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出版者:

作者:Bhattacharyya, Basudeb

出品人:

页数:872

译者:

出版时间:2009-2

价格:$ 96.05

装帧:

isbn号码:9780195696554

丛书系列:

图书标签:

• 工程力学
• 力学
• 工程
• 物理学
• 大学教材
• 高等教育
• 静力学
• 动力学
• 材料力学
• 结构力学

好的，这是一份针对您书名《工程力学》的、详细描述了不包含该书内容的图书简介。 --- 《结构动力学与地震工程》 导论：超越静力学的挑战——理解动态系统的核心 本书《结构动力学与地震工程》旨在深入探讨土木、机械、航空航天等工程领域中，结构系统在时间尺度上受到的动态载荷（如风、振动、冲击及地震作用）的影响与响应。传统的静力学分析方法，尽管在设计稳定荷载下的结构时至关重要，但面对快速变化或周期性施加的载荷时，则显得力不从心。本书的焦点在于填补这一理论鸿沟，为读者提供一个坚实的、从基础理论到前沿应用的知识体系，用以精确预测和控制复杂工程系统在动态环境下的行为。 本书的定位是： 专注于时间相关性分析，而非稳态力平衡。它不涉及纯粹的静力平衡分析、材料的本构关系（如非线性粘塑性本构模型在静态加载下的应用）、经典的梁板挠度计算（除非作为基础振动模态的推导），以及静态应力强度校核的详细标准。 第一部分：单自由度系统的振动理论基础 本部分奠定了理解所有复杂动力学系统的基石。我们首先回顾并扩展牛顿第二定律在线性弹性系统中的应用，引入质量、刚度与阻尼的概念，并将其形式化为运动微分方程。 关键内容聚焦： 1. 自由振动响应分析： 详细推导了无阻尼和有阻尼单自由度系统的特征方程。重点分析了系统的固有频率（自然频率）和阻尼比的物理意义及其对响应衰减的影响。我们将深入探讨临界阻尼、欠阻尼和过阻尼三种状态下的瞬态解。 2. 受迫振动与谐响应： 系统地分析了外部周期性激励（如简谐力）作用下的稳态响应。通过复数分析法，精确计算系统的振幅比、相位角，并着重阐述共振现象的理论机制及其工程危害。 3. 瞬态响应与冲击载荷： 针对脉冲载荷（如短时冲击或阶跃载荷）作用下的响应，我们使用积分方法（如卷积积分）来求解系统的瞬态行为，这是理解地震输入作用的基础。 4. 能量法基础： 介绍瑞利法（Rayleigh's Quotient）在估算高阶模态近似频率中的应用，作为一种强大的近似工具。 本部分不涵盖的内容示例： 纯粹的材料力学中关于拉伸、压缩、剪切的应力应变曲线分析；静力平衡下的悬臂梁挠度公式推导；仅针对静荷载下的结构稳定承载力计算。 第二部分：多自由度系统的离散化与模态分析 当结构被建模为具有多个相互关联的质点时，其动力学行为的复杂性急剧增加。本部分的核心目标是将实际结构转化为一个有限维度的数学模型，并进行模态分解。 关键内容聚焦： 1. 广义坐标与拉格朗日方程： 从能量角度出发，建立描述复杂系统运动的微分方程组，避免了直接对所有内部约束力进行分析。 2. 