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页数:192

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出版时间:2008-12

价格:25.00元

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isbn号码:9787508460246

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• 结构设计
• 结构力学
• 建筑工程
• 土木工程
• 混凝土结构
• 钢结构
• 结构分析
• 有限元
• 抗震设计
• 工程结构

《工程材料力学基础》 图书简介 引言：理解材料的内在奥秘，构建坚固可靠的未来 在人类文明的发展进程中，工程技术的进步始终与材料科学的突破紧密相连。从古老的石器时代到现代的航天工程，我们对材料性能的理解和运用能力，直接决定了我们所能建造和实现的规模与复杂度。《工程材料力学基础》正是这样一本旨在系统阐述工程材料在受力状态下内在响应规律的专业著作。本书深入浅出地剖析了材料的本构关系、变形机理以及失效模式，为工程师、研究人员和高年级学生提供了一个全面、严谨且实用的理论框架。 第一部分：材料的宏观力学行为与基本假设 本书的开篇聚焦于工程力学与材料科学的交汇点。我们首先需要建立一个可靠的数学模型来描述材料的宏观响应。本部分详细讨论了连续介质力学（Continuum Mechanics）的基本假设，包括连续性、可微性以及材料的内在对称性。 应力与应变分析： 深入解析了三维状态下的应力张量和应变张量，介绍了柯西应力张量、正应力、剪应力以及主应力概念。对于应变，我们不仅讨论了几何关系，还阐述了线性弹性假设下的应变与位移梯度之间的关系。通过对这些张量的分解，读者可以精确地量化结构内部任何一点的受力状态和变形程度。 本构关系的基础： 弹性力学的核心在于建立应力与应变之间的关系。本书详细推导并阐述了胡克定律（Hooke's Law）在各向同性材料中的应用，引入了杨氏模量 ($E$)、泊松比 ($ u$) 以及剪切模量 ($G$) 等关键弹性常数。更进一步，我们探讨了材料的非线性特性，如粘弹性、粘塑性行为的初步概念，为后续更复杂的材料模型打下基础。 第二部分：结构分析的基础——静力学与几何关系的统一 在掌握了材料的基本本构关系后，本部分将这些知识应用于实际的结构分析中。重点在于建立平衡方程、本构方程和几何方程的协调，形成求解复杂工程问题的数学框架。 结构力学中的基本概念： 系统回顾了静力平衡原理，包括平面问题和三维问题的平衡方程。重点讲解了结构内力（剪力、弯矩、扭矩）的求解方法，如截面法和积分法。 杆件的轴向、弯曲与扭转： 这是工程应用中最常见的载荷形式。本书对细长杆件在轴向拉伸或压缩下的应力-应变关系进行了深入分析，并特别关注了欧拉-伯努利梁理论在纯弯曲和一般横向载荷下的应用。弯曲应力、中性轴的确定、挠度的计算公式，均进行了详尽的推导和算例演示。扭转问题则侧重于圆形截面和薄壁管的扭转刚度与应力分布。 应力强度与失效判据： 工程设计的核心目标是防止结构失效。本部分详细介绍了基于强度理论的失效预测。重点讲解了冯·米塞斯（Von Mises） 屈服准则和特雷斯卡（Tresca） 屈服准则，解释了它们如何将复杂的多轴应力状态简化为单轴拉伸试验的结果，从而指导安全系数的设计。 第三部分：材料的非线性响应与屈服行为 理想的弹性模型只能描述结构在小载荷下的响应。本书的这一部分将视野拓展到材料的真实极限——屈服、塑性流动和断裂。 塑性理论的引入： 详细介绍了材料屈服后的流动法则，特别是增量塑性理论的基础。探讨了加工硬化现象，解释了材料在经过塑性变形后其屈服极限是如何提高的。对于金属材料，应变硬化规律（如幂律硬化模型）被用于分析残余应力的形成。 疲劳与蠕变： 结构在循环载荷下的失效，即疲劳，是长期服役结构设计中必须考虑的关键因素。本书介绍了S-N曲线（应力-寿命曲线）的构建和应用，讨论了疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程，引入了Miner准则等累积损伤模型。对于高温服役材料，蠕变（Creep）现象被单独列出进行分析，包括稳态蠕变速率的计算和蠕变寿命的预测。 断裂力学初步： 随着材料缺陷（如微裂纹）被广泛认知，断裂力学成为结构可靠性的重要支柱。本书介绍了线弹性断裂力学（LEFM） 的基本概念，重点解释了应力强度因子 ($K$) 在裂纹尖端的物理意义，并阐述了断裂韧度 ($K_{IC}$) 的实验测定方法和应用。 第四部分：高级材料行为与现代分析工具 本部分展望了更先进的材料模型和分析手段，这些是现代复杂工程项目不可或缺的工具。 热应力分析： 讨论了温度变化对材料应力状态的影响，推导了因热膨胀/收缩受限而产生的热应力表达式，并结合弹性模量的温度依赖性，分析了复合材料中的热应力分布。 结构稳定性与屈曲： 对于细长受压杆件，失稳是比材料屈服更早发生的失效模式。本书详细推导了欧拉屈曲公式，分析了临界载荷的计算，并讨论了初始缺陷、约束条件对实际屈曲载荷的影响，引入了周继尧/Föppl-von Kármán 等人对非线性屈曲问题的贡献。 数值方法的概念： 最后，本书对现代工程分析的支柱——有限元方法（FEM）进行了概述。虽然不深入有限元求解的数学细节，但清晰地阐述了如何将连续体的力学问题离散化，如何建立单元刚度矩阵，以及如何通过集成求解全局平衡方程来获得复杂几何结构下的应力场和位移场。 总结 《工程材料力学基础》旨在成为一本全面、深入且具有高度实践指导意义的参考书。它不仅仅是关于“结构设计原理”的补充，更是理解任何工程结构——无论是桥梁、飞机机翼还是精密机械部件——如何在其生命周期内安全、可靠地承受载荷的基石。本书强调从微观的材料响应到宏观的结构稳定性的完整链条式理解，确保读者能够构建起坚实而灵活的工程思维体系。

