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出版者:清华大学出版社

作者:王焕定、祁皑/国别：中国大陆

出品人:

页数:397

译者:

出版时间:2006-8

价格:33.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302133315

丛书系列:

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《工程力学：基础与应用》 引言 工程力学，作为一门贯穿于所有工程学科的基石，研究的是物体在各种力的作用下的运动状态和变形规律。它不仅是理解宏观世界运转机制的关键，更是设计和建造安全、可靠、高效工程结构和机械装置的理论基础。从高耸入云的摩天大楼到精密的航空发动机，从便捷的交通工具到日常的家用电器，无一不蕴含着工程力学的深刻原理。 本书《工程力学：基础与应用》旨在为读者提供一个全面而深入的工程力学知识体系。我们希望通过严谨的理论阐述、丰富的实例分析以及精心设计的习题，帮助读者掌握工程力学的核心概念、基本方法和解题技巧。无论您是初涉工程领域，还是希望巩固和深化现有知识，本书都将是您宝贵的学习伙伴。 第一部分：静力学——力的平衡与工程应用 静力学是工程力学中最早发展起来的分支，它研究的是物体处于静止状态时，各个力之间的平衡关系。虽然看似简单，但静力学的概念和方法却是分析和设计静态结构的基础。 第一章：力的概念与力的合成与分解 力的基本性质：我们将从力的定义出发，深入理解力的三要素：大小、方向和作用点。在此基础上，探讨力的矢量性，以及如何通过力的叠加（合成）和拆分（分解）来简化复杂受力情况。 力的种类：介绍各种常见的力，如重力、弹力、摩擦力、压力等，并阐述它们产生的原因和特点。 平面汇交力系的平衡：掌握力的矢量求和法则，学习如何利用力多边形法则和力的投影法来判断平面汇交力系是否平衡。 平面任意力系的平衡：引入力偶的概念，理解力偶的性质及其对物体转动的影响。学习利用合力矩法、合力法和合力矩法与合力法结合的方法来求解平面任意力系的平衡方程。 工程实例分析：通过分析桥梁、起重机、建筑物的静止状态，展示静力学在工程实践中的广泛应用。例如，计算桁架结构的内力，确定支撑反力，分析吊车吊臂的受力情况等。 第二章：摩擦力与物体的平衡 摩擦力的性质与分类：深入探讨静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦的特点，以及摩擦系数的概念。 求解含摩擦力的平衡问题：学习如何将摩擦力的约束纳入平衡方程的求解过程中，理解物体能否保持静止的关键条件。 极限摩擦与启动摩擦：分析物体即将开始运动时的临界状态，以及克服静摩擦所需的最小力。 实例分析：分析斜面上的物体受力、楔块的提升与分离、绳索与滑轮之间的摩擦等实际问题。 第三章：重心与惯性力矩 重心的概念与计算：理解重心的物理意义，学习如何计算均质物体和组合物体的重心位置。 惯性力矩的概念：引入惯性力矩的概念，它是物体抵抗绕轴转动的惯性度量。 平面图形的静矩与惯性矩：介绍静矩和惯性矩在计算重心和分析梁的弯曲应力中的重要作用。 平行轴定理与对称轴定理：学习这两个定理，简化复杂截面惯性矩的计算。 应用：解释重心在结构稳定性、车辆设计等方面的作用。 第二部分：动力学——物体的运动与力学规律 动力学是工程力学中研究物体运动状态与引起运动的原因（力）之间关系的学科。它揭示了物体运动的规律，是设计高速运动机械、分析碰撞与振动等现象的基础。 第四章：运动学——描述物体的运动 运动的描述：介绍位移、速度和加速度等基本概念，并区分它们在直线运动和曲线运动中的计算方法。 曲线运动：深入分析圆周运动、抛体运动等典型曲线运动，学习如何利用速度和加速度的合成与分解来描述其运动轨迹。 相对运动：理解同一物体在不同参照系下的运动描述可能不同，学习如何进行相对运动的分析。 常用运动学模型：介绍匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动等模型，以及它们的运动方程。 应用：描述和预测车辆的加速、飞行器的轨迹、射弹的飞行路径等。 