工科物理实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:李勇华 编

出品人:

页数:291

译者:

出版时间:2009-1

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787030237309

丛书系列:

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• 物理实验
• 工科
• 实验教程
• 大学教材
• 理工科
• 物理学
• 实验指导
• 教学参考
• 高等教育
• 实践教学

《材料力学基础：理论与应用》 内容概要： 《材料力学基础：理论与应用》是一本系统阐述材料在受力作用下表现出的力学行为的专著。本书旨在为工程技术人员、高等院校相关专业学生提供坚实的理论基础和广泛的应用指导。内容涵盖了材料力学的基本概念、核心理论、分析方法以及在工程实际中的典型应用。 核心章节与内容详解： 第一部分：基础理论 第一章：应力与应变 应力的概念与分类： 详细介绍正应力、剪应力、体应力等基本概念，阐述应力在材料内部的分布特征。探讨不同应力状态下的应力张量表示法，并引入应力圆的概念，直观展示不同截面上的应力分量。 应变的描述： 定义线应变、剪应变，解释其几何意义。介绍应变张量，并利用应变圆辅助理解应变状态。 本构关系： 重点阐述线弹性材料的胡克定律（Hooke's Law），包括一维、二维和三维情况下的应力-应变关系。介绍材料的弹性模量、泊松比、剪切模量等重要力学常数，并讲解它们之间的内在联系。讨论非线性材料（如塑性材料、黏弹性材料）的本构关系，为后续分析奠定基础。 第二章：梁的内力与弯曲 梁的受力分析： 介绍梁的定义、分类以及常见的受力方式（集中力、均布力、力偶）。 内力分析： 详细讲解绘制梁的剪力图和弯矩图的方法，明确内力在梁上的变化规律。分析静定梁和超静定梁的内力计算。 弯曲正应力： 推导梁的弯曲正应力公式（正应力公式），阐述中性轴的概念及其位置确定。分析不同截面形状（矩形、圆形、工字形等）梁的抗弯能力差异。 弯曲剪应力： 推导梁的剪应力公式，讨论剪应力在横截面上的分布特点，强调剪应力在翼缘和腹板上的分布差异。 梁的挠度和转角： 介绍梁的弯曲变形，推导梁的挠度微分方程。讲解积分法、奇异函数法、力矩分配法等求解梁的挠度和转角的方法。分析不同边界条件对梁变形的影响。 第三章：扭转 圆轴的扭转： 讲解等截面圆形实心轴和空心轴的扭转问题。推导扭转正应力（切应力）公式，分析切应力在截面上的分布。计算轴的扭转角。 非圆形截面轴的扭转： 介绍薄壁杆件和非圆形截面杆件的扭转分析方法，讨论扭转刚度的影响因素。 第四章：压杆稳定性 压杆失稳的概念： 解释压杆在轴向压力作用下可能发生的屈曲（失稳）现象，区分弹性屈曲和塑性屈曲。 欧拉（Euler）公式： 推导细长压杆的临界屈曲载荷公式（欧拉公式），分析不同约束条件（固定端、铰支端等）对临界载荷的影响。 