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这本书最让我感到惊喜的是其对结构与环境相互作用的细致描述。很多书籍只关注于静力或动力分析的内部计算，而这本书则花费大量篇幅来讨论风洞试验的意义、地震波在不同地基上的传播效应，以及如何通过结构形态本身来优化其与自然环境的和谐共处。作者对可持续性设计的关注点非常超前，比如如何通过优化截面形状来减少材料用量，同时还能提升构件的抗疲劳性能。当我读到关于拓扑优化在结构设计中的应用案例时，我简直被震撼了，那些形态怪异却力学效率极高的设计，完全打破了我对传统梁柱体系的固有认知。总的来说，这本书提供的是一套完整的、面向未来的结构思维体系，它教会你如何用最少的资源，实现最可靠、最美观的结构目标，对于追求卓越的工程师来说，这是本案头必备的案头参考书，翻阅率极高。

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老实说，我一开始对这本书的评价是持保留态度的，因为市面上关于结构的参考书太多了，多数不过是旧知识的重新组合。然而，这本书在创新和批判性思维方面的展现彻底颠覆了我的看法。作者对于当前主流设计规范中的某些保守性提出了建设性的质疑，并且给出了基于可靠度理论的更具经济性的替代方案的分析框架。这种敢于挑战权威并提供论证的勇气，在技术书籍中是相当罕见的。书中对新型复合材料在复杂结构中的应用潜力分析得非常到位，预测了未来十年结构工程可能面临的技术拐点。我感觉自己不是在读一本关于“原理”的书，而是在参与一场前沿的学术研讨会，被邀请去共同构思未来的建筑形态和安全标准。这本书的价值在于，它不仅仅是指导你完成当前的工作，更重要的是塑造你应对未来挑战的能力。

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这本书的封面设计就给我一种稳重扎实的感觉，拿到手里沉甸甸的，这让我对内容充满了期待。我本来以为会是一本枯燥的理论书籍，没想到作者的叙述方式非常生动，很多复杂的概念都通过形象的比喻和实际案例讲解得非常透彻。比如，书中对不同结构形式的力学性能对比分析，简直像是在看一场精彩的工程技术辩论赛，让你忍不住想要深入了解每一个细节。特别是对于材料的选取和构件的连接方式，作者的见解独到且极具前瞻性，让我这个行业新人茅塞顿开。它不是那种只停留在教科书层面的知识堆砌，而是真正将理论与工程实践紧密结合的典范之作。我发现，书中的图示清晰明了，很多原本在脑海中难以构建的力场分布，通过这些精准的插图一下子就变得直观易懂了。对于正在准备执业资格考试的同行来说，这本书绝对是不可多得的辅助材料，它构建的知识框架非常系统和完整，能极大地提升应对复杂设计题目的信心。

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这本书的深度远超我的预期，它探讨的不仅仅是“如何设计”的表层问题，而是深入到了“为何如此设计”的哲学层面。作者似乎在引导读者进行一场关于结构安全与经济性的深度对话。我特别欣赏其中关于极端荷载响应的章节，它没有简单地套用规范公式，而是详细剖析了结构在接近失效边缘时，能量耗散和塑性铰形成的过程，那种对结构生命力本质的洞察力，让人读来酣畅淋漓。阅读过程中，我经常需要停下来，对照我正在参与的某个项目图纸进行思考和印证，书中的观点总能提供一个全新的、更优化的视角。它不是那种‘填鸭式’的灌输，更像是一位经验丰富的大师在耳边慢条斯理地传授毕生心血，字里行间流露出对工程精益求精的执着。这本书对计算工具的依赖性描写也比较克制，强调了工程师的直觉和基本原理的运用，这一点在当前过度依赖软件模拟的时代，显得尤为宝贵。

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我是在一个长途差旅中开始阅读这本大部的，原本以为会感到疲倦，但文字的节奏感把握得非常好，使得阅读体验非常流畅。作者在介绍经典结构理论时，总能巧妙地穿插历史背景和发展脉络，使得冰冷的力学公式仿佛有了鲜活的生命和故事。我尤其喜欢它对不同文化背景下结构美学差异的探讨，这为我拓宽了设计思维的边界，不再局限于单一的地域风格。这本书的排版也值得称赞，字体大小适中，段落间距合理，即使在光线不佳的车厢内阅读，眼睛的负担也减轻了不少。它成功地将严谨的学术性与大众的可读性结合起来，让非专业人士也能窥见结构工程的魅力所在，同时又不牺牲专业读者的需求。它提供了一种看待世界万物稳定性的新框架，让人在日常生活中，看到桥梁、高楼时，都会不自觉地去分析它的受力逻辑。

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