材料力学习题与解析

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页数:341
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出版时间:2008-10
价格:35.00元
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isbn号码:9787802480087
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  • 材料力学
  • 力学
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  • 解析
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具体描述

《理论力学习题与解析》是根据国家教委制定的高等工业学校材料力学课程的教学基本要求,并参照目前高校普遍使用的主流教材编写的一本材料力学基础辅导教材。书中通过对知识点概念和习题的讲解与分析,帮助读者了解和掌握该课程的难点、要点,提高读者分析问题与解决问题的能力。

全书按照主流教材的章节安排,对材料力学课程内容进行归纳分类。每章分成若干个知识点,每个知识点又分为“要点归纳”和“例题解析”。“要点归纳”是对重要知识点的提炼总结;“例题解析”部分精选典型例题(包括疑难习题、课程考试试题以及近年考研真题),对例题的题意、解题思路、容易混淆的概念、容易产生的错误进行分析,并给出十分详尽的解答,以帮助读者熟练掌握常考知识点。部分解答还给出了多种解题方法,以扩展读者的解题思路。全书最后提供了课程测试题和考研真题各一套,并附参考答案,以提高读者的应试水平和知识的综合应用能力。

《理论力学习题与解析》可作为本、专科学生学习材料力学课程的辅导教材,对准备考研的学生也是一本很好的考研复习资料。书中提供的海量习题为从事课程教学的老师提供了宝贵的教学资源,可供教师作为教学参考。

