机械基础（上册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:杨洪林

出品人:

页数:177

译者:

出版时间:2004-3

价格:17.00元

装帧:

isbn号码:9787111138273

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 机械基础
• 机械原理
• 机械设计
• 工程力学
• 材料力学
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• 高等教育
• 教材

机械设计基础：材料学与工程力学视角下的强度与刚度分析 本书涵盖内容： 本书聚焦于现代机械设计中至关重要的两个基石：材料的本构特性与宏观力学行为。它系统性地阐述了工程材料在不同载荷和环境条件下的响应规律，并深入探讨了构件在静力、疲劳以及蠕变条件下的强度评估标准与失效模式。全书结构严谨，侧重于将微观材料结构与宏观工程应用相结合，为读者建立起坚实的力学分析基础。 第一部分：工程材料的本构关系与微观结构 本部分首先对工程中广泛应用的金属、高分子和复合材料的微观晶体结构和分子链结构进行了详尽的描述。重点在于解释微观结构如何决定材料的宏观力学性能，特别是屈服、断裂韧性以及加工硬化行为。 第一章：晶体结构与晶体塑性 详细介绍了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）晶格的特点，及其对材料延展性和塑性的影响。引入了位错理论，解释了塑性变形的本质机制。对加工硬化、回复和再结晶等热机械过程进行了深入分析，阐述了如何通过控制热处理工艺来调控材料的最终性能。 第二章：材料的本构关系与本构模型 本章着重于描述材料在弹性、粘弹性、粘塑性范围内的本构方程。着重讨论了线弹性本构关系（胡克定律）及其在三维应力状态下的应用，包括应力张量和应变张量的表示。随后，引入了非线性材料模型，如Ramberg-Osgood模型和Ludwik模型，用于描述应力-应变曲线的屈服后行为。对于粘弹性材料，详细阐述了蠕变和应力松弛现象，并应用Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型进行数学描述。 第三章：断裂力学基础 本章是强度分析的关键前提。系统介绍了线弹性断裂力学（LEFM），特别是Griffith裂纹扩展理论和Irwin的应力强度因子概念。重点推导了裂纹尖端应力场公式，并引入了断裂韧度 $K_{IC}$ 作为材料抵抗脆性断裂的本征指标。对于韧性材料，详细分析了J积分理论在评估裂纹扩展驱动力中的作用，并探讨了小样本试件中拉伸和弯曲载荷下的有效断裂韧度评估方法。 第二部分：结构静力学分析与稳定性 本部分将材料的本构特性应用于宏观结构分析，重点关注在静态载荷下的应力分布、变形计算以及结构稳定性问题。 第四章：应力分析与最大/最小应力理论 本章回顾了复杂应力状态下的应力分析方法，包括主应力概念和莫尔圆（Mohr's Circle）在二维平面内的应用。核心在于失效判据的建立。详细比较了最大剪应力理论（Tresca准则）和最大畸变能密度理论（Von Mises准则），并结合实验数据分析了它们在预测金属材料塑性屈服方面的适用性边界。引入了对薄壁结构（如压力容器和壳体）的应力分析方法，包括薄膜应力和弯曲应力的叠加。 第五章：结构变形分析与刚度校核 着重于结构的弹性变形计算，而非失效分析。引入了结构变形的基本概念，如挠度、转角和应变能。全面应用虚功原理（单位载荷法）和互易定理（Betti Reciprocal Theorem）进行位移和变形的计算。对于复杂结构，系统介绍了有限元方法（FEM）的基本离散化思想、单元刚度矩阵的建立及其在求解位移和应力分布中的应用，强调了网格划分对结果准确性的影响。 第六章：结构失稳与临界载荷 本章处理的是承载结构在受压状态下的稳定性问题。核心内容围绕欧拉屈曲理论的推导及其局限性。详细讨论了细长杆件的临界屈曲载荷计算，包括不同边界条件下的有效长度系数。对于中等长度和短柱，引入了容许应力法和基于经验公式（如南昌公式）的稳定性校核方法，解释了为什么实际失稳载荷总是低于理想弹性屈曲载荷，并分析了初始缺陷的影响。 第三部分：结构疲劳、蠕变与寿命预测 本部分转向时间依赖性和循环载荷下的结构可靠性评估，这是现代机械结构设计中不可或缺的环节。 第七章：材料的疲劳损伤与S-N曲线 详细阐述了疲劳的概念，区分了低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）。重点分析了S-N曲线的建立、截断极限（疲劳极限）的确定，以及如何利用Goodman、Soderberg、Gerber等修正准则处理平均应力对疲劳寿命的影响。引入了应力集中系数 $K_t$ 在疲劳分析中的应用。 第八章：疲劳寿命的累积损伤理论 本章探讨了变幅载荷下的疲劳寿命预测。系统介绍了Miner线性累积损伤法则的基本原理和应用步骤，并讨论了其局限性。随后，引入了基于应变范围的Coffin-Manson关系，用于分析低周疲劳问题。强调了疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂三个阶段的动力学分析。 第九章：高温与长期服役下的蠕变与松弛 本章关注材料在高温（通常是材料熔点的0.4倍以上）或长期持续应力下的时间依赖性行为。详细介绍了稳态蠕变速率的米切森（Norton’s Law）模型。讨论了蠕变断裂判据，特别是 Larson-Miller 参数法在预测高温部件寿命中的应用。最后，简要介绍了蠕变对低周疲劳寿命的耦合影响（疲劳-蠕变交互作用）。 附录：工程数据与计算方法 包含常用工程材料的力学性能参考表，以及有限元分析中常用的矩阵代数基础回顾。 适用对象： 本书适合机械工程、材料科学、土木工程等相关专业的高年级本科生、研究生作为专业课教材，也可作为工程技术人员进行复杂结构静力、疲劳分析的专业参考书。 本书特点： 理论推导严谨，注重物理意义的阐述，通过大量的工程实例解析，将抽象的力学概念转化为可用于实际设计的定量方法。强调材料行为与结构响应之间的内在联系。

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