究的前沿概念。 Chapter 9:地震工程中的反应谱分析 针对土木工程中最主要的动荷载——地震动,本书系统介绍了反应谱的概念、构建方法及其工程意义。详细阐述了单点激励反应谱和多点输入的简化处理方法。重点讲解了反应谱方法(Response Spectrum Analysis)在结构设计中的应用,包括最大层间剪力、楼层加速度的计算,以及模态组合规则(如SRSS法和CQC法)的选择与应用。 Chapter 10:随机振动理论基础 在无法获得精确荷载时间历程的情况下,随机振动分析是评估长期服役结构(如海洋平台、高层建筑在风荷载下的表现)的有效手段。本章引入了随机过程理论,阐述了功率谱密度函数(PSD)在描述随机激励特性中的作用,并推导了系统输出的均方值响应(如均方根位移)的计算方法。 Chapter 11:结构动力参数的识别与损伤检测 结构健康监测(SHM)是现代工程的重要组成部分。本章讨论了如何利用传感器采集的实际结构振动数据,通过模态识别算法(如频域分解法FDD或时域识别法ERA/SSI)来反演结构的固有频率、阻尼比和振型。分析了结构损伤对这些动力参数的影响,为无损评估提供了理论基础。 Chapter 12:非线性动力分析概述 鉴于大多数工程结构在极端荷载下会进入非线性工作状态,本书对非线性动力分析进行了简要介绍。讨论了刚度非线性和质量非线性(如质量改变)对系统响应的影响,并概述了常用的非线性求解方法,如增量平衡法和Newmark-$eta$ 法在非线性问题中的修正应用,为读者后续深入研究打下基础。 --- 本书特色: 1. 理论与应用并重: 从严格的数学推导出发,确保理论的严谨性,但始终关注工程背景,大量配有实际案例解析。 2. 清晰的层次结构: 从最简单的单自由度系统逐步过渡到复杂的MDOF系统,使学习者能够循序渐进地掌握动力学分析的逻辑。 3. 面向工程实践: 特别加强了对反应谱分析和模态识别等工程设计和评估中常用工具的介绍和应用指导。 本书适合土木工程、结构工程、桥梁工程及相关领域的本科高年级学生、研究生以及从事结构设计、抗震评估和结构健康监测的工程技术人员阅读和参考。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的附录部分也做得相当出色,提供了大量的工程常用数据、单位换算以及重要的公式汇总。这对于我这样一个需要经常查阅资料的读者来说,无疑是极大的便利。我甚至可以直接将这本书作为一本随身携带的参考工具书。此外,书中还推荐了一些相关的专业软件和在线资源,这对于希望进一步深入学习的读者来说,是非常有价值的指引。在我实际应用中,当我遇到一些不熟悉的材料性能数据时,我总能在这本书的附录中找到答案,大大节省了我搜索信息的时间。书中对一些经典力学难题的解析,也为我提供了解决实际工程问题的新思路。

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这本书给我的感觉就像是打开了一扇通往土木工程世界的大门。在阅读之前,我对那些高耸入云的建筑、横跨江河的桥梁,总是充满了好奇,却又觉得它们遥不可及,仿佛是造物主的神迹。但《土木工程力学》这本书,就像是一本揭示这些“神迹”背后原理的魔法书。它将那些复杂的物理现象,如荷载、应力、变形等,分解成易于理解的基本单元,并系统地讲解了它们之间的相互作用。我特别喜欢书中关于“结构动力学”的章节,它解释了地震、风力等动态荷载对建筑物的影响,并介绍了如何通过设计来抵御这些力量。书中对于振动特性、阻尼比等概念的解释,清晰而透彻,甚至还引用了一些实际的地震监测数据进行分析,让我对建筑物的抗震能力有了更深入的认识。

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我在学习《土木工程力学》的过程中,最大的收获之一就是它对“安全系数”的深入探讨。这不仅仅是一个简单的数学概念,更是土木工程设计中至关重要的原则。书中详细解释了为什么在设计时需要引入安全系数,以及如何根据不同的材料、荷载条件和工程重要性来确定合适的安全系数。作者通过大量的图表和案例分析,清晰地展示了当结构荷载接近或超过材料的极限强度时可能发生的灾难性后果,并强调了安全系数在预防这些事故中的决定性作用。我印象最深的是书中关于桥梁设计的讨论,作者详细介绍了不同类型桥梁在承受车辆、行人、风以及自身重量等各种荷载时,需要考虑的因素,以及如何通过精密的计算来确保桥梁在任何情况下都能保持稳定和安全。

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这本《土木工程力学》的封面设计就散发出一种沉稳而专业的气息,正如书名所揭示的那样,它直接点明了核心主题,令人对其中蕴含的知识充满期待。翻开扉页,首先映入眼帘的是作者严谨的学术态度和对学科的热情,这在如今快节奏的出版界实属难得。在内容呈现上,这本书以一种非常系统和循序渐进的方式展开,从最基础的应力、应变概念入手,逐步深入到更复杂的受力分析,如梁的弯曲、扭转,以及更宏观的结构稳定性问题。作者在解释理论概念时,并没有简单地堆砌公式,而是结合了大量的工程实例,让那些抽象的力学原理变得鲜活起来。比如,在讲解材料力学中的屈服强度和抗拉强度时,书中就引用了实际桥梁、高层建筑等案例,分析这些结构在不同荷载下的受力情况,以及材料性能对其安全性的影响。这种“理论联系实际”的写作手法,极大地降低了读者的理解门槛,让非专业人士也能初步领略到土木工程力学的重要性。

