机械设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

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出品人:

页数:305

译者:

出版时间:1970-1

价格:28.00元

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isbn号码:9787560623580

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
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《结构力学原理与应用：从基础理论到复杂工程问题求解》 图书简介 本书旨在为读者构建一个系统、深入且极具应用价值的结构力学知识体系，专注于解析和解决工程结构在静力、稳定性和动力作用下的行为规律。本书的编写严格遵循力学基本原理，并紧密结合现代土木、机械、航空航天等工程领域的实际需求，力求在理论的严谨性与工程的实践性之间达成完美的平衡。 第一部分：静力学基础与应力分析的基石 本书首先从宏观的静力平衡原理出发，系统回顾了平面与空间刚体平衡的分析方法。在此基础上，我们引入了应力与应变的概念，这是理解材料在载荷作用下内部响应的核心。 1. 连续介质力学导论： 我们详细阐述了柯西应力张量和应变张量的定义及其在三维空间中的表达，强调了应力状态的几何意义，包括主应力与主方向的确定，以及 Mohr 圆在二维应力分析中的实际应用。我们不仅教授如何计算这些量，更侧重于理解应力场在结构内部的分布规律。 2. 材料本构关系与本构方程： 深入探讨了线弹性材料的本构关系，特别是广义胡克定律的建立，涵盖了各向同性、正交各向异性材料的本构描述。非线性材料的引入，如弹塑性本构模型，为解决屈服后的结构响应问题奠定了基础。 3. 梁与轴的内力分析： 对梁的内力（剪力、弯矩、扭矩）求解进行了详尽的讲解，并特别关注了各种复杂载荷组合（移动荷载、均布载荷、集中力矩）下的计算技巧。扭转问题的分析中，不仅涵盖了圆形截面，还深入探讨了开口及闭口薄壁截面的扭转刚度计算，以及圣维南扭转问题的数值近似方法。 第二部分：结构变形与能量法原理 本部分聚焦于结构变形的计算，这是判断结构适用性的关键环节。我们将从位移和变形的角度，建立起结构分析的全新视角。 1. 变形几何学与位移场： 详细阐述了位移、转角、应变之间的几何关系。对于复杂结构，我们引入了虚位移原理（虚功原理），将其作为连接力和位移的桥梁。 2. 能量原理的深度应用： 结构力学中最强大、最灵活的分析工具之一——能量原理被系统介绍。我们深入剖析了虚功原理、互等定理（Betti's Reciprocal Theorem），并重点讲解了最小势能原理（Minimum Potential Energy Principle）。这些原理不仅是理论推导的基石，更是后续有限元方法建立的理论前提。 3. 挠度与转角计算： 针对梁、框架、桁架等结构，我们采用积分法、弯曲力矩图和剪力图的相互作用法（Mohr-Breslau 公式），以及更通用的能量法，系统计算结构的位移和转角，确保满足工程的刚度要求。 第三部分：结构稳定性理论：失稳的临界点 稳定性分析是区分普通力学分析与高级结构分析的关键领域。本书将稳定性理论视为工程安全的关键一环。 1. 欧拉屈曲理论的完善： 对细长杆件的轴心受压问题，本书详细推导了欧拉屈曲临界荷载公式，并着重分析了不同边界条件对临界载荷的影响。 2. 稳定性的能量法判据： 利用势能极小性原理，推导出结构失稳的必要条件，这是对欧拉理论的本质性补充，适用于更一般的结构构件和复杂载荷组合。 3. 考虑初始缺陷与几何非线性的影响： 现实工程中，杆件并非完美直线，载荷作用会引起结构几何形态的变化。本书探讨了轴心受压构件的双曲率分析以及二阶理论（P-Delta效应），这是现代结构设计规范中不可或缺的部分。 第四部分：静定结构与静不定结构的高级分析 本书将结构分析的重点从简单的静定系统拓展到实际工程中更常见的静不定系统。 1. 力法（超静定分析）： 详细讲解了力法的基本步骤，包括位移法与位移法的平衡方程的建立。重点演示了如何处理复杂的约束条件和多种荷载组合，包括温度应变和制造误差引起的内力。 2. 挠度法（位移法）： 侧重于位移法的应用，利用刚度矩阵与荷载向量建立结构总体平衡方程 $[K]{r} = {R}$。通过矩阵的组装和求解，实现对大型多层框架结构和复杂网架结构的系统分析。我们提供了详细的矩阵运算流程和算例，为后续学习有限元方法打下坚实的矩阵代数基础。 3. 桁架与框架的简化与分析： 针对工程实践中的规则桁架和多层框架，我们介绍了简化的矩阵求解技术，以及如何通过划分单元、施加约束、处理节点荷载的标准化流程。 第五部分：动力响应与振动基础 结构在地震、风荷载、机械冲击等时变载荷下的响应是现代工程安全评估的重点。 1. 自由振动分析： 从单自由度系统（SDOF）出发，推导了系统的固有频率和振型。随后，扩展至多自由度系统（MDOF），通过质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的构建，求解特征值问题，获取系统的多阶固有频率和主振型。 2. 简谐激励下的响应： 分析了周期性载荷作用下结构的稳态响应，重点讲解了共振现象及其危害，并介绍了隔振和减振措施的力学原理。 3. 瞬态响应的数值方法： 简要介绍了瞬态动力学问题求解的基本思路，包括模态叠加法和直接积分法在处理冲击和地震响应中的应用框架。 目标读者与特色 本书面向土木工程、机械工程、航空航天工程等专业的本科高年级学生、研究生以及需要系统复习和深入理解结构力学理论的工程技术人员。 本书的特色在于：理论与工程的深度融合。我们避免了纯粹的数学推导堆砌，而是将每一个理论知识点与实际工程中的典型问题紧密挂钩。每章后附有丰富的“工程实践案例剖析”，旨在揭示理论在大型桥梁、高层建筑、复杂受力机械部件设计中的实际应用逻辑，提升读者从“计算”到“设计”的思维飞跃。书中穿插了大量高质量的工程图示和受力分解示意图，确保复杂的空间受力分析过程清晰可见。

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