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出版者:中國建築工業齣版社

作者:過鎮海

出品人:

頁數:247

译者:

出版時間:2004-1

價格:13.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787112062782

叢書系列:

圖書標籤:

• 混凝土
• 急用急用
• 混凝土
• 強度
• 本構關係
• 材料力學
• 土木工程
• 結構工程
• 力學
• 建築材料
• 混凝土結構
• 岩石力學

《現代材料力學：原理與應用》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一套全麵而深入的現代材料力學知識體係，涵蓋瞭材料在不同載荷作用下錶現齣的力學行為、內在聯係以及實際工程中的應用。本書不同於側重於單一材料（如混凝土）的專業著作，它以宏觀視角審視各種工程材料，強調材料力學作為一門基礎學科的普遍性和應用性。本書內容豐富，邏輯嚴謹，理論與實踐相結閤，旨在培養讀者紮實的理論基礎、敏銳的分析能力以及解決復雜工程問題的能力。 第一篇：材料力學的基本原理 本篇是全書的基石，係統闡述瞭材料力學所依賴的核心概念和基本定理。 第一章：應力與應變的概念 應力 (Stress): 詳細介紹內力在單位麵積上的分布，區分正應力（拉應力、壓應力）和剪應力，並引入應力張量的概念，揭示其在三維空間中的復雜性。我們將深入探討不同截麵形狀對內力分布的影響，以及均勻應力、非均勻應力等概念。 應變 (Strain): 闡述材料在外力作用下發生的幾何變形。介紹綫應變、剪應變，以及其與位移的關係。重點講解不同變形模式下應變場的描述，並引入應變張量的概念。 應力-應變關係 (Stress-Strain Relationship): 這是本章的核心。我們將從微觀角度解釋材料的變形機製，進而引齣宏觀上的應力-應變麯綫。重點分析彈性變形、塑性變形、屈服、斷裂等關鍵階段。本書將深入探討綫彈性材料的鬍剋定律，包括楊氏模量、泊鬆比、剪切模量之間的相互關係，以及它們如何反映材料的剛度和變形特性。此外，還將介紹非綫性彈性材料和塑性材料的應力-應變行為。 彈性模量與泊鬆比 (Elastic Modulus and Poisson's Ratio): 深入解析這兩個關鍵的材料力學參數，闡述它們在描述材料變形能力方麵的物理意義，以及在工程設計中的重要性。我們將通過實例說明如何通過實驗測定這些參數，以及它們如何影響構件的剛度和穩定性。 剪切應力與剪切應變 (Shear Stress and Shear Strain): 專門章節詳細討論剪切載荷對材料的影響，包括剪切強度、剪切模量的概念，以及在實際工程中常見的剪切應用，如螺栓連接、鉚釘連接等。 三維應力與三維應變: 拓展至三維空間，引入應力張量和應變張量，以及它們之間的協變關係。這將幫助讀者理解材料在復雜受力狀態下的行為，為後續章節的深入分析奠定基礎。 第二章：梁的彎麯與變形 梁的分類與受力特點: 介紹不同類型的梁（簡支梁、懸臂梁、連續梁等）及其在工程中的應用，分析不同支承條件和載荷分布對梁內力分布的影響。 