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☆☆☆☆☆

出版者:Routledge

作者:Jennings, Alan

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:2004-11

价格:$ 68.87

装帧:Pap

isbn号码:9780415268431

丛书系列:

图书标签:

结构力学
结构分析
土木工程
建筑工程
桥梁工程
有限元
材料力学
结构设计
工程结构
混凝土结构

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具体描述

Using aspects of structural behaviour, good design practice and effective computational techniques to illustrate the importance of the fundamental theoretical concepts presented, this book provides a comprehensive introduction to the analysis and design of structures. The over-riding importance of equilibrium is emphasized and, together with related topics, is the subject of the first five chapters. After deflections have been introduced in chapter six, elastic theory, buckling, plastic theory and energy methods are all introduced and their range of applicability discussed. Numerous case studies are included to help readers gain an appreciation of how theory relates in practice to real life structures. With a broad range of worked examples, questions and references to further reading, Structures is the ideal course text for entry-level students on degree, HNC and HND courses.

《构造之谜：深入解析现实与理论的基石》一部探讨构建世界万物之底层逻辑的恢弘巨著内容提要：本书旨在对“结构”这一核心概念进行一次全景式的、跨学科的、深入的哲学与实践的剖析。我们生活在一个由无数相互关联的结构所编织而成的复杂网络之中：从原子层面的晶格排列到宏观尺度的城市规划，从抽象的数学公理到社会制度的运行机制。本书摒弃了对单一学科（如特定的工程力学或软件架构）的狭隘聚焦，而是致力于提炼出“结构”这一概念在不同领域中的普适性原则、演化规律及其内在的限制与美学。全书共分七个主要部分，层层递进，引导读者从最基础的单元构建，逐步理解复杂系统的涌现特性，并最终探讨信息时代对传统结构认知的颠覆与重塑。 --- 第一部分：结构的本体论与形式逻辑本部分追溯“结构”概念的历史起源，从古希腊的几何学思想，到文艺复兴时期对人体比例的精确测绘，再到现代科学中对物质形态的量化描述。核心议题包括： 1. 刚性与柔性结构的辩证统一：分析静态承重结构（如拱券、桁架）的稳定性来源，并对比动态、自适应结构（如生物的肌肉组织、可重构的材料）如何通过引入柔性来增强韧性和适应性。我们探讨了张拉整体结构（Tensegrity）如何以纯粹的张力和压力关系构建起稳定形态，揭示了“空”在结构中的重要性。 2. 拓扑学基础：引入基础拓扑概念，如连通性、边界、域，用以描述结构的空间关系，而非依赖于具体的度量。这使得我们可以抽象地比较一棵树的枝干分布与一张地铁线路图在功能上的相似性。 3. 对称性与破缺：深入讨论对称性在物理定律和审美中的核心作用。为何自然界倾向于生成对称结构？