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出版者:

作者:Den Hartog, J. P.

出品人:

页数:388

译者:

出版时间:1987-7

价格:$ 24.80

装帧:

isbn号码:9780486654072

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 强度
• 高级
• 工程材料
• 结构分析
• 应力分析
• 变形
• 断裂力学
• 弹性力学
• 材料科学

《工程力学的奥秘：理论与实践的深度探索》 本书旨在为机械工程、土木工程、航空航天工程以及与之相关的工程学科的本科生、研究生和从业工程师提供一个全面、深入的工程力学知识体系。我们不仅仅局限于理论的讲解，更注重将抽象的概念与实际工程问题紧密结合，引领读者领略工程力学的魅力，掌握分析和解决复杂工程挑战的强大工具。 第一部分：基础理论的坚实基石 在本书的开篇，我们将系统回顾和夯实工程力学中最核心的基础理论。这不仅仅是对概念的简单复习，而是从更深层次的视角去理解这些基石的重要性，为后续更高级内容的学习打下坚实基础。 静力学（Statics）： 我们将深入探讨力的基本概念，包括力的大小、方向、作用点以及力的叠加与分解。通过对刚体受力分析的详尽讲解，读者将熟练掌握平衡方程的应用，理解并能独立分析各种静止结构（如桥梁、框架、屋顶桁架）的受力情况。我们将重点关注各种约束类型及其对结构稳定性的影响，并引入虚功原理等能量方法，以更高效地解决复杂的静力学问题。从最简单的二维平面受力分析，到复杂的空间受力系统，我们将层层递进，确保读者对静力学的每一个细节点都了然于胸。 运动学（Kinematics）： 运动学是描述物体运动的几何特性，而与引起运动的原因无关。我们将详细阐述描述质点和刚体运动的基本概念，包括位移、速度和加速度。通过引入不同参考系下的运动描述，例如笛卡尔坐标系、极坐标系以及相对运动，读者将能够准确描述和分析各种复杂运动。我们还将深入探讨角速度、角加速度等概念，为后续动力学分析奠定基础。对于刚体运动，我们将着重于平动、转动以及刚体的平面一般运动，并引入瞬心法等直观的分析工具。 动力学（Dynamics）： 动力学是研究力与物体运动之间关系的一门学科。我们将从牛顿第二定律出发，详细讲解动量守恒、能量守恒等基本原理。通过对质点动力学的深入分析，包括直线运动、曲线运动、振动以及冲击等，读者将能够掌握计算物体在各种力作用下的运动状态。对于刚体动力学，我们将引入转动惯量、角动量等关键概念，并详细阐述刚体绕定轴转动和平面一般运动的动力学方程。我们将通过大量工程实例，展示如何应用达朗贝尔原理等方法来简化动力学分析，如分析曲柄滑块机构、摆锤的运动等。 第二部分：材料力学核心概念的深入解析 材料力学是工程力学中至关重要的一环，它研究材料在承受载荷时的变形和应力状态。本部分将带领读者深入理解材料力学的基本原理，并为分析复杂工程结构奠定坚实的理论基础。 应力与应变（Stress and Strain）： 我们将从微元体出发，严谨地推导应力的概念，包括正应力、剪应力以及应力状态。读者将理解应力张量的完整描述，并学习如何通过坐标变换来找到主应力。同时，我们将详细阐述应变的定义，包括线应变和剪应变，并引入广义胡克定律，建立应力与应变之间的本构关系。我们将深入讨论各向同性材料和各向异性材料的本构关系，并解释泊松比、弹性模量、剪变模量等重要材料常数。 轴向载荷下的变形与应力： 这是材料力学中最基础的应用。我们将分析杆件在轴向拉伸或压缩时的应力分布和变形。通过引入应力集中等概念，读者将理解在几何突变处应力会发生显著变化，这对于结构设计至关重要。我们将通过具体的杆件变形计算，如求总伸长量，来巩固理论知识。 扭转载荷下的变形与应力： 本部分将聚焦于杆件在扭转载荷下的行为。我们将推导圆轴扭转时的应力公式，并分析非圆截面杆件的扭转特性。读者将理解剪应力和剪应变在扭转过程中的作用，并学会计算扭转角。我们将讨论如何选择合适的材料和截面形状以承受扭转载荷，例如在传动轴的设计中。 弯加载荷下的变形与应力： 弯曲是工程中最常见的受力形式之一。我们将详细推导梁在横向载荷下的弯曲正应力公式（即Bending Stress Formula），并讲解中性轴的概念。