超越欧拉公式的范畴： 讨论中长压杆的稳定性分析，介绍工程上常用的经验公式和修正方法。 第二部分：高等理论与方法 第五章：应力集中的分析 应力集中现象： 介绍在构件几何形状突变处（如孔、槽、缺口）应力增大的现象。 应力集中系数： 定义应力集中系数，并列举常见几何形状的应力集中系数表格或图谱。 对策与应用： 讨论如何通过优化设计来减小应力集中，以及应力集中在疲劳设计中的重要性。 第六章：材料的强度理论 屈服准则： 介绍不同材料（如金属、岩石）的屈服判据，包括最大拉应力理论、最大剪应力理论（Tresca准则）、最大伸长应变理论、 von Mises-Hencky（M-H）屈服准则等。 强度计算： 结合本构关系和屈服准则，讲解如何进行材料的强度校核，确保构件在许用载荷下不会发生屈服。 第七章：能量方法 虚功原理： 阐述虚功原理在结构力学分析中的应用，包括虚位移法和虚力法。 卡氏定理（Castigliano's Theorem）： 推导卡氏定理（第一定理和第二定理），并演示如何利用能量方法求解位移和内力。 互等定理（Betti's Reciprocal Theorem）： 介绍互等定理及其在结构分析中的作用。 第八章：有限元初步 有限元基本思想： 介绍将复杂连续体离散化为有限个单元的思想，以及节点和单元的概念。 单元分析： 讲解单元刚度矩阵的推导，以及单元之间的连接（组装）。 整体分析： 介绍整体刚度矩阵的建立，载荷向量的形成，以及边界条件的施加。 求解与结果解释： 求解位移向量，进而计算应力、应变。初步介绍有限元软件在材料力学分析中的应用。 第三部分：工程应用与实例 第九章：典型工程构件的强度和刚度设计 轴的设计： 结合扭转和弯曲分析，讲解轴的强度和刚度设计步骤，考虑疲劳强度。 梁的设计： 结合弯曲、剪切和稳定性分析，讲解梁的设计准则，包括材料选择、截面形式优化。 连接件的设计： 分析螺栓、铆钉等的受力情况，进行强度和稳定性校核。 第十章：实验数据处理与误差分析 实验测量基本原理： 介绍材料力学实验中常用的测量仪器和方法，如应变片、伸长计、扭矩计等。 数据处理方法： 讲解实验数据的记录、整理、归一化方法，以及平均值、标准差等统计量的计算。 误差分析： 识别实验误差的来源（系统误差、随机误差），学习误差的传播规律，进行不确定度分析，提高实验结果的可靠性。 本书特色： 理论系统全面： 覆盖材料力学的核心理论，由浅入深，循序渐进。 方法清晰实用： 详细讲解各种分析方法的计算步骤和技巧。 图文并茂： 大量图示和表格，直观易懂，便于理解抽象概念。 工程案例丰富： 结合实际工程问题，展示材料力学理论的应用价值。 强调计算与实践结合： 包含典型算例和习题，巩固所学知识，锻炼分析能力。 《材料力学基础：理论与应用》适合机械、土木、航空航天、能源等工程领域的研究生、本科生以及从事相关工作的工程师阅读参考。通过学习本书，读者将能深刻理解材料在各种载荷作用下的力学响应，并能够独立进行工程构件的强度、刚度和稳定性设计。

