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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Gosz, Michael R.

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2005-11

价格:$ 135.54

装帧:HRD

isbn号码:9780849334078

丛书系列:

图书标签:

• 有限元方法
• 数值分析
• 计算力学
• 结构力学
• 偏微分方程
• MATLAB
• Python
• 工程分析
• 科学计算
• 数值模拟

理论力学导论 本书聚焦于经典力学的基本原理及其在工程和物理学中的应用，旨在为读者构建坚实的基础。 本书从最基础的概念入手，详细阐述了质点、刚体和变形体在力和运动作用下的行为规律。我们深入探讨了静力学的核心概念，如力的平衡条件、约束反力以及各种结构（如桁架、框架和构架）的受力分析。书中对静力学平衡方程的推导和应用进行了详尽的讲解，并配以大量典型的工程实例，以确保读者能够熟练掌握如何求解复杂结构中的未知力。 在运动学部分，我们对物体的运动规律进行了严谨的描述，包括点的直线运动、平面运动和空间运动。通过引入位移、速度和加速度的概念，我们系统地分析了刚体的平动、定轴转动以及更一般的平面运动，例如滚动和瞬时旋转中心法。运动学分析是理解动力学问题的基础，因此本书在这一部分投入了大量篇幅，力求清晰地展现几何运动与时间的关系。 动力学是本书的核心组成部分。我们首先介绍了牛顿-欧拉运动方程，这是分析质点和刚体动力学问题的基石。对于质点动力学，我们详细讲解了冲量-动量定理和动能定理在线动量和能量分析中的应用。接着，我们扩展到刚体动力学，重点讨论了刚体的绕定轴转动、平面运动以及一般空间运动的动力学方程。惯性矩的计算和转动惯量张量的概念被详细阐述，这是解决刚体旋转动力学问题的关键。 为了应对瞬态和非保守力场下的问题，本书引入了能量方法。我们对功和势能的概念进行了严谨的定义，详细推导并应用了系统的质点和刚体动力学中的动能定理和系统质能定理。能量守恒和守恒定律在解决涉及弹簧、重力等保守力作用下的动力学问题中展现出极高的效率，本书通过精心挑选的案例展示了这些方法的威力。 除了基于力的分析，我们还引入了分析力学的重要工具——拉格朗日力学。拉格朗日方程基于能量原理而非力的平衡，为求解复杂系统提供了更为简洁的途径。本书对广义坐标、拉格朗日量、动能和势能的构建进行了循序渐进的讲解，并将其应用于简单的力学系统，为后续学习更高级的分析方法奠定了基础。 针对振动分析这一重要领域，本书的最后部分提供了基础性的介绍。我们探讨了一自由度和二自由度系统的无阻尼和有阻尼自由振动与强迫振动问题。通过建立微分方程，求解系统的固有频率和振型，读者将初步了解机械系统在周期性载荷作用下的响应特性。 本书的特点在于： 1. 强调物理直觉与数学严谨性的结合： 每一个数学推导都紧密围绕一个清晰的物理场景，确保读者不仅“知道怎么算”，更能“理解为什么”。 2. 丰富的工程应用案例： 案例选材覆盖结构静力平衡、机械装置的运动分析以及冲击、碰撞等动力学场景，贴近实际工程问题。 3. 清晰的解题步骤指导： 对于复杂的动力学问题，我们提供了标准化的解题流程，帮助初学者克服思维障碍，建立系统化的分析习惯。 4. 详尽的数学背景回顾： 在涉及张量、微积分和微分方程的部分，书中穿插了必要的数学回顾，使得非数学专业背景的读者也能顺利跟进。 目标读者： 本书适用于大学工科专业的本科生，作为理论力学课程的教材或参考书；也适合于需要复习或深入理解经典力学原理的研究生、工程师以及对物理学有浓厚兴趣的自学者。掌握本书内容，将为后续学习结构分析、材料力学、控制理论以及更高级的连续介质力学和有限元方法（作为后续学习的桥梁）打下不可或缺的基础。 --- 工程材料学基础 本书全面概述了工程材料的结构、性能、加工与应用，是理解现代工程设计决策的基石。 本书旨在系统地介绍工程界最常用的几大类材料——金属、陶瓷、聚合物以及复合材料——的微观结构如何决定其宏观性能。我们首先从原子尺度出发，深入探讨了晶体结构、晶格缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）对材料机械性能的深刻影响。理解缺陷的形成、迁移和交互作用，是解释材料为什么会失效和如何增强材料性能的关键。 在机械性能部分，本书进行了细致的阐述。