材料力学:理解结构之韧与形变之律 材料力学,又称结构力学,是一门研究固体材料在承受外力作用时,其内部应力、应变以及变形规律的学科。它为土木工程、机械工程、航空航天工程、生物医学工程等众多工程领域提供了理论基础和解决实际问题的工具。本书旨在深入剖析材料力学核心概念,通过详实的理论阐述与精心设计的算例解析,帮助读者构建扎实的学科知识体系,培养严谨的工程思维。 核心概念的深度探索 本书将系统性地介绍材料力学中的关键概念,并以清晰易懂的方式进行阐释。 应力与应变:应力是物体内部单位面积上所承受的内力,是材料抵抗外力变形的度量;应变则是材料在外力作用下发生的相对形变。我们将详细探讨正应力、剪应力、主应力、以及正应变、剪应变等概念,并解释它们之间的内在联系。通过分析不同类型的应力状态,如单轴拉伸、压缩、剪切以及弯曲和扭转,读者将能理解材料内部受力分布的复杂性。 材料的力学性能:不同的材料在承受外力时表现出迥异的性能。本书将重点介绍几种典型工程材料,如钢、铸铁、铝合金、混凝土、高分子材料等的力学性能,包括弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等。我们将深入分析应力-应变曲线,解读材料的弹性、塑性、强度和韧性等关键指标,以及它们在设计中的重要意义。 杆件的轴向载荷:对于承受轴向拉伸或压缩的杆件,其内部应力分布相对简单,但却是理解更复杂受力状态的基础。我们将详细讲解轴向载荷下杆件的应力、应变计算,以及材料的强度条件和刚度条件。通过分析不同截面形状和材料的杆件,以及考虑温度变化引起的应力,读者将掌握杆件在轴向力作用下的变形分析方法。 梁的弯曲:梁是工程中最常见的结构构件之一,承受弯矩和剪力的作用。本书将深入分析梁的内力(剪力、弯矩)及其在梁上的分布规律,并详细介绍梁的弯曲变形。我们将推导弯曲正应力公式,分析横截面上的应力分布,并介绍不同边界条件下的梁的挠度和转角计算方法。此外,对于剪应力在梁横截面上的分布,也将进行详尽的讲解。 梁的剪切:除了弯曲,梁在受力时还承受剪力。本书将分析剪力在梁横截面上的分布,并推导剪应力计算公式。我们将讨论剪应力对梁整体承载能力和变形的影响,并探讨一些特定梁的剪切分析方法。 扭转:轴类零件在承受扭矩时会发生扭转。本书将探讨圆轴的扭转问题,推导扭转正应力公式,并分析其在横截面上的分布。我们将介绍非圆截面轴的扭转以及薄壁圆筒的扭转,并讨论扭转刚度和强度条件。 压杆稳定性:细长杆件在承受轴向压力时,可能发生突然的弯曲变形,即失稳。本书将介绍压杆失稳的现象,推导欧拉(Euler)公式,计算临界失稳载荷,并分析影响压杆稳定性的因素,如杆件的长度、截面形状、材料性质以及两端约束条件。 应力分析:在某些复杂应力状态下,需要运用更一般的应力分析方法。本书将介绍应力张量、应力圆等概念,并解释应力状态的转换。我们将讲解莫尔圆(Mohr's circle)在求解主应力、最大剪应力以及应力转换方面的应用。 应变分析:与应力分析类似,应变分析也需要考虑多轴应变状态。我们将介绍应变张量、应变圆等概念,并解释应变状态的转换。读者将学习如何利用莫尔圆分析应变,并理解应变与应力之间的关系(通过胡克定律)。 能量原理:能量原理是解决复杂力学问题的重要方法。本书将介绍虚功原理、功和势能等概念,并阐述它们在结构力学分析中的应用,例如求解结构的位移和内力。 严谨的解析与实践指导 本书的特色之一在于其详实的解析过程。每一个理论公式的推导都力求严谨,并配有清晰的步骤说明,确保读者能够理解公式的来源和物理意义。 典型算例解析:针对每一个知识点,本书都会提供丰富的、来自实际工程应用背景的典型算例。这些算例涵盖了从基础的受力分析到复杂的组合变形计算,能够有效地帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。 解题思路引导:在每个算例解析中,我们将不仅仅给出计算结果,更会侧重于分析解题的思路和步骤。我们将引导读者如何识别问题类型,选择合适的分析方法,以及如何正确应用公式和建立分析模型。 易错点提示:在解析过程中,我们会特别指出学生在学习材料力学时容易出现的错误和陷阱,并提供避免这些错误的建议,帮助读者建立正确的解题习惯。 学习目标 通过学习本书,读者将能够: 掌握材料力学的基本概念、原理和分析方法。 能够准确分析各种受力构件的内力、应力、应变和变形。 理解材料的力学性能及其在工程设计中的应用。 初步掌握分析复杂结构力学问题的能力。 为后续更深入的工程学科学习打下坚实基础。 材料力学是连接理论与实践的桥梁。本书旨在以清晰的逻辑、严谨的推导和丰富的实例,陪伴读者一起探索材料的韧性与结构的智慧,为未来在各个工程领域的设计与创新提供坚实的力量。

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读后感

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用户评价

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这本书最大的优点,我认为在于它的“实战性”和“启发性”。材料力学这门课,光知道理论是不够的,关键在于如何将这些理论应用到实际工程问题中去。而这本书,正好弥补了这一点。在学习疲劳强度和断裂力学的时候,我常常感到理论与实际脱节,不知道这些高深的理论在现实中有什么意义。这本书在这方面做得非常好。它在讲解疲劳强度时,不仅仅给出了S-N曲线和应力幅的概念,而是引用了大量飞机、桥梁等工程实例,讲解了在周期性载荷下,材料是如何产生微裂纹,并最终导致断裂的。它还详细阐述了应力集中对疲劳寿命的影响,以及常用的疲劳寿命估算方法。我记得书中有一个关于金属疲劳的章节,通过分析一个多次弯曲的金属棒,详细讲解了疲劳破坏的整个过程,从微观裂纹的萌生到宏观断裂。这种结合实际案例的讲解,让我深刻理解了疲劳强度在工程设计中的重要性。在断裂力学部分,它也是通过分析裂纹扩展的力学模型,来解释脆性断裂的发生机理,并介绍了断裂韧度等概念。这些内容,让我不再觉得材料力学是一门枯燥的理论学科,而是与我们生活息息相关的工程技术。