第五章：动力学基本定律——牛顿运动定律 牛顿第一定律（惯性定律）：阐述惯性的概念，物体保持静止或匀速直线运动状态的趋势。 牛顿第二定律（加速度定律）：这是动力学的核心定律，建立力和加速度之间的定量关系（F=ma）。我们将详细讲解力的单位、质量的概念，以及如何利用此定律分析物体的受力与运动。 牛顿第三定律（作用与反作用定律）：理解力的相互性，分析作用在不同物体上的成对力。 功、能与功率：引入功的概念，定义动能定理，并阐述能量守恒原理在动力学问题中的应用。功率则衡量做功的快慢。 冲量与动量：讲解冲量的概念，以及动量定理，强调它们在分析碰撞、爆炸等瞬时相互作用问题中的重要性。 工程应用：通过分析汽车的加速性能、飞机的起降、火炮的发射等，展示牛顿定律在解决实际工程问题中的强大力量。 第六章：功、能与动力学方程 保守力与非保守力：区分保守力（如重力、弹力）和非保守力（如摩擦力、空气阻力），并理解它们对机械能的影响。 机械能守恒定律：在只有保守力做功的情况下，机械能（动能与势能之和）保持不变。我们将通过大量实例来验证和应用这一重要定律。 动力学方程的建立：学习如何将牛顿第二定律与运动学方程相结合，建立描述物体运动的动力学方程。 振动与振动分析：初步介绍简谐振动，理解弹簧振子和单摆的运动规律，并为后续更复杂的振动分析奠定基础。 实例分析：分析过山车在轨道上的运动，滑块在斜面上的加速，水轮机和风力发电机的能量转化过程。 第七章：刚体动力学初步 刚体的概念：区别质点和刚体，理解刚体在受力后其内部各点之间的相对位置不变。 角速度与角加速度：引入描述刚体转动状态的物理量。 转动惯量：类比于线运动中的质量，转动惯量度量刚体抵抗转动状态改变的惯性。 定轴转动：分析刚体绕固定轴转动的动力学方程，理解力矩与角加速度的关系。 角动量与角动量守恒：讲解角动量及其守恒定律，如花样滑冰运动员的旋转速度变化。 实例分析：分析轮子的转动，飞机的螺旋桨，陀螺的运动。 第三部分：材料力学基础——强度、刚度和稳定性 材料力学是研究材料在各种外力作用下产生内力、应力、应变以及变形的力学分支。它关注的是材料的强度、刚度和稳定性，是进行工程结构设计不可或缺的部分。 第八章：应力与应变 内力与应力：理解外力作用在材料内部产生的抵抗变形的内力，以及单位面积上的内力即为应力。区分正应力和剪应力。 应力状态与应力圆：分析一个点上各个方向的应力，并引入应力圆的概念来简化分析。 应变与应变状态：描述材料在外力作用下发生的几何变形，包括伸长、缩短和剪切。 应力-应变关系：介绍材料的本构关系，如胡克定律，以及弹性模量、剪切模量、泊松比等重要材料力学参数。 应力-应变曲线：分析材料在拉伸或压缩过程中的应力-应变关系，理解弹性极限、屈服强度、抗拉强度和断裂强度等概念。 疲劳与断裂：初步介绍材料在反复荷载作用下的疲劳破坏以及脆性断裂和韧性断裂的机制。 第九章：梁的弯曲 梁的受力类型：介绍梁的承受载荷方式，如集中力、均布力等。 内力图（剪力图与弯矩图）：学习如何绘制梁的剪力图和弯矩图，它们是分析梁内力分布的关键。 正应力与剪应力：根据弯矩和剪力，计算梁横截面上的正应力和剪应力分布。 梁的挠度计算：利用微分方程或积分法，计算梁在外力作用下的变形（挠度）。 抗弯强度与刚度设计：根据材料的强度和梁的刚度要求，选择合适的梁的截面尺寸。 梁的弯曲变形原因：分析弯曲现象背后的力学原理。 实例分析：分析桥梁、楼板、屋梁等结构在荷载作用下的弯曲变形。 第十章：柱的稳定 压杆失稳（屈曲）：介绍细长压杆在外力作用下可能发生的突然的、剧烈的变形，即失稳。 欧拉（Euler）屈曲公式：推导并应用欧拉公式，计算细长压杆的临界屈曲力。 杆件稳定性分析：理解影响压杆稳定性的因素，如材料的弹性模量、截面惯性矩、杆件的长度和约束条件。 工程应用：分析桥梁的支撑、建筑物的立柱、机械设备的支架等结构的稳定性。 结语 《工程力学：基础与应用》是一本为工程学子量身打造的入门与进阶读物。我们力求在理论的深度与应用的广度之间取得平衡，使读者不仅能够掌握工程力学的基本原理，更能将其灵活应用于解决实际工程问题。我们相信，通过对本书的学习，读者将能构建起扎实的工程力学基础，为未来在各个工程领域的深入学习和实践打下坚实的基础。希望本书能点燃您对工程力学的探索热情，助您在工程的道路上稳步前行。