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初次翻开这本书，我差点以为自己拿的是一本关于工程哲学的著作，而非实验指导手册。它的叙事方式非常独特，没有采用那种枯燥的、命令式的语气，而是充满了对话感和启发性。比如在介绍光学实验时，它没有直接给出透镜的成像公式，而是先描述了一个真实的场景：现代光学仪器制造中的精度挑战。然后，它巧妙地将这些宏大的工程问题分解到具体的实验操作中去。我特别喜欢它对“测量”这个基本概念的重新定义——它不再仅仅是记录一个数字，而是一个包含选择工具、建立模型、控制变量的完整认知过程。读到关于电学实验中“万用表使用技巧”的那一页时，我感到非常震撼，因为它详尽地分析了不同量程切换时可能带来的接触电阻变化，这是我在其他任何教材中都没见过的细节。这种对细节的偏执追求，让这本书的每一个操作步骤都显得掷地有声，充满了对实验精确性的敬畏。它让你明白，每一个毫伏、每一毫米的偏差，背后都可能隐藏着一个重要的物理效应或工程缺陷。

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坦白说，这本书的排版和图示设计，简直是为视觉学习者量身定做的。我是一个对文字感到疲劳的人，很多时候读实验步骤读到一半就走神了。但《工科物理实验教程》在这方面做得极为出色。它的流程图不是简单的方框连接，而是采用了三维示意图来模拟实际仪器摆放的角度和光路走向，这极大地降低了空间想象的难度。尤其是在涉及复杂电路搭建的部分，书中的插图简直就是一张张高精度的工程蓝图，每一个电阻、电容的标注都精确到其在电路板上的相对位置。我记得有一次，我按照书上的图示搭建一个LC振荡电路，所有元件的位置和导线长度都与图示严格对应，结果实验成功率奇高，而且稳定性远超我以前凭感觉搭建的结果。这说明作者团队在内容制作上下了极大的功夫，他们深知工科生需要的是能直接投射到实际操作台上的清晰指导，而不是抽象的理论推演。这种对实用性的极致追求，让这本书的价值远超一本普通的大学教材。

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从内容深度上看，这本《工科物理实验教程》显然是面向对物理有更高要求的理工科学生准备的。它并没有回避那些在基础物理课中常被简化或略过的复杂物理现象。例如，在介绍“半导体光电效应”的实验时，书中详细探讨了光子能量与载流子激发态寿命之间的关系，这远远超出了我们中学物理对光电效应的肤浅理解。它引用了多篇近年的研究论文作为参考资料，使得实验背景充满时代感和前沿性。对于我们这些未来想从事研发工作的学生来说，这种将基础实验与前沿科学挂钩的处理方式至关重要。它让我意识到，实验操作不是终点，而是深入理解当代物理和工程问题的起点。整本书的术语使用极为专业、精确，几乎没有歧义，这对于培养严谨的专业表达能力非常有帮助。阅读过程中，我不得不经常停下来查阅专业词典，但这是一种值得的投入，因为它让我真正进入了专业物理工作的语境之中。

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这本《工科物理实验教程》真是让我大开眼界，尤其是它对实验设计理念的阐述，简直是教科书级别的指导。我记得有一次，我在做一个电磁感应的实验，按照书上的步骤操作，但结果总是和理论值相差甚远。当时我感到很沮丧，但当我回过头来仔细研读教程中关于“误差分析与不确定度评定”那一章节时，我突然茅塞顿开。书里并没有简单地告诉我该怎么修正数据，而是深入剖析了实验过程中可能出现的系统误差和随机误差的来源，并详细展示了如何运用统计学方法来量化这些不确定性。那种感觉就像是，作者不仅仅是教你如何钓鱼，更是让你理解了水流、风向和鱼的习性。特别是它对数据处理软件的使用指导，清晰明了，即便是像我这样对编程不太熟悉的工科生，也能很快上手，将复杂的原始数据转化为直观的物理图像。这种强调独立思考和严谨求证的精神，远胜于那些只罗列公式和步骤的传统教材。它真正培养的是一种科学家的思维方式，而不是简单的操作员技能。我尤其欣赏它在每个实验后的“拓展思考”部分，那些问题往往能引导我去探究更深层次的物理原理，而不是满足于表面上的“做完实验”。

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这本书给我最大的启发在于它对“反思性实践”的强调。很多实验书教你“如何做”，但这本教程更进一步，它教你“为什么这么做，以及如果没做好该怎么办”。在处理像“简谐运动阻尼”这样的经典实验时，它不仅给出了理论上的指数衰减曲线，更预设了环境温度、空气密度甚至设备本身的机械摩擦等“不可控因素”的影响。它鼓励读者去设计对照组，去主动引入干扰项，从而更好地理解模型与现实的差距。这种“主动制造麻烦”的学习方法，培养了我一种批判性的实验态度。我不再满足于让数据拟合到完美的曲线上，而是开始探究那些不完美的“毛刺”到底代表了什么物理意义。在最后的综合性实验设计章节，它甚至没有提供具体的实验对象，而是给出了一系列开放性的工程挑战，要求我们自己从零开始构建实验方案、选择测量工具，这极大地锻炼了我的系统集成能力和资源整合能力。这本书，与其说是一本实验指导，不如说是一份高强度的思维训练营指南。

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