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出版者:

作者:Den Hartog, J. P.

出品人:

頁數:388

译者:

出版時間:1987-7

價格:$ 24.80

裝幀:

isbn號碼:9780486654072

叢書系列:

圖書標籤:

• 材料力學
• 強度
• 高級
• 工程材料
• 結構分析
• 應力分析
• 變形
• 斷裂力學
• 彈性力學
• 材料科學

《工程力學的奧秘：理論與實踐的深度探索》 本書旨在為機械工程、土木工程、航空航天工程以及與之相關的工程學科的本科生、研究生和從業工程師提供一個全麵、深入的工程力學知識體係。我們不僅僅局限於理論的講解，更注重將抽象的概念與實際工程問題緊密結閤，引領讀者領略工程力學的魅力，掌握分析和解決復雜工程挑戰的強大工具。 第一部分：基礎理論的堅實基石 在本書的開篇，我們將係統迴顧和夯實工程力學中最核心的基礎理論。這不僅僅是對概念的簡單復習，而是從更深層次的視角去理解這些基石的重要性，為後續更高級內容的學習打下堅實基礎。 靜力學（Statics）： 我們將深入探討力的基本概念，包括力的大小、方嚮、作用點以及力的疊加與分解。通過對剛體受力分析的詳盡講解，讀者將熟練掌握平衡方程的應用，理解並能獨立分析各種靜止結構（如橋梁、框架、屋頂桁架）的受力情況。我們將重點關注各種約束類型及其對結構穩定性的影響，並引入虛功原理等能量方法，以更高效地解決復雜的靜力學問題。從最簡單的二維平麵受力分析，到復雜的空間受力係統，我們將層層遞進，確保讀者對靜力學的每一個細節點都瞭然於胸。 運動學（Kinematics）： 運動學是描述物體運動的幾何特性，而與引起運動的原因無關。我們將詳細闡述描述質點和剛體運動的基本概念，包括位移、速度和加速度。通過引入不同參考係下的運動描述，例如笛卡爾坐標係、極坐標係以及相對運動，讀者將能夠準確描述和分析各種復雜運動。我們還將深入探討角速度、角加速度等概念，為後續動力學分析奠定基礎。對於剛體運動，我們將著重於平動、轉動以及剛體的平麵一般運動，並引入瞬心法等直觀的分析工具。 動力學（Dynamics）： 動力學是研究力與物體運動之間關係的一門學科。我們將從牛頓第二定律齣發，詳細講解動量守恒、能量守恒等基本原理。通過對質點動力學的深入分析，包括直綫運動、麯綫運動、振動以及衝擊等，讀者將能夠掌握計算物體在各種力作用下的運動狀態。對於剛體動力學，我們將引入轉動慣量、角動量等關鍵概念，並詳細闡述剛體繞定軸轉動和平麵一般運動的動力學方程。我們將通過大量工程實例，展示如何應用達朗貝爾原理等方法來簡化動力學分析，如分析麯柄滑塊機構、擺錘的運動等。 第二部分：材料力學核心概念的深入解析 材料力學是工程力學中至關重要的一環，它研究材料在承受載荷時的變形和應力狀態。本部分將帶領讀者深入理解材料力學的基本原理，並為分析復雜工程結構奠定堅實的理論基礎。 應力與應變（Stress and Strain）： 我們將從微元體齣發，嚴謹地推導應力的概念，包括正應力、剪應力以及應力狀態。讀者將理解應力張量的完整描述，並學習如何通過坐標變換來找到主應力。同時，我們將詳細闡述應變的定義，包括綫應變和剪應變，並引入廣義鬍剋定律，建立應力與應變之間的本構關係。我們將深入討論各嚮同性材料和各嚮異性材料的本構關係，並解釋泊鬆比、彈性模量、剪變模量等重要材料常數。 軸嚮載荷下的變形與應力： 這是材料力學中最基礎的應用。我們將分析杆件在軸嚮拉伸或壓縮時的應力分布和變形。通過引入應力集中等概念，讀者將理解在幾何突變處應力會發生顯著變化，這對於結構設計至關重要。我們將通過具體的杆件變形計算，如求總伸長量，來鞏固理論知識。 扭轉載荷下的變形與應力： 本部分將聚焦於杆件在扭轉載荷下的行為。我們將推導圓軸扭轉時的應力公式，並分析非圓截麵杆件的扭轉特性。讀者將理解剪應力和剪應變在扭轉過程中的作用，並學會計算扭轉角。我們將討論如何選擇閤適的材料和截麵形狀以承受扭轉載荷，例如在傳動軸的設計中。 彎加載荷下的變形與應力： 彎麯是工程中最常見的受力形式之一。我們將詳細推導梁在橫嚮載荷下的彎麯正應力公式（即Bending Stress Formula），並講解中性軸的概念。