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出版者:机械工业出版社

作者:郑刚

出品人:

页数:594

译者:

出版时间:2007-1

价格:45.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111200857

丛书系列:

图书标签:

• 地基与基础工程
• 工程学
• 基础工程
• 高等教育
• 土木工程
• 结构工程
• 岩土工程
• 地基处理
• 工程地质
• 建筑工程
• 施工技术

结构力学原理与应用：工程设计中的核心基石 导言：理解结构行为的科学 《结构力学原理与应用》旨在为工程学、土木工程、机械工程以及相关领域的学生和专业人士提供一套全面而深入的结构分析与设计基础知识体系。本书超越了简单的公式记忆，致力于阐释结构系统在各种荷载作用下的内在物理机制和数学描述，从而培养读者严谨的工程思维和解决实际问题的能力。 结构力学，作为工程学科的核心支柱，是连接理论科学与工程实践的桥梁。它为我们理解和预测构件的受力、变形以及最终的稳定性提供了必要的工具。本书内容覆盖了从基本概念的建立到复杂结构分析方法的掌握，确保读者不仅能“算出”结果，更能理解“为什么”会得出这样的结果。 第一部分：基础理论与静力学基础 本书的开篇聚焦于结构分析的基石——静力平衡原理和构件的内力概念。 第一章：结构与力系分析 本章首先定义了结构的基本组成要素：构件、节点和支座。随后，深入探讨了平面与空间力系的平衡条件。重点讲解了如何通过自由体图（Free-Body Diagram, FBD）的绘制来隔离结构或其部分，并应用 $sum F = 0$ 和 $sum M = 0$ 等静力平衡方程求解未知反力。内容细致地涵盖了简支梁、悬臂梁以及铰接框架等基本结构的静定性判断与反力计算。对于复杂支撑条件（如多点支撑、弹性地基）下的平衡求解方法进行了初步介绍。 第二章：结构内力分析 内力是结构抵抗外部荷载的内部效应。本章的核心是剪力（V）和弯矩（M）的计算与图形绘制。我们将详细阐述截面法，并引入微分关系法，即力、剪力、弯矩和分布荷载之间的微分联系（如 $dV/dx = -w(x)$ 和 $dM/dx = V$）。通过大量算例，读者将掌握如何精确绘制梁、桁架和简单框架的剪力图（SFD）和弯矩图（BMD），这是后续强度和刚度校核的先决条件。扭矩（T）的分析作为三维应力状态的起点，也在本章得到必要的阐述。 第三部分：材料行为与应力/应变分析 结构分析的下一步是理解材料在内力作用下的响应。 第三章：应力与应变的概念 本章引入工程力学中的核心概念：应力 ($sigma$) 和应变 ($varepsilon$)。详细讨论了正应力、剪应力、平均应力和集中应力。通过对材料本构关系，特别是胡克定律（Hooke's Law）的阐述，建立了应力与应变之间的线性弹性关系。本章还涉及泊松比（Poisson's Ratio）对横向变形的影响，以及温度变化对结构产生的影响。 第四章：构件的基本变形分析 本章将应力、应变与宏观变形（伸长、缩短、转角）联系起来。重点分析轴心受拉/压力杆件的轴向变形计算。对于梁的弯曲变形，详细推导了挠度方程（梁挠曲线方程），并介绍了积分法和叠加法（Mohr's Method）求解静定梁的位移和转角。对于扭转变形，则分析了圆轴的扭转应力与角度变化。 第四部分：超静定结构分析 当结构中未知力或未知位移的数量超过了静力平衡方程所能提供的数量时，结构即为超静定（或多余约束）。 第五章：超静定结构分析方法——力和位移法 本章是本书的重点之一，系统介绍了求解超静定结构的主要工具：力法（Method of Consistent Deformations）和位移法（Slope-Deflection Method）。 力法： 侧重于“力”的协调。通过选择多余约束，将原结构转化为若干个基本结构（静定结构）的组合，利用变形相容条件（即在原约束位置的变形必须满足原结构的要求）建立超静定方程。 位移法： 侧重于“位移”的协调。通过选择节点位移作为基本未知量，利用挠度公式和弯矩方程来表达支座反力和内力，最终求解节点位移。 本书将通过大量的实例，对比分析两种方法的适用性和计算效率，特别关注如何处理包含温度应力和支座沉降的情况。 第六章：矩阵格式的结构分析基础 为了向现代计算机辅助分析（如有限元方法）过渡，本章引入了矩阵代数在结构分析中的应用。侧重于刚度法（Stiffness Method）的基本思想。通过建立结构整体的位移方程 $[F] = [K][delta]$，展示了如何将单元刚度矩阵（Element Stiffness Matrix）组装成整体刚度矩阵，并求解节点力与节点位移的关系。这为读者理解高级分析软件的内核提供了必要的理论准备。 第五部分：结构稳定性与动力学初步 结构分析不仅要考虑强度和刚度，还必须考虑其在极限状态下的稳定性。 第七章：细长杆件的失稳问题 本章专门讨论了压杆的稳定性问题，核心是欧拉公式（Euler's Formula）的推导与应用。分析了不同端部约束条件对临界屈曲载荷的影响，并探讨了在实际工程中，由于初始缺陷和材料非线性导致的偏心受压问题，以及如何使用经验公式（如容许应力法和截面模量法）进行承载力校核。 第八章：振动基础概述 作为结构动力学的入门，本章简要介绍了单自由度系统（SDOF）的自由振动和受迫振动。推导了无阻尼和有阻尼系统在简谐荷载作用下的响应方程，引入了固有频率（Natural Frequency）和阻尼比（Damping Ratio）的概念，并解释了共振现象对结构安全性的潜在威胁。 结论：迈向工程实践 《结构力学原理与应用》的最终目标是培养能够独立进行结构设计初步计算的工程师。本书强调了理论模型的简化与实际工程需求的平衡，鼓励读者将所学知识应用于复杂多样的工程构件和系统之中，为安全、经济地建造现代工程结构奠定坚实的理论基础。