自由度耦合与解耦： 详细讨论如何通过坐标变换将耦合的运动方程转化为一组独立的常微分方程，即模态坐标。 3. 特征值问题与模态分析： 求解系统的质量矩阵 $mathbf{M}$、刚度矩阵 $mathbf{K}$ 的广义特征值问题，得出特征值（固有频率的平方）和特征向量（振型）。对振型正交性的物理和数学意义进行深入剖析。 4. 模态叠加法： 介绍如何利用正交振型将任意外部激励下的系统响应分解为各个模态响应的线性叠加，这是求解复杂地震响应的核心技术。 本部分不涵盖的内容示例： 刚体运动学分析（如陀螺仪进动）；仅使用有限元软件进行节点位移输出，而不涉及背后的特征值求解算法；静态荷载下的结构刚度矩阵组装的详细过程（只关注其在动力学方程中的作用）。 第三部分：连续体动力学与近似方法 真实的工程结构（如梁、板、壳）是连续体，具有无限自由度。本部分着眼于如何将这些无限自由度系统离散化或通过近似方法求解。 关键内容聚焦： 1. 欧拉-伯努利梁的轴向振动与弯曲振动： 推导并求解偏微分形式的运动方程，区分轴向振动和弯曲振动的固有频率与振型。 2. 瑞利-里兹法： 介绍利用试函数近似求解连续体边界值问题的变分原理方法，用于获取前几阶近似固有频率。 3. 有限元（FEM）在动力学中的应用： 重点讨论质量矩阵（集中质量法与一致质量法）和刚度矩阵的形成，以及时间积分求解（如中心差分法）在求解瞬态响应中的应用。 本部分不涵盖的内容示例： 详细的变分原理推导（如最小势能原理），除非直接用于推导运动方程；二维或三维弹性力学中平面应变或应力状态的详细分析；经典壳理论的推导。 第四部分：地震工程与实际响应分析 本部分将理论动力学知识应用于最关键的工程领域——抗震设计。重点在于理解地震动的特性及其对结构的影响。 关键内容聚焦： 1. 地震输入与反应谱： 介绍地震波的随机特性，并详细解释反应谱（Response Spectrum）的概念、构建方法及其在等效静力法和模态响应谱法中的应用。 2. 模态响应谱分析： 深入探讨如何利用结构各阶模态的频率和阻尼信息，结合反应谱，计算结构在罕遇地震下的最大设计反应（如最大层间位移和剪力）。 3. 时程分析（Time History Analysis）： 介绍线性系统和非线性系统在实际或人工地震波作用下的直接积分求解方法，以及时间步长的选择对计算精度的影响。 4. 阻尼的物理模型与数值实现： 区分几何阻尼、材料阻尼和运动阻尼，重点讨论瑞利阻尼矩阵的构造及其对不同模态参与度的影响。 本部分不涵盖的内容示例： 具体国家的抗震设计规范（如AASHTO、Eurocode或GB 50011）的查表和具体条文解释；结构隔震、消能减震等主动/被动控制技术在具体产品上的应用细节；桩土相互作用的详细地基动力学模型。 总结 本书《结构动力学与地震工程》是一本面向高年级本科生、研究生以及从事结构抗震设计与振动控制的工程师的专业教材。它构建了一个严谨的、基于时间域分析的工程力学分支，核心在于如何处理系统中随时间变化的力与位移之间的关系。读者将掌握从质点系统到连续体，从自由振动到复杂地震响应的全套分析工具。