我们详细分析了拉伸、压缩、弯曲和扭转等基本变形模式，并对工程中至关重要的应力-应变关系曲线进行了深入解读，包括屈服、极限强度、韧性与脆性等概念。塑性变形的微观机理，特别是位错的运动，被置于核心地位进行讲解。此外，疲劳（循环载荷下的失效）、蠕变（高温下的时间依赖性变形）以及断裂力学的基础概念，如应力强度因子和断裂韧度，构成了材料性能分析的重要支柱。 材料的热学、电学和磁学性能也被系统地涵盖。我们探讨了晶格振动与电子导电性如何决定材料的热导率和电导率，并对半导体材料的能带结构及其在电子器件中的应用进行了概述。对于磁性材料，我们区分了顺磁性、抗磁性和铁磁性，并解释了磁畴、磁滞回线等基本现象。 本书的核心价值在于材料的选择与设计。我们详细比较了不同材料体系的优缺点。在金属部分，重点聚焦于铁合金（钢和铸铁）的相图、热处理工艺（退火、正火、淬火和回火）如何精确调控微观结构以达到预期的机械性能。对于陶瓷材料，我们讨论了其高硬度、耐磨损和耐高温的特性，同时分析了它们固有的脆性挑战。聚合物（塑料和橡胶）的分子链结构、粘弹性行为以及老化过程是本章的重点。 最后，我们引入了先进材料的概念。复合材料——如纤维增强材料——的性能设计原理，即如何通过合理的基体和增强相的组合来定制宏观性能，是现代结构设计不可或缺的一部分。对材料的腐蚀与防护机理的探讨，确保了工程结构在长期服役环境下的可靠性。 本书的特点和优势： 1. 结构-性能-工艺-应用四位一体的逻辑框架： 始终将材料的微观结构作为理解其宏观性能的出发点，并通过工艺手段来控制结构，最终服务于具体应用。 2. 丰富的图示和实例： 包含大量相图、显微结构照片和典型的应力-应变曲线，辅助抽象的理论理解。 3. 面向应用的设计导向： 强调在设计阶段如何根据载荷条件、服役温度和环境要求来科学地选择或改进材料。 目标读者： 本书适合作为机械工程、土木工程、材料科学与工程、航空航天工程等专业本科生的《材料科学基础》或《工程材料学》课程教材，以及从事产品研发和质量控制的工程师的参考手册。 --- 结构动力学导论 本书专注于如何利用动力学原理分析和预测工程结构（如桥梁、高层建筑、机械装置）在时变载荷作用下的响应，是结构工程领域的关键进阶课程。 本书从最基本的单自由度系统（SDOF）分析开始，建立了结构动力学分析的数学模型。我们详细推导了 SDOF 系统的运动微分方程，包括自由振动、有阻尼振动以及外部激励下的强迫振动。对系统的固有频率、阻尼比以及系统的频率响应函数进行了深入的分析和计算，这些是理解结构如何对载荷做出反应的基础参数。 随后，我们将分析扩展到多自由度系统（MDOF）。构建 MDOF 系统的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵是该部分的核心。我们重点讲解了模态分析的概念，包括如何通过特征值问题求解系统的自由振动响应，即固有频率和振型。模态叠加法作为一种强大的工具，被详细介绍，它允许我们将复杂的 MDOF 问题分解为一组相互独立的 SDOF 问题，极大地简化了对瞬态和周期性载荷响应的求解。 本书随后转向对实际工程中复杂载荷的响应分析。我们对地震动输入（作为一种随机过程或地震加速度记录）如何作用于结构进行了深入探讨。通过反应谱分析方法，我们学习了如何快速评估结构在典型地震事件中的最大响应，这是抗震设计中不可或缺的步骤。 对于非线性系统，我们探讨了当材料或几何结构达到其线性弹性极限时动力响应的变化。我们将简要介绍在非线性分析中常用的数值方法，例如步进积分法，以及如何评估结构的能量耗散能力。 此外，本书对连续体结构（如梁、杆和板）的动力学分析也进行了基础性的介绍。通过将偏微分方程（如欧拉-伯努利梁的运动方程）离散化，并结合模态分析技术，读者将学会如何处理无限自由度系统的动力学问题。 本书的特色： 1. 强调物理意义： 每一个矩阵和方程的引入都伴随着对物理现象的解释，帮助读者建立对振型、模态参与系数等抽象概念的直观理解。 2. 数值工具的结合： 尽管侧重理论推导，但书中也介绍了在工程实践中常用的计算方法，为读者后续使用商业软件打下理论基础。 3. 广泛的工程案例： 涵盖了从简单机械装置到复杂建筑结构的动力学响应案例，展示了理论在实际工程决策中的应用价值。 目标读者： 本书是结构工程、机械工程、土木工程以及地震工程等专业高年级本科生和研究生的标准教材或参考书。它为那些希望深入研究结构抗震、振动控制和动态可靠性分析的学生提供了坚实的理论框架。

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