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出版者:中国建材工业出版社

作者:包世华

出品人:

页数:457

译者:

出版时间:2004-1

价格:45.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787801594983

丛书系列:

图书标签:

• 结构力学
• 力学
• 结构分析
• 工程力学
• 土木工程
• 桥梁工程
• 建筑工程
• 有限元
• 矩阵法
• 静力学

建筑与工程的基石：深入探索材料的内在力量与结构稳定性 一部涵盖工程力学、材料科学与结构设计前沿理论的权威著作 内容概述 本书并非聚焦于传统的“结构力学”这一特定学科的理论框架，而是将视角拓展至更广阔的工程科学领域，深入剖析了材料的行为模式、构件的受力机理以及复杂结构系统的整体稳定性。全书旨在为读者建立一个坚实的基础，使之能够理解并预测各种工程材料在不同载荷条件下的响应，从而指导安全、经济且高效的结构设计。 本书内容涵盖了从微观材料特性到宏观结构响应的完整链条，特别强调了先进计算方法在结构分析中的应用以及工程实践中的案例分析。它致力于弥合理论研究与实际工程应用之间的鸿沟，为工程师和研究人员提供一套系统化、多维度的分析工具。 第一部分：材料科学与本构关系（The Science of Materials and Constitutive Relations） 本部分是理解结构稳定性的物质基础。我们摒弃了对材料简单线弹性假设的局限，深入探讨了工程中常用材料（如钢材、混凝土、复合材料及新型合金）的复杂本构行为。 1. 弹塑性理论与失效判据： 详细阐述了材料从弹性变形到塑性屈服的全过程。引入了屈服面理论（如冯·米塞斯、德鲁克-普拉格模型），并针对不同应力状态下的材料失效模式（如脆性断裂、韧性撕裂）进行了深入的对比分析。重点讲解了后屈服硬化规律对结构承载力估算的影响。 2. 粘弹性与蠕变行为： 针对高分子材料、岩土体以及在高温下工作的金属结构，系统分析了时间依赖性的变形——蠕变和应力松弛。引入了松弛时间和蠕变模量的概念，构建了描述这类材料长期行为的数学模型，例如开尔文模型和麦克斯韦模型及其组合应用。 3. 损伤力学与疲劳分析： 疲劳是结构寿命限制的主要因素。本部分详细介绍了疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂的机理。内容包括S-N曲线的建立与修正、Paris-Erdogan 疲劳裂纹扩展定律，以及如何应用断裂韧性（$K_{IC}$）来评估带缺陷结构的安全裕度。特别关注了应力集中对疲劳寿命的放大效应。 4. 复合材料的力学特性： 鉴于航空航天和现代土木工程对轻量化和高性能材料的需求，本书用专门的章节讨论了正交各向异性材料的应力-应变关系。详细推导了在主方向和任意方向上的弹性常数转换关系，并分析了层间剪切应力的影响。 