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说实话,一开始拿到《土木工程力学》这本书,我抱着一种相当忐忑的心情。毕竟,“力学”这两个字听起来就充满了数学公式和抽象概念,我担心会看得云里雾里,成为一本“束之高阁”的摆设。然而,当我真正开始阅读后,这种担忧很快被惊喜所取代。作者的语言风格异常亲切,仿佛一位经验丰富的老师在循循善诱。他擅长将枯燥的理论转化为生动的叙述,比如在讲解“杆件的轴向变形”时,作者并没有直接抛出公式,而是用一个简单的“弹簧被拉伸”的类比,让我立刻明白了其中的基本原理。更让我印象深刻的是,书中穿插的许多小故事和历史渊源,比如牛顿万有引力定律的发现过程,或者弹性力学发展历程中的一些有趣插曲,这些都极大地增加了阅读的趣味性,让我感觉像是在读一本关于工程智慧的通俗读物,而不是一本冰冷的技术手册。

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这本书对于我这样一名在校大学生来说,简直是“及时雨”。在我学习专业课程的过程中,经常会遇到一些难以理解的力学概念,老师的讲解虽然到位,但课堂时间有限,很多细节还是需要自己去琢磨。而《土木工程力学》就像是为我量身定做的学习助手。它对于每一个公式的推导都进行了详细的解释,并且附带了大量的插图和示意图,让我能够清晰地看到公式背后的物理含义。我还发现,书中提供的练习题难度适中,既能巩固所学知识,又能帮助我检验自己的理解程度。我经常在完成课堂作业后,再来书中找类似的题目进行练习,这极大地提升了我的学习效率和考试成绩。

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这本书的章节划分逻辑清晰,条理分明,犹如一条蜿蜒的长河,引导读者从源头的小溪一步步汇入壮阔的海洋。在每一个章节的开头,作者都会简要回顾上一章的关键知识点,并明确本章的学习目标,这使得知识的衔接非常顺畅,减少了学习过程中的断层感。我尤其欣赏书中对于各种分析方法的详细阐述,例如,在介绍有限元分析法时,作者不仅仅是给出了数学模型,还详细解释了其背后的物理意义,以及在实际工程中如何应用这一方法来模拟复杂的结构行为。书中提供的算例计算过程详尽,每一步的推导都清晰可见,并且辅以图表和示意图,使得读者能够直观地理解计算的逻辑。我尝试着跟随书中的步骤,对一个简单的案例进行了手动计算,发现即使是像我这样的初学者,也能在作者的引导下,逐步掌握其中的奥秘,这给了我极大的信心。

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《土木工程力学》这本书的魅力在于,它不仅仅是传授知识,更是在培养一种科学的思维方式。在阅读过程中,我学会了如何用数学的语言来描述物理现象,如何通过严谨的逻辑推理来分析工程问题,以及如何将抽象的理论应用于实际工程的实践中。这本书让我明白,土木工程不仅仅是关于建造,更是关于理解和驾驭各种力量。它教会了我如何从宏观到微观,从整体到局部,去分析和解决工程中的复杂问题。每一次翻开这本书,我都感觉像是在进行一次思维的“体能训练”,每一次的阅读和思考,都让我变得更加敏锐,更加有能力去面对未来学习和工作中的挑战。

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阅读《土木工程力学》的过程,就像是在进行一场思维的“极限挑战”。它不断地引导我去思考,去推导,去验证。书中提出的问题,往往不是直接给出答案,而是引导读者一步步地去探索。例如,在讲解“结构的稳定性”时,作者就提出了一些假设性的工程场景,要求读者分析在特定条件下,结构是否会发生失稳,以及如何采取措施来增强其稳定性。这种“引导式”的学习方式,极大地锻炼了我的逻辑思维能力和解决问题的能力。我发现,当我能够自己独立推导出某个结论时,那种成就感是无与伦比的,也让我对土木工程力学有了更深刻的理解和掌握。

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《土木工程力学》在知识体系的构建上,做到了非常好的平衡。它既有对基本理论的深入挖掘,又不乏对前沿技术的介绍。例如,在讲解“塑性力学”时,作者并没有止步于理论的介绍,而是将其与现代材料(如高强度钢、复合材料)的应用相结合,分析了这些新型材料在工程中的优势和局限性。书中还提及了“损伤力学”和“断裂力学”等概念,这些都是当前土木工程领域非常活跃的研究方向,作者能够将这些前沿的知识以一种相对易懂的方式呈现给读者,实属不易。这让我感觉自己不仅仅是在学习基础知识,更是在接触这个学科的未来发展趋势。

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