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我一直觉得,一本好的教材,不仅要教你“是什么”,更要教你“为什么”和“怎么做”。这本书在这方面做得非常出色。在学习受力分析,特别是梁的弯曲与剪切时,我曾一度陷入迷茫。书本上的图总是显得过于简化,而真实的受力情况却千变万化,让人难以把握。这本书就很好地解决了这个问题。它在介绍梁的内力计算时,不仅仅是给出截面法,而是花了相当多的篇幅去讲解各种典型受力情况下的弯矩图和剪力图的绘制规律,以及它们与外荷载、支承条件之间的内在联系。它会通过非常详细的步骤,演示如何通过积分或者力的平衡来获得弯矩和剪力方程,并且在图上清晰地标注出各个区域的内力变化趋势。我记得当时做一道多跨度梁的内力图绘制,我总是画不好。看了这本书的解析,它通过将多跨梁分解成若干个简单的单跨梁,然后分别计算内力图,最后再进行叠加(对于外荷载和支承相同的情况),一下子就点通了我。而且,书里还提供了很多如何从实际构件的受力情况,抽象出简化模型的指导。比如,如何判断一个梁是简支梁、悬臂梁还是固定端梁,如何根据加载位置和大小来划分内力图的绘制区域。这些细节,对于我这个初学者来说,实在是太宝贵了。它让我不再是死板地套用公式,而是能够真正理解梁的受力状态,并且能够灵活地进行分析。

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坦白讲,很多工程力学类的书籍,读起来都比较枯燥,充斥着大量的符号和公式,看得人头昏脑胀。这本书给我最大的惊喜,就是它在保持学术严谨性的同时,融入了非常多生动的例子和类比,让学习过程变得不再那么痛苦。在我学习材料力学最艰难的时期,就是接触到“应变”这个概念的时候。从直线变成曲线,从微小形变到宏观变形,总感觉隔着一层窗户纸。这本书在解释应变时,不仅仅是给出了应变张量的定义,而是通过一个非常形象的比喻:想象在一个橡皮泥上画了一个网格,当你拉伸或者挤压橡皮泥时,这个网格会发生怎样的变化,每一个小方格的边长变化、角度变化,就是应变的体现。然后,它再逐步引入线性应变和剪应变的数学描述。这种从宏观到微观,从具象到抽象的讲解方式,真的非常有效。在后面的章节,当涉及到扭转的时候,它也是通过一个旋转的弹簧的例子,来解释扭转角和扭矩之间的关系,让我对扭转变形的力学本质有了更深刻的理解。而且,书中的解析部分,对于一些复杂的变形计算,都配有非常详细的图解,使得那些复杂的方程组也变得清晰易懂。这种“可视化”的学习方式,极大地减轻了我的学习负担,让我能够更轻松地掌握材料力学的核心概念。

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在我看来,一本优秀的专业书籍,不仅要传授知识,更要培养解决问题的能力。这本书在培养读者的分析和解决问题的能力方面,做得非常到位。在学习材料力学的时候,我常常会遇到一些“怪题”、“难题”,这些题目往往不是简单的套用公式就能解决的。这本书在这方面提供了很多有价值的指导。它在讲解各种分析方法时,都强调了“建模”和“简化”的重要性。比如,在进行复杂构件的强度校核时,它会指导我们如何根据实际的受力情况,选择合适的力学模型,如何进行合理的简化,从而得到一个可以求解的数学模型。我记得在学习塑性力学部分时,书中提供了一个关于金属塑性成形(比如拉深、挤压)的案例分析。它详细讲解了如何根据材料的本构关系,以及变形的几何条件,来建立相应的力学模型,并求解所需的变形力和变形量。这种分析思路,让我不再害怕那些看起来非常复杂的工程问题,而是能够将其分解成一系列可以处理的小问题。书中的解析部分,对于一些典型的工程问题,都提供了详细的解题思路和步骤,并且会分析在不同假设下可能产生的误差。这种训练,极大地提升了我独立分析和解决工程问题的能力。