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这本书我读得真是酣畅淋漓，仿佛亲身踏入了力学的奇妙世界。刚翻开它，就被那些精心绘制的图解深深吸引，它们清晰、直观，将抽象的物理概念具象化，让我这个初学者也能迅速抓住重点。作者在讲解理论时，循序渐进，从最基础的statics开始，一点点铺陈开来，每一个公式的推导都力求严谨，但又不会让人感到枯燥乏味。他巧妙地结合了大量的工程实例，比如桥梁的受力分析，机械结构的稳定性设计，甚至是日常生活中遇到的各种力学现象，让我深刻体会到力学知识的实用性和重要性。阅读过程中，我时不时会停下来，回味作者的讲解，并尝试着自己动手做一些简单的计算。书中的习题设计也十分精妙，难度梯度合理，既有基础巩固题，也有挑战思维的综合题，让我能够检验自己的学习成果，并找到薄弱环节进行针对性地加强。我尤其喜欢书中对一些经典力学问题的深入剖析，比如虚拟位移法在解决复杂结构中的应用，作者的讲解条理清晰，逻辑严密，让我豁然开朗。总而言之，这本书对于想深入理解工程力学的人来说，绝对是一本不可多得的宝藏。

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这本《Engineering Mechanics》给我的感觉就像是跟一位经验丰富、诲人不倦的老师在对话。作者的语言风格非常亲切，没有那种教科书特有的冰冷和生硬感。他似乎很了解我们这些学习者的困惑之处，总能在关键时刻给出点拨，或者用更通俗易懂的比喻来解释那些复杂的概念。比如，在讲解刚体动力学中的惯性矩时，他居然用到了类比我们身体的“惯性”来解释，一下子就让我对这个抽象的概念有了更深刻的理解。而且，书中穿插的“思考题”和“拓展阅读”部分，更是锦上添花。它们不只是简单的练习，更多的是引导我们去思考力学原理在现实工程中的各种可能性和局限性。我记得有一个思考题，是关于如何优化一个风力发电机叶片的角度以达到最大发电效率，读完让我大呼过瘾。这种将理论与实践紧密结合的方式，极大地激发了我学习的兴趣和动力。书中的排版也做得相当出色，重点内容用粗体或斜体标出，公式和图表的位置安排得恰到好处，阅读起来非常舒适，不会产生视觉疲劳。

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坦白说，我之前对工程力学一直有些畏难情绪，总觉得它像一座高不可攀的山峰。但读了这本书后，我的看法彻底改变了。作者用一种非常“接地气”的方式，将原本枯燥乏味的公式和定理，转化成了能够解决实际工程问题的强大工具。他没有上来就抛出大量的数学推导，而是先从工程实际出发，引出需要解决的力学问题，然后再逐步引入相关的理论和方法。这种“问题导向”的学习模式，让我觉得非常有成就感。每当我学完一个章节，都能感觉到自己离解决某个实际工程难题又近了一步。书中对各种工程材料的力学性能的介绍，以及它们在不同受力情况下的表现，也让我大开眼界。尤其是关于断裂力学和疲劳分析的部分，虽然有些深度，但作者的讲解依然保持了清晰的逻辑和易于理解的语言，让我这个非专业人士也能大致了解这些关键的工程考量。这本书真的像一把钥匙，为我打开了通往工程世界的大门。

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我在阅读这本书的过程中，最大的感受是它对于细节的处理极其到位。作者似乎对每一个概念、每一个公式都经过了深思熟虑，力求做到最严谨、最准确的表述。在讲解受力分析时，他会详细地解释每一个力的来源、方向和作用点，并通过大量的示意图来辅助说明。对于一些容易混淆的概念，比如动量和冲量，他会用非常清晰的比喻来区分，确保读者能够准确理解。书中对于边界条件和初始条件的设定，也强调得非常到位，让我明白这些看似微小的因素，对于整个力学分析结果有着至关重要的影响。而且，作者在介绍各种分析方法时，都会详细说明其适用范围和局限性，避免我们生搬硬套。我尤其喜欢他对一些数学工具在力学中的应用的讲解，比如如何利用积分和微分来描述连续介质的运动。这本书就像一位耐心的导师，不厌其烦地解答我的每一个疑问，让我对工程力学的理解不断深入。

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这本书给我的整体感觉是，它不仅仅是一本教材，更像是一本工程师的“案头必备”。作者在内容的组织上，充分考虑到了工程师在实际工作中可能遇到的各种情况。无论是静力学的基本原理，还是动力学、材料力学的进阶内容，都涵盖得相当全面。而且，作者在讲解过程中，非常注重知识点之间的联系，让我能够看到不同力学分支是如何相互支撑、共同作用的。比如，在讲解梁的弯曲时，他会巧妙地引用材料力学中的应力应变关系，并结合静力学的受力分析，让我能够从多个角度理解问题。我特别欣赏书中对工程设计原则的强调，作者不止一次地提醒我们，力学分析的最终目的是为了指导设计，确保工程的安全性和经济性。书中的一些案例研究，更是将理论知识应用到实际工程项目中的过程展现得淋漓尽致，让我能够从中学习到很多宝贵的经验。对于任何一个想要在工程领域有所建树的人来说，这本书绝对是值得反复研读的。

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