第二部分：构件与截面分析（Component and Cross-Sectional Analysis） 本部分将宏观载荷转化为截面尺度的内力响应，并探讨了构件在复杂应力场下的变形规律。 5. 应力、应变与本构方程的统一： 系统回顾了三维应力状态的描述（柯西应力张量），并导出平衡方程、几何方程和本构方程的完整体系。强调了在不规则截面分析中，应力奇异性问题的识别与处理方法。 6. 梁与杆件的挠曲、扭转与剪应力分布： 在经典欧拉-伯努利梁理论的基础上，引入了铁木辛柯梁理论，用于分析厚梁和短跨结构中剪切变形的显著影响。对于扭转问题，不仅讨论了圆形截面的扭转，还深入分析了开口薄壁截面和封闭薄壁截面的扭转刚度和应力集中点。 7. 薄壁构件的屈曲稳定性分析： 屈曲是结构失稳的重要形式。本章侧重于欧拉临界荷载的推导与应用局限。针对实际工程中的各种边界条件（固定端、简支端、自由端），详细计算了临界屈曲载荷。对于非均匀截面和带有侧向支撑的构件，引入了初始缺陷和弯曲刚度变化对稳定性的影响分析。 8. 几何非线性和大变形分析导论： 探讨了当变形与初始构形相关时（如索结构、拱结构在重载下的变位），如何修正平衡方程。介绍了二阶P-Delta效应在框架结构稳定分析中的量化方法。 第三部分：结构整体分析与动力学响应（Global Analysis and Dynamic Response） 本部分将分析重点从单个构件提升至整个结构系统，引入了时变载荷和振动分析的概念。 9. 结构系统矩阵分析法（有限单元法的理论基础）： 详细阐述了如何将连续体问题离散化，构建刚度矩阵（K）、载荷向量（F）和位移向量（{u}）。推导了线弹性体系的“位移法”和“力法”在矩阵形式下的统一表达。本书通过推导清晰地展示了有限元方法如何处理不连续的边界条件和材料非线性。 10. 结构动力学基础与模态分析： 结构通常需要抵抗风、地震等动态载荷。本章从自由振动的无阻尼系统入手，推导了特征方程，并计算了结构的固有频率和振型（模态）。随后扩展到粘滞阻尼和外部激励下的强迫振动响应，重点分析了共振现象的预防与控制。 11. 抗震设计与极限状态分析： 结合工程实践，本章讨论了如何将前述的力学原理应用于抗震设计。探讨了基于性能的设计（Performance-Based Design）的理念，以及如何通过塑性铰的形成来耗散地震能量，确保结构在极端事件下的“不倒塌”目标。 12. 几何非线性与稳定性极限的判断： 深入分析了结构在重载或高位移下，平衡路径可能发生分支或急剧变化的临界点。引入了奇异点理论，用以精确判断结构失稳的精确荷载值，超越了欧拉临界荷载的简单估计。 适用对象 本书面向高等院校土木工程、机械工程、航空航天工程及材料科学专业的高年级本科生、研究生，以及希望系统提升理论功底和解决复杂工程问题能力的注册结构工程师和研发人员。本书的编写风格严谨，数学推导详尽，同时辅以丰富的工程实例，确保理论深度与实用性的完美结合。 --- 本书通过上述三个维度的深度剖析，构建了一个从微观材料到宏观整体、从静态分析到动态响应的完整力学分析体系，为读者掌握现代结构设计与分析的精髓提供了不可或缺的知识储备。