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作为一个在工程领域摸爬滚打多年的老兵，我一直都在寻找能够拓展我视野、深化我理解的读物。《高等基础工程学》这本书，无疑给了我这样的机会。它并没有拘泥于某个具体的工程分支，而是着眼于工程学的底层逻辑和共通原理。我特别欣赏书中对“工程设计过程”的系统性梳理。从最初的概念构思、需求分析，到详细设计、原型制作，再到测试、迭代和最终的生产部署，每一个环节都被描述得清晰明了，并且强调了不同环节之间的反馈和迭代的重要性。这与我以往的学习和工作经验非常契合，也让我反思了自己在实际工作中可能存在的不足。书中还引入了一些前沿的研究方法和工具，比如敏捷开发在硬件工程中的应用，以及模拟仿真的高级技巧，这些都极大地丰富了我的工具箱。更重要的是，书中并没有将这些方法简单地介绍一番，而是深入分析了它们背后的原理和适用场景，让我能够举一反三，将这些新知识应用到我自身的工程实践中去，这对于提升工作效率和解决复杂问题非常有帮助。

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《高等基础工程学》这本书，对于我这样一个非工程专业背景，但又对科学技术充满好奇的读者来说，简直是一场知识的盛宴。我原本以为会很难啃，结果发现作者的写作风格非常吸引人，语言流畅，逻辑清晰，而且常常用一些形象的比喻来解释复杂的概念。书中对于“能源效率”的讲解，给我留下了深刻的印象。它不仅仅是枯燥的能量守恒定律，而是将它与经济学、环境科学巧妙地结合起来，让我理解了为什么在工程设计中，能源效率如此重要，它不仅关系到成本，更关系到可持续发展。书中通过对不同能源利用方式的比较分析，让我看到了工程师在平衡经济效益和环境保护方面的巨大挑战和责任。此外，书中对于“材料科学与工程”的介绍，也让我大开眼界。从基础的原子结构到宏观的材料性能，再到新型复合材料的开发，整个过程的讲述引人入胜，让我看到了材料科学如何成为现代工程发展的基石。读完这本书，我感觉自己对身边的很多工程产品都有了全新的认识，不再只是简单地使用，而是开始思考它们是如何被设计和制造出来的。