当结构发生“自发对称性破缺”时（例如相变或生物发育），系统会如何获得新的复杂功能？第二部分：物质世界的构造秩序本部分聚焦于物理和化学层面上的结构，探讨物质如何通过遵循最小能量原理来组织自身。重点章节阐述了： 1. 晶体学与准晶体：对周期性排列的晶体结构进行详尽描述，包括布拉维格子、密堆积等概念。随后，重点分析了准晶体这一反直觉的结构——它们具有长程有序性，但缺乏平移对称性，挑战了传统对“结构”的定义。 2. 分子间的非共价键合：探讨驱动生物大分子（如蛋白质折叠、DNA双螺旋）形成的弱相互作用力，如氢键、范德华力和疏水效应。这些“软性”的结构决定了生命活动的核心机制。 3. 尺度效应与界面：分析结构在不同尺度下的行为差异。例如，纳米材料的表面能和体积能比例变化如何导致其机械、光学性质的剧烈转变。界面（如薄膜、多孔介质）作为不同结构区域的交界，如何成为控制系统性能的关键节点。第三部分：功能性与信息流的架构本部分将视角转向信息、控制和计算领域，探讨如何通过结构设计来优化信息处理的效率和鲁棒性。内容聚焦于： 1. 网络理论的应用：将社会关系、计算机网络乃至神经元连接视为图论结构。我们分析了中心性、聚类系数、小世界现象，并探讨了抗毁性（Robustness）与脆弱性（Vulnerability）的结构根源。 2. 容错性与冗余设计：考察自然界（如昆虫复眼、生物冗余基因）和工程领域（如航空电子系统）如何通过增加结构复杂度或重复性来抵抗局部故障。探讨了在资源受限下，最优冗余度的权衡问题。 3. 分形几何与信息压缩：介绍分形结构（如海岸线、血管系统）如何通过迭代规则在有限空间内最大化表面积或连接密度，从而实现对信息或物质的高效编码与传输。第四部分：生命体的动态结构本书用显著篇幅来剖析生命现象的本质，即如何在不断新陈代谢和自我修复的过程中维持高度有序的结构。关键分析点包括： 1. 细胞骨架的力学：深入探讨微管、微丝和中间纤维构成的动态网络如何支撑细胞形态，驱动运动，并充当细胞内运输的轨道。这是一种既是结构又是机器的实体。 2. 形态发生场：借鉴图灵模式理论，解释细胞如何通过扩散和反应机制，在没有预先模板的情况下，自发地形成复杂的、具有明确边界的组织结构（如皮肤斑点、手指分化）。 3. 记忆与结构可塑性：从神经科学角度审视突触连接强度的变化——这是大脑信息存储的基本结构载体。探讨学习过程对神经回路进行物理重塑的机制。第五部分：人造环境中的结构哲学本部分考察人类社会和技术领域中的结构化实践，从建筑到城市，关注其社会意义与效率。探讨的领域包括： 1. 建筑的语汇与权力：分析古典建筑的柱式、比例系统（如黄金分割）如何表达社会等级与文化观念。对比现代主义的“形式服从功能”如何试图剥离结构的情感负载，转而强调材料与光线的纯粹关系。 2. 交通与物流网络的结构优化：案例研究集中于港口布局、高速铁路网的设计原则，如何通过减少路径交叉和瓶颈效应来提高整体系统的吞吐量。 3. 软件架构的演进：追踪从单体应用到微服务架构的转变，分析这种结构变化对开发速度、可维护性和系统弹性的影响。讨论“技术债”如何体现于不良的软件结构中。第六部分：结构的失效与韧性重构任何结构都有其失效模式。本部分专注于结构如何以及为何崩溃，以及从崩溃中学习以构建更具韧性的替代方案。内容涉及： 1. 临界点与级联失效：分析结构在达到某个阈值后，从渐进性损伤转变为灾难性失效的机制，例如大坝的溃决、金融市场中的系统性风险。 2. 反脆弱性（Antifragility）的结构设计：引入超越鲁棒性的概念，探讨那些能够在压力、冲击或混乱中反而得到强化的结构特性。讨论如何通过引入受控的微小缺陷来避免大规模的集中失效。 3. 材料的疲劳与损伤累积：详细解析金属和复合材料内部微裂纹的萌生、扩展与最终断裂过程，强调结构寿命与其在周期性载荷下的微观结构演变之间的深刻关联。结语：无形的结构与未来的构造本书最后一部分对前文进行整合，提出对未来结构认知的展望。我们反思，在人工智能和高度互联的数字世界中，实体结构（如桥梁、房屋）的定义正在模糊化，而算法结构和数据结构正日益主导我们的存在。本书呼吁读者以结构思维观察世界，理解其不变的逻辑，并在不断变化的现实中，成为更智慧的构造者与适应者。本书为工程师、建筑师、科学家、哲学家以及所有对世界运作方式充满好奇心的读者提供了理论深度与实践广度兼备的独特视角。它不仅仅描述了结构是什么，更阐释了结构如何存在、如何演变以及最终如何塑造我们的命运。