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出版者:

作者:应名洪

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2007-12

价格:50.00元

装帧:

isbn号码:9787113084455

丛书系列:

图书标签:

• 城市轨道交通
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• 智能交通
• 城市规划
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• 公共交通
• 信号系统

现代工程力学导论：理论与应用 图书简介 本书旨在为学习工程力学的基础课程提供一套全面、深入且富含实际应用背景的教材。它不仅涵盖了经典力学（静力学、运动学和动力学）的核心理论框架，更注重将这些理论与现代工程设计、分析和解决实际问题紧密结合起来。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在保证理论深度的同时，提升读者的工程直觉和问题解决能力。 第一部分：静力学基础与结构分析 第1章：力、矩与平衡的基本概念 本章首先介绍了力的本质、矢量表示法及其在二维和三维空间中的合成与分解。重点阐述了力矩的概念，包括绕点矩和绕轴矩，并引入了合力偶（Couple）的概念。随后，系统地讲解了刚体平衡的条件，包括力平衡和力矩平衡方程。通过大量实例，展示了如何构建自由体图（Free-Body Diagram, FBD），这是后续所有力学分析的基础步骤。 第2章：结构中力的分析 本章聚焦于工程结构中力的内部反应分析。首先介绍理想结构模型，如桁架（Trusses）的分析方法，包括节点法和截面法，强调了零力构件的识别。接着，深入探讨了平面与空间框架、拱和电缆的受力分析。对于悬链线（Catenary）在均匀荷载下的受力特性进行了详细推导和讨论，这是理解悬索结构的关键。 第3章：接触力与摩擦 本章探讨了物体之间相互作用产生的接触力，特别是摩擦力的性质和应用。系统区分了静摩擦、动摩擦和滚动摩擦的特性，给出了库仑摩擦定律的适用范围和局限性。通过分析包括楔块、螺旋机构（如螺栓和千斤顶）在内的实际机械装置，展示了如何利用摩擦力实现自锁或传递动力。 第4章：质心、重心与惯性力矩 本章侧重于宏观物体的几何特性及其在力学中的体现。详细讲解了离散系统和连续体（如平面图形和三维实体）的质心和重心的求解方法，包括使用积分法和定理法（如帕普斯定理）。最后，导出了物体绕固定轴旋转的惯性矩（Moment of Inertia）的计算方法，并解释了主轴和惯性椭球的概念，为动力学分析奠定基础。 第二部分：运动学与动力学 第5章：运动学基础：点的运动描述 本章是动力学的起点，专注于描述物体的运动规律，而不考虑引起运动的力。内容涵盖了直线运动、平面曲线运动（包括自然坐标系和法向-切向坐标系）以及空间曲线运动的描述。引入了速度和加速度的矢量性质，并详细解析了相对运动的概念，包括固定参考系和匀速运动参考系下的运动关系。 第6章：刚体运动学 刚体运动是工程力学中的核心复杂部分。本章着重分析刚体的平动、定轴转动以及绕固定点转动。核心内容是角速度和角加速度的矢量表示，以及瞬时速度中心（Instantaneous Center of Velocity）在平面运动分析中的应用。通过欧拉角和旋转矩阵，对三维刚体的一般运动进行了数学描述，为系统动力学分析打下基础。 第7章：质点动力学：牛顿定律的应用 本章将静力学与运动学结合起来，引入了牛顿运动定律，特别是$ mathbf{F} = mmathbf{a} $ 这一核心方程。内容涵盖了受恒力、变力作用下的质点运动分析，包括抛体运动的精确分析。重点讲解了变质量系统（如火箭推进）的动力学处理，引入了动量守恒定律及其在碰撞分析中的应用。 第8章：功、能与动量原理 本章从能量和动量的角度重新审视动力学问题，提供了解题的替代和更强大的工具。详细阐述了功的计算、保守力和非保守力的概念，并推导了动能定理。势能的概念被引入，用于分析保守系统中的能量守恒问题。动量和冲量（Impulse）的概念被用于分析瞬时作用力（如冲击或爆炸）下的运动变化。 第三部分：高级主题与计算方法 第9章：振动学基础 本章将动力学原理应用于描述周期性运动——机械振动。首先分析了单自由度（One Degree of Freedom, 1-DOF）系统的自由振动和受迫振动，包括无阻尼和粘性阻尼情况下的响应。详细推导了系统的固有频率和阻尼比，并引入了频率响应函数和倍振幅的概念，这是理解共振现象的关键。 第10章：系统的拉格朗日方程 为解决复杂约束系统和非保守力系统的动力学问题，本章引入了分析力学中的强大工具——拉格朗日方程。通过广义坐标的概念，将复杂的笛卡尔坐标运动转化为更易处理的能量形式。系统地推导了拉格朗日方程，并展示了其在处理约束力、变质量系统和电磁场耦合问题中的优越性。 第11章：数值方法在力学中的应用 鉴于许多实际工程问题无法通过解析方法求解，本章介绍了计算机辅助求解的必要性。重点介绍了数值积分方法在求解微分方程组中的应用，如欧拉法和龙格-库塔法（Runge-Kutta Method）。此外，简要介绍了有限元方法（FEM）的基本思想，说明了力学分析如何从离散点扩展到连续介质的分析。 附录：微积分回顾与常用积分表 本书的附录部分提供了必要的数学工具回顾，包括矢量微积分、偏导数、线积分和面积分的基础知识，并附有常用的物理常数和工程计算表格，以方便读者查阅和应用。 --- 本书特色： 1. 理论与实践的平衡： 每个理论概念后都紧跟详细的工程算例，确保读者能够将抽象的公式转化为可操作的工程解决方案。 2. 强调矢量分析： 全书采用严谨的矢量代数和张量表示法，帮助读者适应现代工程分析的数学要求。 3. 分层结构： 内容设计符合大学工程力学课程的递进要求，基础扎实，进阶深入，适合不同层次的学习者。 4. 原创性例题： 包含大量源自机械设计、土木工程和航空航天等领域的原创性问题，激发读者的批判性思维。

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