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这本书的封面设计得非常大气，那种深沉的蓝色调和简洁的字体搭配，一下子就给人一种严谨、专业的印象。我记得我是在一家老旧的书店里偶然翻到它的，当时就被它散发出的那种学术气息所吸引。拿到手里掂量了一下，厚度可观，感觉内容肯定很扎实。打开扉页，扉页上的那句引言，虽然我已经记不清具体内容了，但那种磅礴的气势，似乎在预示着即将展开的，是一场关于力与美的深刻对话。书页的纸张质量也相当不错，摸起来很舒服，即便长时间阅读也不会觉得刺眼。装帧的工艺处理得也很到位，即使频繁翻阅，书脊也保持得很好，没有出现松动或开裂的迹象。整体而言，这本书的物理形态本身，就已经是成功设计的一个体现，让人在未触及核心内容之前，就已经对它抱持了极高的期待值。它不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的艺术品，放在书架上，本身就是一种对知识的致敬。我特别喜欢它在章节标题上的排版风格，那种留白的处理，使得每一个标题都显得尤为突出，引导着读者的目光，仿佛在指引我们进入下一个未知的知识领域。

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这本书的组织结构，体现了一种非常清晰的、层层递进的教学思路。它不像有些参考书那样，知识点散乱，需要读者自己去拼凑逻辑线索。这本书的章节安排，就像是搭建一座高塔，从最基础的应力应变概念开始，稳扎稳打地向上构建。你不可能在没有掌握静力平衡的前提下，去理解复杂结构的超静定分析。作者似乎深谙此道，他确保了读者在进入下一阶段的学习前，已经对前一阶段的内容有了牢固的掌握。这种循序渐进的设计，极大地降低了自学者的门槛。每当我觉得某个概念有点吃力时，回头翻阅前几章，总能找到与之关联的基础铺垫，这让我感到非常踏实。它不是那种“一蹴而就”的速成指南，而更像是一位耐心的导师，引导你一步步攀登知识的高峰，绝不让你跳过任何一个关键的台阶。这种结构上的严谨性，也是这本书能够成为经典的重要原因之一。

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这本书的行文风格，说实话，初读时确实需要一些适应的时间。它不像某些科普读物那样，试图用过于通俗的比喻来“简化”复杂的概念，而是秉持着一种近乎教科书般的严谨和逻辑性。作者似乎坚信，真正的理解来自于对基本原理的透彻把握，因此，大量的推导过程被完整地呈现了出来。我记得第一次尝试理解某个复杂受力模型时，差点被那些密集的公式吓退，但当我耐下心，一步一步跟着作者的逻辑链条往下走时，那种豁然开朗的感觉，是任何简化版本都无法替代的。作者在叙述中展现出一种深厚的功底，他不仅告诉你“是什么”，更详尽地阐述了“为什么会是这样”。特别是对于一些经典案例的剖析，简直是教科书级别的范本，每一个受力点、每一个边界条件的设定，都经过了精心的斟酌。这种不回避难度的态度，反而让我更加信服。它要求读者投入精力，但回报给读者的，是真正坚实的知识结构，而非表面的概念堆砌。读完一章，你会感觉自己不仅仅是记住了公式，而是真的理解了力是如何在结构中传递和平衡的本质规律。

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我最欣赏这本书的一个特点，是它在理论深度与工程实践之间的巧妙平衡。很多理论书籍往往陷于纯粹的数学推导，读起来枯燥乏味，而一些实践手册又缺乏足够的理论支撑，让人知其然而不知其所以然。然而，这本书在讲述完一个核心理论之后，总能紧接着引入一个实际的工程案例进行佐证和深化。比如，在讲解弯矩与剪力的关系时，它不会仅仅停留在图示层面，而是会联系到某一座桥梁的实际梁段设计，告诉你为什么那个位置需要特殊的配筋。这种“理论到应用”的无缝衔接，极大地增强了学习的代入感。我感觉自己不光是在学习一门学科，更是在学习一种解决实际问题的思维模式。而且，书中的插图质量非常高，那些结构示意图和受力分解图，清晰到几乎可以作为独立的设计参考。这些图示不仅仅是辅助阅读的工具，它们本身就是经过精心设计的教学媒介，把抽象的力学概念具象化，使得那些原本盘桓在脑海中的模糊影像变得清晰可见。

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坦率地说，这本书的价值绝非仅限于课堂学习。对于那些已经工作多年的工程师来说，它更像是一本“深度回忆录”或者“标准校准仪”。在实际工作中，我们有时会因为项目压力或经验主义，不自觉地绕过一些基础理论的深究。拿起这本书，重新审视那些被我们简化处理的初始假设，会带来一种近乎“重塑认知”的体验。我记得有一次在处理一个不规则荷载的局部应力集中问题时，我最初的直觉判断出现了偏差，后来翻阅了书中关于材料本构关系和界面效应的章节，才发现是自己对边界条件的简化过度了。这本书的魅力在于，它总能把你从项目实践的“战术层面”拉回到“战略层面”，让你重新审视最底层的物理规律。它的深度足以让你在职业生涯的任何阶段都能从中汲取新的洞察力，它不仅仅是知识的载体，更是一种保持思维敏锐度的催化剂。它教会你的，是如何在高压环境下，依然能够保持科学的严谨性，这是任何经验都无法取代的宝贵财富。

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