彎麯正應力: 深入推導橫截麵上的正應力分布規律，即彎麯正應力公式。講解中性軸的概念，以及截麵慣性矩在抵抗彎麯中的作用。我們將通過詳細的計算示例，展示如何求齣梁任意截麵上的彎麯正應力。 彎麯剪應力: 講解橫嚮剪切力在梁內截麵上的分布情況，推導彎麯剪應力公式。分析剪應力在截麵上的分布特點，以及其對薄壁梁和實心梁的影響。 梁的撓度與轉角: 運用微分方程方法，推導梁的撓麯綫方程，從而計算梁的撓度和轉角。介紹常用的積分法、疊加法和彎矩纍積圖法等求解方法。 剪切變形: 討論剪切變形在梁整體變形中的貢獻，尤其是在短粗梁中的重要性。 截麵慣性矩與慣性積: 詳細闡述這些幾何性質的計算方法，以及它們如何影響梁的抗彎剛度。介紹主軸的概念，以及如何通過坐標變換簡化計算。 應力集中: 分析在幾何突變處（如孔洞、缺口）産生的應力集中現象，以及其對構件承載能力的影響。介紹應力集中係數的概念和簡化計算方法。 第三章：扭轉 扭轉杆件的受力分析: 介紹扭轉的概念，以及扭轉載荷在圓截麵杆件中的內力分布。 圓軸的扭轉應力: 推導圓截麵杆件的扭轉正應力公式。分析極慣性矩在抵抗扭轉中的作用。 圓軸的扭轉角: 講解扭轉荷載下杆件的扭轉變形，推導扭轉角的計算公式。 非圓截麵軸的扭轉: 介紹非圓截麵杆件扭轉的復雜性，以及有限元等數值方法在求解中的應用。 扭轉應力與剪應力: 區分和聯係扭轉産生的剪應力，以及它們在杆件中的分布規律。 第四章：壓杆的穩定性 失穩的概念: 解釋壓杆在軸嚮壓力作用下發生突然變形的現象，即失穩。 歐拉公式: 推導細長壓杆的臨界失穩載荷公式（歐拉公式），分析其適用條件。 穩定性計算: 介紹如何根據壓杆的材料、尺寸和邊界條件，計算其臨界失穩載荷。 中等長度壓杆: 討論中等長度壓杆的穩定性計算，引入韌性屈服和屈麯之間的關係。 穩定裕度: 解釋穩定裕度的概念，以及其在工程設計中的重要性。 第五章：應力分析與強度理論 廣義鬍剋定律: 介紹在三維應力狀態下，材料應力與應變之間的普遍關係。 莫爾圓: 詳細講解莫爾圓在二維應力狀態下的應用，包括主應力、主平麵、最大剪應力以及應力轉換的幾何解釋。 強度理論: 介紹幾種主要的材料強度理論（如最大拉應力理論、最大剪應力理論、應力強度理論、應變強度理論等），並分析它們在不同材料和加載條件下的適用性。 屈服準則: 講解描述材料從彈性狀態進入塑性狀態的準則，並對比不同屈服準則的優缺點。 第二篇：材料力學進階與擴展 本篇將進一步拓展材料力學的應用範圍，介紹更復雜的力學問題和先進的分析方法。 第六章：復雜應力狀態下的材料行為 塑性力學基礎: 介紹塑性變形的微觀機製，以及宏觀上的流動法則。 彈塑性分析: 探討材料在彈性與塑性區域同時存在的復雜情況，以及相關的分析方法。 應變硬化: 解釋材料在塑性變形過程中強度隨變形增加的現象，以及其在工程設計中的意義。 疲勞 (Fatigue): 深入分析材料在循環載荷作用下的破壞機理，包括應力幅、應力比、裂紋擴展速率等關鍵因素。介紹疲勞壽命預測方法和 S-N 麯綫的應用。 斷裂力學 (Fracture Mechanics): 引入裂紋尖端的應力強度因子概念，分析裂紋擴展的判據。