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很多时候,我们在学习一门学科时,会因为某个关键概念的理解不清,而导致整个后续内容的学习都陷入停滞。对于材料力学而言,我遇到的最大障碍就是“能量原理”。虽然书本上给出了虚功原理、卡氏定理等,但总觉得它们像黑箱操作,不知道为什么要用,以及如何应用。这本书在这方面做得非常出色,它用一种非常系统且易于理解的方式,讲解了能量原理在材料力学中的应用。它首先从功和能的基本概念入手,然后逐步引入虚功和虚位移的概念,并用一些简单的受力模型来演示虚功原理是如何用来求解位移的。我记得在讲解梁的挠度和转角计算时,它用了好几种不同的方法,包括积分法、图乘法,以及利用虚功原理求解。尤其是虚功原理的应用,它通过一个非常生动的例子,比如计算一根梁在集中力作用下的最大挠度,清晰地展示了如何构造虚体力,然后通过积分来求解。这种对比和多角度的讲解,让我能够从不同的视角去理解同一个问题,并且最终融会贯通。书里的解析部分,对于一些复杂的能量方法计算,都提供了详细的推导过程,并且标注了关键步骤,让我能够清晰地跟随。这本书让我明白,能量原理并非高不可攀,而是解决力学问题的一种强大而优雅的工具。

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这本书,在我刚开始接触材料力学的时候,简直就是我的救星。说实话,我之前学别的科目,遇到难题也就是挠挠头,但材料力学这玩意儿,真的是从概念到公式,每一个细节都像在跟我作对。我记得有一次,老师在讲应力集中,讲得飞快,我这边听着云里雾里,课后翻开教材,感觉比老师讲得还抽象。正当我愁得不行的时候,一个师兄向我推荐了这本书。拿到手之后,我简直是如获至宝。它不是那种只给你公式让你死记硬背的书,而是真的把每一个概念都拆解开了,用非常直观的语言去解释。比如,它在讲剪切变形的时候,不是直接抛出公式,而是先通过一个非常形象的比喻,比如两片浸湿的纸张叠在一起,用力去推它们,纸片会如何滑动,如何产生剪应力。这样的讲解,一下子就让我茅塞顿开。而且,书里的例题,真的是太有代表性了。从最基础的轴向受力,到复杂的弯曲和扭转,几乎涵盖了我们课程考试中会遇到的所有题型。更绝的是,它不只是给出了答案,而是把解题的思路、每一步的推导逻辑都写得清清楚楚,连一些容易出错的点都反复强调。我记得当时做一道梁的弯曲变形题,卡了好久,看了好几遍教材上的例题,才突然意识到自己是在哪个环节代入了错误的受力分析。这本书,让我明白,学材料力学,最重要的是理解背后的物理意义,而不是死记硬背那些冰冷的公式。

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对于很多学生来说,材料力学的公式实在是太多太杂了,很容易混淆。而这本书,在整理和梳理这些公式方面,做得非常出色,而且它不仅仅是简单地罗列,而是给出了公式背后的物理意义和推导过程,让公式不再是冷冰冰的符号,而是有了生命。我记得在学习弯曲变形时,涉及到了大量的积分和微分方程,让我一度非常头疼。这本书在讲解弯曲方程时,不是直接给出最终形式,而是从弯曲变形的几何关系出发,推导出弯曲变形的微分方程,然后再通过积分来求解。它会详细解释每一步积分的意义,以及如何根据边界条件来确定积分常数。我记得它提供了一个关于悬臂梁在均布载荷作用下的挠度计算的详细过程,从应力分量推导出弯矩方程,再通过积分得到转角和挠度方程,并且清晰地标注了每一步的数学操作。更让我惊喜的是,书中的附录部分,还整理了一些常见的梁的受力情况下的弯矩图、剪力图和挠度公式,这对于我这种记性不太好的人来说,简直是福音。这种从根源上理解公式,再辅以便利的查阅工具,让我不再惧怕那些复杂的公式,反而能够熟练地运用它们。