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这本书的章节逻辑编排上存在一些令人困惑的地方。例如，疲劳和蠕变这些涉及材料长期性能的关键概念，居然被安排在了全书的末尾，而且篇幅很短，仿佛是附录性质的补充说明，而不是结构安全评估中至关重要的组成部分。在我看来，结构的设计周期往往远超单个荷载作用时间，材料的长期性能直接决定了结构的服役寿命和可靠性。此外，对于组合结构（比如钢-混凝土组合梁）的处理，也显得过于公式化，缺少了对不同材料界面连接性能的深入讨论。读者很容易在读完关于纯钢结构和纯混凝土结构的部分后，对两者结合时出现的非理想化问题感到茫然。这本书似乎更侧重于对理想化构件的分析，对于现实世界中存在的各种复杂连接、次要构件的影响，缺乏足够的重视和系统性的分析框架，导致我在尝试用书本知识去分析一个真实桥梁的节点时，发现理论模型与实际情况的差距相当大。

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这本《结构力学》的封面设计简约得有点过分了，纯白底色，标题字体工整得像印刷体，初次拿到手的时候，我甚至怀疑是不是哪个出版社的内部资料草稿。翻开目录，厚厚的一页，各种章节标题赫然在目，什么静力学平衡、平面图形的性质、应力与应变分析、梁的弯曲与扭转……这些名词的堆砌，对于一个刚踏入土木工程领域的门外汉来说，简直就像在阅读一部外星语百科全书。我最期待的是能找到一些清晰的图解，能把那些抽象的力、矩、惯性矩用直观的方式展示出来，而不是仅仅靠一堆密密麻麻的公式去推导。书里的一些例题，看起来步骤跳跃性很大，往往是“根据定理，我们得到”，中间的逻辑推导过程一笔带过，让我这个习惯于循序渐进学习的人感到挫败。特别是涉及到材料力学和动力学的交叉部分，感觉作者似乎默认读者已经对基础概念了如指掌，导致初学者在理解深入概念时，不得不频繁地去翻阅其他参考书，这本书在承上启下的过渡环节处理得不够平滑，更像是为已经有一定基础的人准备的进阶读物，而非入门向导。

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我原本希望这本书能在实际工程案例的引入上多下功夫，毕竟结构力学这门课，最终还是要落到“如何设计安全可靠的结构”这一目标上。然而，这本书的内容似乎过于沉溺于理论的严谨性，对实际工程中的不确定性、材料的非线性行为以及施工误差的考量着墨不多。书中的插图清晰度不高，很多涉及受力分析的示意图，如果能采用三维透视图或者结合现代计算机模拟的截图，相信能更有效地帮助我们理解复杂结构内部的应力云图或者变形状态。我特别关注了关于结构动力学和抗震分析的部分，感觉这块内容相对独立且略显单薄，没有充分展现出地震荷载作用下，结构如何通过柔性或刚性来抵抗破坏的精妙设计思想。它更像是一本扎实的基础理论手册，缺少了一点“讲故事”的能力，没有把力学之美和工程实践的挑战性生动地结合起来。

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这本书的理论深度毋庸置疑，它对基本假设的阐述非常详尽，对于那些追求数学推导完美性的读者来说，无疑是一本珍宝。但是，这种极致的理论导向，使得本书在与现代设计软件，比如有限元分析（FEA）工具的衔接上显得有些脱节。很多我们现在在工作中接触到的复杂节点受力、非均匀截面分析，书中似乎只停留在基础的解析解阶段，对于如何将这些解析模型转化为数值计算的迭代过程，着墨甚少。我花了不少时间去琢磨某些关于弯矩分配法或挠度计算的章节，发现其推导过程冗长且依赖于大量手工计算，这在信息化时代，似乎有些不合时宜。我更希望看到的是，如何在掌握基本原理的前提下，利用现代工具高效地解决实际工程中的复杂问题，这本书更像是让我们回到纸笔计算的黄金时代，而非面向未来。

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这本书的排版风格，坦率地说，相当老派，带着浓厚的上世纪教科书的痕迹。字体偏小，行间距也比较紧凑，长时间阅读下来眼睛非常容易疲劳。我注意到，很多重要的公式和定理，除了在正文中标注外，并没有用醒目的方框或加粗来突出强调，导致在快速浏览复习时，很难在短时间内定位到核心知识点。更令人不解的是，部分习题的答案似乎缺失了必要的解题思路或关键步骤的注释，只有一个最终的数值结果摆在那里。这对于我们独立学习者来说是致命的，因为做题的价值不仅在于得出正确答案，更在于理解如何通过正确的逻辑路径抵达终点。我尝试着自己推导了几个后面的习题，发现书中的一些假设条件在实际应用中需要更细致的说明，比如在进行简化模型处理时，哪些忽略是可接受的，哪些忽略会导致显著误差，书中对此的探讨显得有些保守和不足，没有太多与现代工程实践的结合点。

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2020.08 图书归档拿回家

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其实凳子也是一次超静定结构。

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2020.08 图书归档拿回家