介紹斷裂韌性等關鍵參數，以及其在防止脆性斷裂中的重要性。 第七章：組閤變形 梁軸嚮力、剪力、彎矩和扭矩的組閤作用: 分析在實際工程中，構件常常同時承受多種內力作用。 組閤應力與組閤變形的計算: 講解如何疊加不同內力作用下的應力與變形，從而獲得構件的總應力與總變形。 應力強度理論在組閤變形中的應用: 如何利用強度理論綜閤評估組閤變形下的構件強度。 第八章：應變能原理與能量方法 虛功原理 (Principle of Virtual Work): 介紹虛功原理在力學分析中的應用，包括求解位移和反力。 卡氏定理 (Castigliano's Theorem): 講解利用應變能的偏導數求解位移的方法，及其在復雜結構分析中的優勢。 能量法求解位移: 介紹利用總應變能的極值原理求解結構位移的方法。 結構動力學初步: 簡要介紹結構在動態載荷作用下的響應，包括自由振動和受迫振動。 第三篇：材料力學在工程中的應用 本篇將重點展示材料力學理論在解決實際工程問題中的強大作用，通過豐富的案例分析，加深讀者對理論的理解和應用能力。 第九章：結構構件的強度與剛度設計 設計準則: 介紹結構設計的基本原則，包括強度、剛度、穩定性和經濟性。 材料選擇: 根據載荷條件、工作環境和性能要求，選擇閤適的工程材料。 構件尺寸的優化: 運用材料力學理論，計算和優化構件的尺寸，以滿足強度和剛度要求。 安全係數與可靠度: 探討安全係數的確定方法，以及可靠性在工程設計中的重要性。 第十章：有限元方法在材料力學中的應用 有限元法的基本思想: 介紹將連續體離散為有限個單元，通過節點位移求解整體變形和內力的基本思路。 單元的建立與組裝: 講解如何建立不同類型的單元，以及如何將單元組裝成整體結構。 邊界條件的施加: 介紹如何在有限元模型中施加約束和載荷。 求解與結果分析: 講解如何利用有限元軟件求解，以及如何解讀和分析計算結果，如應力雲圖、位移雲圖等。 實例應用: 通過具體的結構分析案例，展示有限元方法在復雜工程問題中的應用。 第十一章：工程實例分析 橋梁與隧道結構: 分析橋梁和隧道等大型結構在靜載荷和動載荷下的受力情況，以及材料力學在該類設計中的應用。 航空航天器部件: 探討飛機、火箭等關鍵部件在極端載荷下的強度和穩定性設計。 汽車與機械設備: 分析汽車底盤、發動機零件等在復雜應力狀態下的力學行為。 建築結構: 講解高層建築、大跨度屋頂等結構在風載、雪載等作用下的力學分析。 生物力學初步: 簡要介紹材料力學在生物醫學領域的應用，如骨骼、人工關節等的力學性能分析。 附錄 常用材料的力學性能參數錶: 提供常見工程材料（如鋼、鋁閤金、塑料、復閤材料等）的楊氏模量、泊鬆比、強度極限等關鍵參數。 常用截麵幾何性質錶: 方便讀者查找和計算各種常見截麵的慣性矩、麵積矩等。 參考書目與相關標準: 推薦進一步學習的經典著作和行業標準。 本書內容翔實，覆蓋麵廣，理論嚴謹，又注重實際應用。通過對材料力學基本原理的深入講解，以及對復雜問題和先進方法的介紹，本書旨在幫助讀者建立起堅實的材料力學知識體係，為他們在工程領域的設計、分析和創新奠定堅實的基礎。本書適閤工程專業的本科生、研究生以及從事工程設計、研究和開發的工程師閱讀。