读者将学习如何通过剪力图和弯矩图来分析梁内的应力分布。同时，我们将推导梁的挠曲线方程，并学习如何计算梁的最大挠度和转角。我们将讨论不同加载条件下的梁的挠度和应力计算，以及超静定梁的分析方法。 剪切载荷下的变形与应力： 除了弯曲，横向载荷还会引起剪应力。我们将分析梁内的剪应力分布，并讨论剪应力对梁承载能力的影响。我们将区分剪切应力与弯曲应力，并阐述它们在梁整体力学行为中的作用。 组合载荷与等效应力： 许多工程构件会同时承受多种载荷，例如轴可能同时承受弯矩和扭矩。本部分将指导读者如何分析组合载荷下的应力状态。我们将引入重要的强度理论，如冯·米塞斯（Von Mises）屈服准则和最大剪应力屈服准则，并学习如何计算等效应力，以评估材料是否会发生屈服或断裂。这将为实际工程设计提供关键的指导。 材料的强度与刚度： 我们将深入探讨材料的力学性能，包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比等。我们将讨论不同材料（如钢、铝、混凝土、复合材料）的特性差异，以及它们在工程应用中的选择依据。读者将学习如何根据材料的强度和刚度来设计安全可靠的工程结构。 第三部分：高级分析技术与工程应用 在掌握了基础理论和核心概念之后，本书将带领读者进入更高级的分析领域，并展示这些理论如何在实际工程问题中得到应用。 压杆稳定性（Buckling of Columns）： 当细长杆件承受压力时，它们可能会发生突然的变形，即失稳。我们将详细讲解欧拉（Euler）临界压力公式，并讨论各种边界条件对压杆稳定性的影响。读者将学习如何评估压杆的稳定性，并采取必要的措施来防止失稳。我们将介绍引入非线性分析方法，以处理更复杂情况下的压杆失稳问题。 疲劳与断裂（Fatigue and Fracture）： 许多工程结构会由于反复载荷而发生疲劳失效，即使在载荷低于材料屈服强度的情况下也是如此。我们将介绍疲劳的基本概念，包括应力循环、疲劳极限以及S-N曲线。读者将学习如何评估构件的疲劳寿命，并了解影响疲劳寿命的因素。此外，我们将引入断裂力学的基本原理，如断裂韧度（Fracture Toughness）和裂纹扩展，以分析构件在存在裂纹时的失效行为。 有限元方法初步（Introduction to Finite Element Method - FEM）： 有限元方法是一种强大的数值分析技术，广泛应用于解决复杂的力学问题。我们将从基本原理出发，介绍如何将连续的结构离散化为小的单元，并推导单元的刚度矩阵。读者将了解有限元方法的基本流程，包括网格划分、单元分析、组装全局矩阵以及求解位移和应力。虽然我们不会深入到复杂的数值算法，但将为读者提供一个坚实的入门概念，使其能够理解和应用现有的有限元软件。 应力集中与应力分析（Stress Concentration and Stress Analysis）： 应力集中是工程设计中一个普遍存在且至关重要的问题。我们将更深入地探讨应力集中的原因，例如几何突变、孔洞、缺口等。读者将学习如何识别潜在的应力集中区域，并掌握一些减小应力集中的设计方法。通过实际案例分析，如飞机机翼、压力容器的应力分析，读者将能够运用所学知识解决实际工程中的复杂问题。 贯穿全书的特点： 丰富的工程实例： 本书将贯穿大量的来自真实工程项目的案例研究，涵盖桥梁、建筑物、机械零件、航空航天结构等，让读者能够直观地理解理论知识的应用。 问题导向的学习： 每章都以实际工程问题为出发点，引导读者去学习相关的理论知识，解决问题的过程本身就是学习的过程。 清晰的推导与可视化： 复杂的数学推导将力求清晰明了，并辅以大量的图示和示意图，帮助读者建立直观的理解。 强调动手实践： 鼓励读者通过计算练习、小组讨论等方式，积极主动地参与到学习过程中，从而加深对知识的掌握。 通过学习本书，读者不仅将能够准确地分析工程构件在各种载荷下的受力情况，准确预测其变形和失效模式，更重要的是，能够培养严谨的工程思维，提升解决复杂工程问题的能力，为未来的工程实践奠定坚实的基础。本书旨在成为一本真正帮助读者理解和运用工程力学知识的宝贵参考。

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