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这本书在讲解抽象概念时,非常注重与现实世界的联系。材料力学很多时候涉及的都是肉眼不可见的微观过程,比如材料内部的应力分布、微裂纹的产生等等,这让初学者很难产生直观的感受。而这本书,在这方面做得非常出色。它在引入“应力”概念时,并没有一开始就讲应力张量,而是通过分析一个绳索在拉力作用下的受力情况,来解释什么是应力,以及应力是如何分布在绳索的横截面上的。然后,它逐步过渡到更复杂的受力情况,比如梁的弯曲,通过分析横截面上的内力(剪力和弯矩),来解释横截面上的应力分布。我记得在讲解“剪应力”时,它用了一个非常形象的比喻:两块木板用胶水粘在一起,用力去拉扯,胶水受到的力就是剪应力。这种从生活中的现象出发,逐步引申到抽象的力学概念,让我更容易理解和接受。在学习“疲劳”时,它也是引用了飞机机翼、汽车轴承等实际构件在反复载荷作用下发生失效的例子,让我深刻体会到疲劳破坏的普遍性和危害性。这种“由浅入深,由实入虚”的讲解方式,让材料力学不再是象牙塔里的理论,而是与我们的生活息息相关的工程技术。

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不得不说,这本书在处理复杂概念方面的功力真是深厚。在学习材料力学时,我最头疼的就是那些涉及多轴应力、应变以及强度理论的部分。概念本身就够抽象了,再加上各种复杂的矩阵运算,常常让我感到无从下手。而这本《材料力学》,在讲解这些内容时,就像一位经验丰富的向导,一步一步地引领我穿越迷雾。它在引入三维应力状态时,并没有直接跳到柯西应力张量的定义,而是先从二维平面应力状态开始,通过增加一个方向上的应力,逐步过渡到三维。在这个过程中,它使用了大量的图示,比如各种应力单元体在不同角度下的投影,配合文字解释,让我对应力张量的分量有了非常直观的认识。更让我印象深刻的是,它在讲解强度理论时,没有简单地罗列各种理论,而是花了很大的篇幅去解释每一种理论的物理基础和适用范围。比如,胡克定律在各向同性材料下的推广,以及不同屈服准则(如最大剪应力理论、最大当量应力理论)在解释材料屈服现象时的差异。书里的例题,也特别有针对性,会通过设计不同形状、不同加载方式的构件,来让你体会不同强度理论在实际问题中的应用。我记得当时做一道关于薄壁圆筒的强度校核题,书里给出的解析,不仅详细计算了内外压下的应力,还对比了使用不同强度理论得出的许用壁厚,让我深刻理解了理论选择的重要性。这种深入浅出的讲解方式,让我不再害怕那些看似高深莫测的理论,反而激起了我对材料力学更深层次的兴趣。

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这本书最打动我的地方,是它在讲解每一个概念或方法时,都不仅仅停留在“是什么”的层面,而是深入探讨了“为什么”以及“如何做得更好”。这对于培养解决复杂工程问题的能力非常有帮助。在学习“弹性稳定性”时,我曾经对欧拉公式一知半解,不知道它到底是怎么推导出来的,也不知道在什么情况下适用。这本书在讲解弹性稳定性时,并没有直接给出欧拉公式,而是先从受压杆件在受力时可能发生的微小变形出发,建立微分方程,然后求解屈曲临界载荷。它详细地分析了不同边界条件下,杆件的屈曲模式和临界载荷的计算方法。我记得书中有一个关于桥梁结构受压构件稳定性分析的案例,它通过分析不同形状和尺寸的构件,以及不同的支承方式,来计算其屈曲临界载荷,并分析了如何通过优化设计来提高构件的稳定性。这种深入的理论剖析和实际应用结合的方式,让我不仅仅是记住了一个公式,而是真正理解了它的物理意义和适用范围,从而能够更好地运用它来解决实际问题。书中的解析部分,对于一些复杂的稳定性分析,都提供了详细的推导过程和算例,让我能够清晰地跟随。

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