工程力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:陈位宫 编

出品人:

页数:446

译者:

出版时间:2000-12

价格:39.80元

装帧:

isbn号码:9787040231595

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摩天楼下的平衡艺术：结构力学与材料科学前沿探索 图书简介： 本书并非《工程力学》的姊妹篇，也无意触及其经典范畴内的平衡方程、应力应变分析或材料本构关系的基础论述。相反，我们以一种更具前瞻性和应用导向的视角，深入剖析了现代工程结构设计所面临的复杂挑战，以及材料科学在应对这些挑战中所展现出的巨大潜力。全书聚焦于结构体系的动态响应、非常规荷载下的可靠性评估，以及先进材料在极端环境下的性能表现，旨在为结构工程师、材料科学家以及从事复杂系统设计的研究人员提供一套全新的思考框架和技术工具。 第一部分：超越静力学的藩篱——结构体系的动态与非线性响应 传统力学偏重于静态平衡的确定性分析，然而，现代工程实践，无论是航空航天、大型桥梁还是地震工程，都要求我们必须深入理解结构在时间和空间维度上的演化。本部分将结构力学从刚体假设和线性弹性理论的约束中解放出来，转向更贴近现实的复杂场景。 第一章：高频振动与模态叠加的精细化建模 本章不再满足于计算结构的固有频率和振型，而是重点探讨了如何精确模拟高频、随机激励下的结构响应。我们引入了多尺度模态分析的概念，将宏观结构振动与微观材料内部的弛豫过程和阻尼机制相结合。具体内容包括：有限元方法在高维空间中的时间步长优化、基于能量耗散率的结构阻尼参数辨识，以及在非均匀温度场下结构模态的漂移现象研究。特别地，我们将详细论述随机振动理论在评估风致颤振和地震动输入功率谱密度时的实际应用，并给出了避免结构共振放大效应的设计准则。 第二章：材料疲劳的累积损伤与寿命预测的概率模型 疲劳破坏是结构失效的主导因素之一。本章超越了经典的S-N曲线和Miner准则，转而探讨了多轴应力状态下疲劳裂纹萌生和扩展的三维断裂力学模型。重点研究了疲劳载荷的路径依赖性及其对剩余寿命的非线性影响。我们引入了基于Weibull分布和Bayesian更新的损伤演化模型，用于实时监测和预测服役结构（如航空发动机叶片或高压管道）的剩余安全寿命。讨论内容涵盖了微裂纹成核的电子显微学观察结果与宏观应力场分布的耦合分析。 第三章：几何非线性和接触行为的数值模拟 在超大型结构（如巨型体育场屋顶或深海立管）中，几何非线性，特别是大变形与屈曲，是不可忽视的因素。本章的核心是引入弧长法和位移控制法在求解结构极限承载力时的应用，并着重分析了接触刚度在复杂装配结构中的不连续性问题。我们详细解析了基于Penalty-Lagrange乘子法的接触算法，探讨了摩擦对结构最终稳定性的影响，并展示了在涉及预紧螺栓连接和叠层复合材料界面处的数值稳定性控制策略。 第二部分：前沿材料的力学行为与结构集成 本部分将视角从力学分析转向材料本体，重点关注那些在传统力学体系中难以精确描述其本构行为的新型功能材料，以及如何将这些材料的独特性能融入到先进结构设计中。 第四章：智能材料与主动控制系统的耦合力学 本章探讨的是如何利用材料本身的响应性来实时调节结构性能。我们将聚焦于压电材料和磁流变（MR）流体在减振降噪中的应用。内容包括：机电耦合本构关系的推导，特别是考虑材料的非线性介电响应；以及如何设计最优的传感器-执行器网络以实现对结构振动的主动抑制。我们还将分析MR减振器在不同剪切速率下的粘滞性变化，并建立其与结构模态振动的反馈控制模型。 第五章：复合材料层合板的界面失效与韧化设计 先进复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）因其高比强度而广泛应用，但其层间剪切强度和抗冲击韧性一直是设计瓶颈。本章深入研究了层间脱粘（Delamination）的萌生机制，重点分析了双参数（G1与G2）断裂韧性准则在评估不同铺层角度对界面失效的影响。我们提出了纳米颗粒增强和夹层结构设计的思路，以提高复合材料在冲击载荷下的能量吸收能力，并探讨了X射线断层扫描（CT）技术在检测内部微观损伤中的应用。 第六章：极端温度与腐蚀环境下的材料蠕变与松弛 在核能、深空探测或高温工业炉领域，材料的长期可靠性受制于时间依赖性行为——蠕变和应力松弛。本章详细阐述了Norton幂律和Bailey-Norton模型在描述高温合金稳态蠕变时的局限性，并引入了基于微观结构演化的蠕变模型。此外，我们还分析了应力腐蚀开裂（SCC）的耦合作用：腐蚀介质如何加速裂纹尖端的局部应力集中，从而显著降低结构的疲劳寿命和抗拉强度。内容包括对高温不锈钢和镍基超合金的长期服役性能评估方法。 第七章：增材制造（3D打印）结构件的残余应力与各向异性 增材制造技术带来了结构设计的革命，但也引入了新的力学挑战——显著的残余应力和微观结构各向异性。本章将分析激光熔融过程中热循环导致的应力集中和变形，并提出分层热梯度模型来预测最终零件的内部残余应力分布。我们还将探讨由于打印路径不同导致的材料力学性能（如弹性模量和屈服强度）在不同方向上的显著差异，并提供优化打印参数以最小化内应力、提高结构均一性的工程指导。 本书的撰写风格力求严谨又不失启发性，侧重于将复杂的理论模型转化为可操作的工程解决方案，并深度融合了计算力学、材料科学和结构健康监测的前沿进展。它适合于已经掌握经典力学基础，期望迈向更复杂、更前沿工程挑战的专业读者。

