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页数:219

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出版时间:2008-10

价格:27.00元

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isbn号码:9787114072833

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• 工程
• 1
• 数值分析
• 结构力学
• 有限元
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• 计算方法
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• 结构分析
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• 力学

《结构力学与数值计算基础》 本书深入浅出地介绍了结构力学中的基本原理，并重点阐述了在现代工程分析中不可或缺的数值计算方法。全书旨在为读者构建扎实的理论基础，并提供解决实际工程问题的实用工具。 第一部分：结构力学基本原理 本部分将从宏观到微观，系统地梳理结构力学的核心概念。 绪论： 探讨了结构在工程中的作用，从简单的梁、板、壳到复杂的空间框架和地基，强调了结构安全性和经济性的重要性。回顾了结构力学发展的简史，为理解现代分析方法奠定背景。 静力学基础： 详细讲解了力的概念、平衡方程、约束以及常见的荷载类型（集中力、分布荷载、力偶等）。通过丰富的图示和实例，帮助读者建立对物体受力情况的直观理解。 材料力学与应力-应变分析： 介绍材料的力学性能，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。深入阐述了应力、应变的概念，以及它们之间的关系，包括胡克定律及其推广。探讨了单轴、双轴和三轴应力状态，以及应力集中现象。 梁的弯曲理论： 这是结构分析中最基础也最重要的部分之一。我们将从梁的挠曲方程出发，推导剪力、弯矩图的绘制方法。重点讲解不同边界条件下的梁的挠度和内力计算，例如简支梁、悬臂梁、固定梁等。还会介绍超静定梁的求解思路。 桁架结构分析： 介绍桁架的组成、连接方式以及受力特性。详细讲解节点法和截面法等经典求解方法，并分析桁架在受力下的变形。 杆件轴向力、剪力、弯矩和扭矩的计算： 综合性地讲解如何计算承受复杂荷载的杆件的内力，为后续更复杂的结构分析打下基础。 结构稳定性： 引入了稳定性分析的概念，特别是关于细长杆件的压杆失稳问题，讲解欧拉（Euler）临界力公式及其适用范围。 第二部分：数值计算方法在结构分析中的应用 本部分将重点介绍几种在工程结构分析中广泛应用的关键数值方法，并结合实际案例进行说明。 有限单元法（FEM）入门： 基本思想： 详细阐述将连续体离散化为有限个相互连接的单元的思想。介绍单元的形状函数、刚度矩阵的建立过程。 单元类型： 介绍常见的单元类型，如杆单元（用于桁架和梁）、梁单元、平面应力单元、平面应变单元、三维实体单元等。 组装全局刚度矩阵： 讲解如何将各个单元的刚度矩阵汇集到全局刚度矩阵中，并考虑节点位移的协调性和力的平衡。 边界条件处理： 详细说明如何施加位移约束和外力载荷，并解释不同类型的边界条件在数值求解中的体现。 求解位移和内力： 展示如何通过求解线性方程组来获得结构的节点位移，进而计算单元内的应力、应变和内力。 小型实例分析： 通过简单的二维框架、薄壁梁等算例，引导读者亲手完成一个基本的有限单元分析流程。 数值积分与逼近： 高斯积分： 介绍高斯积分方法在计算单元面积、体积及形心等属性时的优势，以及如何在数值求解中应用。 多项式逼近： 解释形状函数是如何通过多项式来逼近单元内真实位移场的，以及不同阶多项式的影响。 数值方法在动力学分析中的初步涉足： 质量矩阵和阻尼矩阵： 介绍在考虑结构动力学特性时，需要引入质量矩阵和阻尼矩阵的概念。 时间积分方法（简述）： 简要介绍如Newmark法、HHT法等用于求解动力学方程的时间积分方法，为后续更深入的学习提供线索。 算法实现与编程基础（可选）： 伪代码展示： 提供一些核心算法的伪代码，帮助读者理解程序实现的逻辑。 常用软件介绍（简介）： 简要介绍一些主流的工程结构分析软件（如ANSYS, ABAQUS, SAP2000等）的功能和应用领域，但不对其具体操作进行深入讲解。 本书的特点： 理论与实践并重： 既有扎实的理论推导，又不乏直观的算例分析，帮助读者理解“为什么”和“怎么做”。 循序渐进的结构： 从基础概念到复杂方法，逐步引导读者深入理解。 强调物理意义： 在讲解数学公式的同时，注重解释其背后的物理含义，帮助读者建立深刻的认识。 为进一步学习打下坚实基础： 本书涵盖的内容是深入学习更高级结构分析课程（如非线性分析、动力学分析、断裂力学等）所必需的基础知识。 通过阅读本书，读者将能够系统掌握结构力学的基本原理，并熟悉应用数值计算方法解决工程结构分析问题的基本思路和流程，为未来的学习和实践奠定坚实的基础。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了深邃的藏蓝色调，搭配着烫金的标题字体，显得既专业又不失典雅。书脊的设计也十分考究，字体清晰易读，方便在书架上快速定位。拿到手里，纸张的质感也令人满意，光滑而厚实，散发着一股淡淡的书墨香，让人忍不住想立刻翻阅。特别是章节标题的排版，采用了简洁的无衬线字体，与正文的宋体形成了良好的对比，阅读起来毫不费力。装帧的细节处理上，比如封面与封底的结合处，处理得非常平整牢固，可以预见这本书的耐用性会很高，即使经常翻阅也不会轻易散架。整体来看，这本书在视觉和触觉上都给人一种高级感和专业性，让人对即将展开的阅读充满期待。它不仅仅是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品，放在书桌上也是一种享受。

