具体描述
《现代工程力学基础：理论与应用》 内容概要： 本书旨在为工程及相关专业学生提供坚实的现代工程力学基础，涵盖理论分析、数值方法及其在实际工程问题中的应用。全书内容组织严谨，逻辑清晰，从基础的静力学、运动学出发，逐步深入到动力学、材料力学及结构分析的核心概念，并引入了现代计算方法，以适应当前工程实践的需求。 第一部分：基础理论与静力学 第一章：绪论与力学体系 本章首先回顾了力学的基本概念、研究对象及其在工程科学中的地位。详细阐述了力的本质、矢量特性、单位制以及力学公理体系的建立。重点讨论了理想化模型在力学分析中的作用，如质点、刚体、理想约束等。对工程力学与其他基础学科（如高等数学、线性代数）的交叉关系进行了初步探讨。 第二章：平面力系与平衡 深入讲解了平面力系的合成与平衡条件。内容包括：力的投影、合力与力矩的计算；平面力偶的概念及其性质；集中力、分布力的平衡方程推导与应用。通过大量的实例，如桁架、梁的支反力计算、摩擦力的分析，巩固学生对刚体平衡的理解。特别强调了自由体图的正确绘制和约束力的识别，这是后续所有分析的基础。 第三章：空间力系与刚体平衡 将平衡理论扩展到三维空间。讲解了空间力系的平衡方程（六个独立平衡方程），并详细分析了空间约束的类型及其反力。通过对复杂结构（如空间桁架、悬臂机构）的分析，训练学生运用空间矢量和矩阵运算解决实际问题的能力。 第二部分：运动学与动力学 第四章：质点运动学 本章是动力学的起点，侧重于描述物体运动的几何特性，与力的作用无关。内容包括：运动的描述（位移、速度、加速度的矢量表示）；直线运动、平面曲线运动（如抛物线运动、圆周运动）的分析；相对运动的概念及其速度、加速度的变换公式。引入了自然坐标系（速度、加速度的法向和切向分量）分析，以更直观地处理曲线运动。 第五章：质点动力学 这是全书的核心部分之一。首先介绍牛顿第二定律的矢量形式及其在不同坐标系下的应用。重点讲解了冲量-动量定理、动能定理（功和功率的概念）。通过解决抛体运动、弹簧振动、碰撞等经典问题，使学生掌握利用微分方程求解动力学问题的基本方法。对变质量系统（如火箭运动）的初步探讨也包含在内。 第六章：刚体运动学 将运动学概念推广至刚体。分析了刚体的平面运动（平移、转动、平面任意运动）及其速度、加速度的瞬心法分析。引入了刚体绕定点的运动和绕固定轴转动，详细讨论了角速度、角加速度的概念及其在运动描述中的应用。旋转变换的矩阵表示法也被引入，为后续的刚体动力学打下基础。 第七章：刚体动力学 本章的核心是牛顿-欧拉方程和达朗贝尔原理在刚体上的应用。详细推导了绕定轴转动、平面任意运动的动力学方程。重点讲解了转动惯量（转动惯量、惯性积、惯性主轴）的计算与性质，以及动量矩定理（角动量定理）在求解高速运动和陀螺稳定问题中的应用。 第三部分：材料力学基础 第八章：应力和应变 本部分是连接理论力学与材料科学的桥梁。首先引入应力的概念，定义了柯西应力张量，并讲解了应力状态的描述与主应力分析。随后，深入讨论应变的概念，包括线应变和角应变，并引入应变张量。重点阐述了线弹性本构关系——胡克定律，及其在三维应力状态下的推广形式。 第九章：简单受力构件分析 应用第八章的理论分析常见工程构件的受力情况。详细分析轴向拉伸与压缩（包括应力、应变、变形的计算及静不定问题），以及扭转问题（圆轴和非圆轴）。对梁的弯曲问题，系统推导了弯矩和剪力的工程计算公式，以及正应力（正应力公式）和剪应力（剪应力公式）的分布规律。 第十章：结构稳定性与失效准则 探讨了在受压情况下，结构可能发生的失稳现象。重点分析了欧拉屈曲理论，计算了细长杆件的临界载荷。最后，介绍了工程中常用的强度失效准则，如最大剪应力理论（Tresca准则）和最大能量密度理论（Von Mises准则），并结合疲劳和蠕变的基本概念，指导学生进行合理的结构设计。 第四部分：数值方法与高级主题 第十一章：有限元基础与计算力学导论 面向现代工程实践，本章引入了计算力学的基础概念。简要介绍了有限元方法的思想、离散化过程。以一维问题为例，阐述了形函数、单元刚度矩阵的建立。这部分内容旨在使学生理解现代CAE软件的底层逻辑，为后续专业课程的学习做好铺垫。 第十二章：振动初步 简要介绍系统的自由振动与受迫振动。主要分析单自由度系统的自由振动（无阻尼和有阻尼），推导其运动微分方程，并计算固有频率和阻尼比。对共振现象的危害性进行初步分析。 全书特色： 本书强调理论深度与工程应用相结合。每章均配有大量的经典例题和复杂的工程实例，帮助读者将抽象的力学原理转化为解决实际问题的工具。对向量分析、张量分析和基础的矩阵运算有贯穿性的应用，以提升读者的数学建模能力。本书的叙述力求精确、简洁，避免过度简化，旨在培养工程师严谨的科学思维。 适用对象： 土木工程、机械工程、航空航天、材料科学、能源工程等工科专业本科生及研究生入门课程教材，亦可作为工程技术人员的参考手册。
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