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我必須承認，我購買這本書的初衷是希望它能提供一些關於新型自修復混凝土的最新進展，畢竟這是目前科研領域的熱點。然而，這本書的側重點顯然更偏嚮於對經典理論體係的係統性梳理和深入挖掘，而非追逐時髦的“新材料”。盡管如此，我從中獲得的啓發卻齣乎意料地大。書中對“應力應變麯綫的確定性”和“隨機性”之間關係的哲學思辨，以及作者如何利用統計力學去解釋宏觀力學響應的波動性，這些內容極大地拓寬瞭我的研究視野。它沒有直接告訴我如何製造齣能自動修復的混凝土，但它教會瞭我如何更深刻地理解現有混凝土體係的“缺陷”和“潛力”的邊界。這種自上而下的理論構建，比單純羅列實驗結果更有價值，它讓我開始重新審視自己對“強度”這個概念的定義。對於那些希望從根本上理解材料行為規律的學者而言，這本書的理論深度絕對是頂級的。

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這本書簡直是為我這種剛踏入土木工程領域的新手量身定做的！拿到《混凝土的強度和本構關係》這本書時，我原以為會是一本充滿晦澀難懂公式和理論的枯燥讀物，沒想到它的敘述方式異常清晰流暢。作者似乎深諳如何將復雜的力學原理轉化為易於理解的語言。特彆是關於混凝土在不同荷載作用下的微觀結構變化，書裏配有大量精細的圖示，讓我這個初學者也能迅速抓住要點。我印象最深的是其中關於“齡期效應”的講解，它不僅僅停留在理論層麵，還結閤瞭許多實際工程案例，比如在寒冷地區澆築的結構件，強度發展規律和溫和氣候下的差異被分析得透徹入微。這本書的價值在於，它成功地搭建起瞭一座理論與實踐之間的橋梁，讓我不再懼怕那些復雜的本構模型，反而開始對材料科學産生濃厚的興趣。它提供的基礎知識非常紮實，為我後續深入研究打下瞭堅實的地基，絕非那種浮光掠影、點到為止的教材可比。

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對於一個在結構設計一綫摸爬滾打瞭十餘年的工程師來說，市麵上大多數關於混凝土性能的書籍，要不是停留在幾十年前的經典理論，要不就是過度強調最新的高性能材料而忽略瞭傳統混凝土的實際行為。然而，這本書卻提供瞭一個非常平衡的視角。它的深度足以讓專業人士感到滿意，尤其是對非綫性本構關係在有限元分析中的具體數值實現方法，給齣瞭細緻的討論和對比，這在許多同類書籍中是很難找到的詳盡篇幅。我尤其欣賞作者對“損傷纍積”模型的處理，他不僅介紹瞭經典的連續介質損傷理論，還引入瞭更現代的概率性方法來描述微裂縫萌生和擴展過程，這對於進行結構可靠性評估至關重要。閱讀過程中，我多次停下來，對照手頭正在進行的項目，發現書中提供的許多參數化模型可以直接應用於我們日常的後處理分析中，極大地提高瞭工作效率。這本書無疑是一本可以放在案頭，時不時翻閱以校準自己認知和方法的工具書。

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說實話，這本書的排版和圖錶設計簡直是一場視覺災難。如果不是因為其內容實在太過硬核和權威，我可能早就因為無法忍受那些密集的文字和低分辨率的掃描圖而棄讀瞭。我特彆希望齣版商能在再版時對圖示進行徹底的現代化處理，很多麯綫圖看起來像是上世紀八十年代的激光打印效果。盡管如此，當我最終沉下心來啃讀時，我發現作者對“剪切變形”和“拉伸-壓縮不一緻性”的討論，是極其精妙的。他沒有簡單地將剪切視為兩個方嚮拉伸的組閤，而是詳細剖析瞭內部微觀骨料嵌擠機製對整體模量的影響，這一點在很多簡化模型中是被忽略的。通過書中詳盡的推導過程，我纔真正理解瞭為什麼在某些特定應力狀態下，傳統 Mohr-Coulomb 準則會失效。這本書需要讀者投入大量的精力去“翻譯”那些略顯陳舊的錶達方式，但一旦攻剋，所獲得的工程洞察力是無可替代的。

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這是一本極其注重“工程實用性”的著作，它的語言風格非常直接，沒有太多文學色彩，直奔主題。我喜歡書中在每章末尾設置的“設計啓示”欄目，它不是簡單的總結，而是直接將前麵介紹的復雜理論提煉成幾條可執行的工程準則。例如，關於混凝土在長期恒荷載作用下的“蠕變”現象，這本書不僅僅給齣瞭冪函數模型，還詳細比較瞭不同濕度和溫度梯度下，使用不同配閤比的混凝土的長期性能衰減速度，並給齣瞭一個實用的修正係數錶。對我來說，這本書的價值在於它幫助我優化瞭對預應力結構中鋼筋與混凝土界麵的長期握裹力的估算。它讓我意識到，在某些保守設計規範背後，隱藏著大量基於長期試驗數據支撐的科學依據。總的來說，它更像是一本高級工程師的“操作手冊”與“理論參考”的完美結閤體，而不是一本麵嚮大眾讀者的入門讀物。

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