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这本书的插图和图表质量达到了教科书级别的标准，堪称典范。我特别留意了那些用来解释复杂力学行为的示意图，它们不仅线条精准，而且色彩运用得当，层次分明。例如，在描述应力云图变化时，作者选用的渐变色方案非常科学，既能准确反映出数值梯度的大小，又避免了视觉上的疲劳。许多关键公式和定理的推导过程，作者都配上了专门的图形辅助说明，这对于依赖视觉理解的工程师来说，简直是如虎添翼。不同于一些只注重文字描述的书籍，这本书深知“一图胜千言”的道理，并且付诸实践。我发现，即使是那些需要空间想象力的部分，通过作者精心绘制的剖面图或三维视图，也变得豁然开朗。这套图示系统无疑是本书的一大亮点，极大地提升了学习效率和知识保留度。

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初翻几页，我就被作者严谨的逻辑结构所吸引。全书的叙事脉络清晰流畅，从基础理论的阐述到复杂模型的建立，每一步都衔接着自然，仿佛有一条无形的丝线将所有知识点紧密地串联起来。作者在引入新概念时，往往会先回顾相关的背景知识，确保读者不会因为知识断层而感到困惑。这种循序渐进的讲解方式，对于初学者来说无疑是一大福音，它极大地降低了理解门槛。更难得的是，在处理那些公认的难点时，作者并没有采取一笔带过或堆砌公式的做法，而是辅以大量生动的类比和详细的步骤拆解，使得原本晦涩的数学推导过程变得直观易懂。这种教学相长的笔法，体现了作者深厚的学术功底和卓越的教学智慧，让人在学习的过程中始终保持着一种被引导、被尊重的阅读体验。

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总而言之，这本书的学术深度和实用广度达到了一个令人印象深刻的平衡点。它不是那种只为应付考试而堆砌概念的参考书，也不是那种过于偏重某一小领域的专业论文集。它更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导你从基础原理出发，一步步构建起对整个工程分析领域的宏观认知和微观操作能力。阅读过程中，我感受到的不仅是知识的传递，更是一种结构化思维的训练。无论你是渴望夯实基础的研究生，还是需要在实际工作中应用高级方法的工程师，这本书都能提供坚实可靠的理论支撑和即学即用的操作指导。它的内容组织严密，排版精美，阅读体验流畅，无疑是该领域内一本值得反复研读的经典之作，极具收藏价值。

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关于案例分析和习题设置，这本书的处理方式显得尤为务实和贴近工程实际。它并未停留在纯粹的理论推演上，而是穿插了多个源自真实工程项目的简化模型。这些案例覆盖了从静力平衡到动力响应等多个维度，并且针对性地展示了如何将抽象的理论应用于具体的工程难题。每组习题的难度梯度设置得非常合理，从基础巩固型到综合应用型，循序渐进，能够有效地检验学习者对知识的掌握程度。更值得称赞的是，部分高级习题后面还附带有简要的解题思路提示，而非直接给出答案，这充分尊重了读者的独立思考过程，鼓励读者在尝试解决问题后，再去参照提示进行反思和修正。这种强调“动手做”的学习导向，让本书的实用价值大大提升。

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