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这本《高等基础工程学》简直是为我量身打造的！我一直对工程领域充满好奇，但总觉得那些入门级的书籍过于浅显，无法真正触及问题的本质。而这本书，虽然书名听起来有点“高大上”，但读起来却出奇地顺畅。作者在开篇就非常巧妙地解释了工程学作为一门交叉学科的独特魅力，它如何将物理、数学、化学等基础科学的原理融会贯通，并转化为解决现实世界问题的强大工具。我尤其喜欢其中关于“系统思维”的章节，它不仅仅是理论的灌输，更是通过一系列生动有趣的案例，让我深刻理解了在复杂工程项目中，如何从整体出发，把握各个环节之间的相互联系和影响。例如，书中分析了一个城市供水系统的设计，从水源地的选择、净化流程的优化，到管道铺设的经济性与耐用性考量，再到用户端的节水措施，每一个环节都被剥茧抽丝般地剖析，让我看到了工程学在保障民生方面的巨大作用。而且，书中并没有回避一些技术难题，而是以一种引导性的方式，激发我去思考如何克服它们，这比直接告诉我答案更有启发性。感觉这不仅仅是一本书，更像是一位经验丰富的工程师，在耐心地向我传授他的智慧和经验。

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坦白说，我是在朋友的极力推荐下才翻开《高等基础工程学》的。起初，我以为这会是一本枯燥乏味的教科书，充斥着各种公式和图表，但事实却完全出乎我的意料。这本书最让我惊喜的是它对工程伦理的探讨。在当下这个科技飞速发展的时代，我们越来越依赖工程师的创造和决策，而这些决策往往伴随着巨大的社会责任。书中并没有生硬地列举道德规范，而是通过对一些历史上著名的工程事故的反思，以及对当下热门工程领域（如人工智能、生物工程）的伦理挑战的分析，让我对工程师的职业操守有了更深刻的认识。我尤其被其中关于“预见性责任”的讨论所吸引，它强调工程师不仅要对已发生的后果负责，更要努力预见潜在的风险，并提前采取措施。这是一种非常积极和前瞻性的视角，让我看到了工程学不仅仅是技术实现，更是一种对人类福祉的关怀。读完这一部分，我感觉自己不再仅仅是作为一个学习者，而是一个开始思考如何成为一个更有责任感的、更具人文关怀的工程从业者。

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我一直认为，真正的工程学教育，不应该仅仅是知识的传授，更应该是思维方式的培养。《高等基础工程学》这本书，恰恰在这方面做得非常出色。书中对“风险评估与管理”的论述，让我印象尤为深刻。它不仅仅是列举各种风险，而是深入分析了风险的来源、评估方法，以及如何在工程项目的设计和实施过程中，有效地管理和规避风险。书中通过对一些大型基础设施项目（如桥梁、核电站）的案例分析，让我看到了风险管理在保障工程安全和项目成功中的关键作用。作者强调了“冗余设计”和“故障排除”的重要性，并分享了一些实用的工具和技术。这不仅仅是理论知识，更是实实在在的经验之谈。读完这一部分，我感觉自己对工程项目中的不确定性有了更清晰的认识，也学会了如何以一种更加审慎和系统的方式去面对挑战。这本书的价值，在于它不仅仅教授“做什么”，更教会“怎么思考”，这对于任何想要在工程领域有所建树的人来说，都具有不可估量的意义。

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