讀者將學習如何通過剪力圖和彎矩圖來分析梁內的應力分布。同時，我們將推導梁的撓麯綫方程，並學習如何計算梁的最大撓度和轉角。我們將討論不同加載條件下的梁的撓度和應力計算，以及超靜定梁的分析方法。 剪切載荷下的變形與應力： 除瞭彎麯，橫嚮載荷還會引起剪應力。我們將分析梁內的剪應力分布，並討論剪應力對梁承載能力的影響。我們將區分剪切應力與彎麯應力，並闡述它們在梁整體力學行為中的作用。 組閤載荷與等效應力： 許多工程構件會同時承受多種載荷，例如軸可能同時承受彎矩和扭矩。本部分將指導讀者如何分析組閤載荷下的應力狀態。我們將引入重要的強度理論，如馮·米塞斯（Von Mises）屈服準則和最大剪應力屈服準則，並學習如何計算等效應力，以評估材料是否會發生屈服或斷裂。這將為實際工程設計提供關鍵的指導。 材料的強度與剛度： 我們將深入探討材料的力學性能，包括屈服強度、抗拉強度、彈性模量、泊鬆比等。我們將討論不同材料（如鋼、鋁、混凝土、復閤材料）的特性差異，以及它們在工程應用中的選擇依據。讀者將學習如何根據材料的強度和剛度來設計安全可靠的工程結構。 第三部分：高級分析技術與工程應用 在掌握瞭基礎理論和核心概念之後，本書將帶領讀者進入更高級的分析領域，並展示這些理論如何在實際工程問題中得到應用。 壓杆穩定性（Buckling of Columns）： 當細長杆件承受壓力時，它們可能會發生突然的變形，即失穩。我們將詳細講解歐拉（Euler）臨界壓力公式，並討論各種邊界條件對壓杆穩定性的影響。讀者將學習如何評估壓杆的穩定性，並采取必要的措施來防止失穩。我們將介紹引入非綫性分析方法，以處理更復雜情況下的壓杆失穩問題。 疲勞與斷裂（Fatigue and Fracture）： 許多工程結構會由於反復載荷而發生疲勞失效，即使在載荷低於材料屈服強度的情況下也是如此。我們將介紹疲勞的基本概念，包括應力循環、疲勞極限以及S-N麯綫。讀者將學習如何評估構件的疲勞壽命，並瞭解影響疲勞壽命的因素。此外，我們將引入斷裂力學的基本原理，如斷裂韌度（Fracture Toughness）和裂紋擴展，以分析構件在存在裂紋時的失效行為。 有限元方法初步（Introduction to Finite Element Method - FEM）： 有限元方法是一種強大的數值分析技術，廣泛應用於解決復雜的力學問題。我們將從基本原理齣發，介紹如何將連續的結構離散化為小的單元，並推導單元的剛度矩陣。讀者將瞭解有限元方法的基本流程，包括網格劃分、單元分析、組裝全局矩陣以及求解位移和應力。雖然我們不會深入到復雜的數值算法，但將為讀者提供一個堅實的入門概念，使其能夠理解和應用現有的有限元軟件。 應力集中與應力分析（Stress Concentration and Stress Analysis）： 應力集中是工程設計中一個普遍存在且至關重要的問題。我們將更深入地探討應力集中的原因，例如幾何突變、孔洞、缺口等。讀者將學習如何識彆潛在的應力集中區域，並掌握一些減小應力集中的設計方法。通過實際案例分析，如飛機機翼、壓力容器的應力分析，讀者將能夠運用所學知識解決實際工程中的復雜問題。 貫穿全書的特點： 豐富的工程實例： 本書將貫穿大量的來自真實工程項目的案例研究，涵蓋橋梁、建築物、機械零件、航空航天結構等，讓讀者能夠直觀地理解理論知識的應用。 問題導嚮的學習： 每章都以實際工程問題為齣發點，引導讀者去學習相關的理論知識，解決問題的過程本身就是學習的過程。 清晰的推導與可視化： 復雜的數學推導將力求清晰明瞭，並輔以大量的圖示和示意圖，幫助讀者建立直觀的理解。 強調動手實踐： 鼓勵讀者通過計算練習、小組討論等方式，積極主動地參與到學習過程中，從而加深對知識的掌握。 通過學習本書，讀者不僅將能夠準確地分析工程構件在各種載荷下的受力情況，準確預測其變形和失效模式，更重要的是，能夠培養嚴謹的工程思維，提升解決復雜工程問題的能力，為未來的工程實踐奠定堅實的基礎。本書旨在成為一本真正幫助讀者理解和運用工程力學知識的寶貴參考。

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