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这本《工程力学》绝对是机械设计领域的一本宝藏，我刚翻开目录就被其详尽的结构所吸引。它没有那种让人望而生畏的纯理论堆砌，而是非常注重实际应用和工程背景的结合。书里对静力学的分析，比如各种结构的平衡问题，讲解得极其透彻，配图的清晰度和详尽程度，简直可以拿来当做解题的模板。我尤其欣赏作者在引入新概念时，总是会先从一个实际的工程案例出发，比如桥梁的受力分析或者起重机的结构稳定性，这让原本枯燥的力学原理一下子变得鲜活起来，感觉就像是请了一位经验丰富的工程师在手把手地教你。即便是像应力应变这种比较抽象的概念，作者也通过大量的图示和详细的数学推导，将它们转化成了可以量化的、可以操作的工程参数。读完前几章，我对材料的弹性变形和断裂判据有了全新的认识，这对我后续学习材料力学打下了极其坚实的基础，强力推荐给所有工程专业的学生和初入职场的工程师们。

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说实话，我当初买这本书的时候，心里是抱着试试看的态度的，因为市面上讲解“工程力学”的书籍实在是太多了，很多都是千篇一律，公式推导完了就束之高阁。但《工程力学》这本书的独特之处在于它对动力学部分的叙述方式。作者似乎特别擅长于捕捉初学者在理解瞬时速度、加速度以及刚体运动时的思维难点，并且总能用最精妙的比喻来化解这些困惑。比如在处理平面机构的瞬心法时，作者没有直接抛出复杂的数学公式，而是通过一个自行车轮子转动的场景，形象地展示了瞬心在确定运动状态中的关键作用。更让我惊喜的是，书中对振动学的基础知识也进行了相当深入的探讨，即便是简谐振动的分析，也融入了阻尼和外部激励的影响，这在很多基础教材中是被简单带过的部分。这种对细节的把握和对实际工程中非理想情况的预见性，让这本书的深度远超一般的教材范畴，它更像是一本面向实际问题的工程手册。

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我对这本书的阅读体验可以用“循序渐进的智力挑战”来形容。它并不是那种读起来让你感到轻松愉快的读物，但每一次攻克书中的一个难点，都会带来巨大的成就感。书中对材料力学中关于弯矩和剪力的图解部分，简直是教科书级别的示范。作者不仅给出了精确的计算方法，更重要的是，他解释了这些力是如何在结构内部传递和分布的，这对于结构设计者来说至关重要。我特别喜欢书中穿插的那些“历史视角”小节，简要介绍了某个力学原理的发现过程，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我明白了为什么这些理论会以特定的形式存在，而不是凭空出现的。书中的习题设计也很有梯度，从最基础的计算到复杂的超静定结构分析，难度层层递进，而且附带的答案解析详尽到令人感动，每一步推导都清晰可见，这极大地帮助我自我检验和修正错误理解。

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这本书的装帧和排版设计非常考究，这对于一本理工科书籍来说是难能可贵的。纸张质量上乘，墨迹清晰，即便是长时间翻阅也不会感到眼睛疲劳。但在内容结构上，它表现出一种非常成熟的体系化构建。它没有试图在一个很薄的篇幅内涵盖所有内容，而是有条不紊地将结构力学、材料力学、以及基础的动力学理论有机地结合起来，形成了一个完整的知识闭环。我尤其赞赏作者对“虚功原理”的阐述，这是很多学生感到困惑的抽象概念，但这本书通过类比和大量的实例展示了它在求解复杂结构位移和内力时的优雅性。它不仅仅是告诉你“怎么算”，更深入地解释了“为什么这么算更有效率”。这本书的价值在于，它教会了我用工程师的思维去看待问题，而不是仅仅停留在数学计算层面，这种思维模式的转变，比记住任何一个公式都要宝贵得多。

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坦白说，我对很多工程力学教材的编排都有意见，总觉得它们在“有限元”思想尚未完全普及的年代里编写，导致对离散化和数值方法的介绍过于简略。然而，这本《工程力学》在收尾部分，花了相当大的篇幅来探讨现代工程分析的趋势，虽然并未深入讲解有限元方法本身，但它对连续介质力学和边界条件的讨论，已经为读者预设好了迈入更高级计算方法的跳板。书中对塑性铰、极限荷载等概念的引入，也体现了作者与时俱进的教学理念，不再局限于线弹性范围的讨论。特别是对于薄壁结构和受旋转力影响的构件分析，作者提供的经验公式和修正方法，明显是基于大量的实际工程数据总结出来的，非常接地气。总而言之，这本书的广度和深度都达到了一个令人满意的平衡点，它既能满足课堂教学的基本要求，也能作为资深工程师案头常备的参考书，是近年来我接触到的最全面、最实用的力学著作之一。

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