Seeing and Touching Structural Concepts pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Ji, Tianjian/ Bell, Adrian

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 71.13

装帧:

isbn号码:9780415397742

丛书系列:

图书标签:

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结构概念
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具体描述

Bridging the gap between theory and practice, this user-friendly textbook aids students' understanding of abstract structural concepts through visualising, identifying and appreciating their applications in practice. Written by authors who have considerable teaching experience, this book features: a 'recipe' format that allow chapters to be read independently and out of sequence; extra learning support from an associated website with regularly updated content; and, practical examples to help bridge the gap between theory and practice. Over twenty structural concepts are illustrated using physical models and engineering examples. Each concept is covered with a succinct summary, followed by examples and consideration of its theoretical basis. Demonstration models are presented using photographs to enable the concept to be visualised. Examples are given to show how the concept is used in practice, and in some cases the verification and applications of the concept are discussed further.The authors also maintain a companion website to this book.

结构思维的蜕变：从感官认知到抽象构建的旅程图书名称：《结构之维：跨越感性与理性的桥梁》图书简介：引言：空间的再定义我们置身于一个由结构所定义的宇宙中。从宏伟的哥特式拱顶到微观的蛋白质折叠，结构是万物存在的根本逻辑。然而，人类对结构的理解，往往受限于我们的直观感受和有限的经验。本书《结构之维：跨越感性与理性的桥梁》，旨在引领读者进行一次深刻的思维跃迁，从依赖直接感官经验（如视觉、触觉）来认知结构，转向掌握高度抽象化、数学化和系统化的结构原理。本书并非一本关于如何“看”或“摸”结构的书籍，而是关于如何“思考”和“建模”结构的书籍。它将结构分析的焦点，从现象的表象（如材料的纹理、形状的视觉冲击力）转移到内在的力学行为、几何约束和拓扑关系之上。第一部分：超越直觉——结构认知的局限与解放在本书的第一部分，我们将剖析人类早期对结构的认知模式。我们承认，感官输入——例如观察一座桥梁的稳固性或感受一块木材的强度——是理解结构的原点。然而，仅凭这些直觉判断，在面对复杂工程、动态载荷或新型材料时，将迅速失效。 1. 感官错觉与结构欺骗：我们将探讨视觉和触觉如何误导我们对结构稳定性的判断。例如，某些几何形状在视觉上显得坚固，但在特定载荷下却极易失效（如细长的柱体在受压时的失稳）。本书将系统地揭示这些感性偏差，并引入稳定性判据作为客观的仲裁标准。 2. 从经验到规律：本部分将引导读者梳理从古代工程实践（如罗马拱券、中国榫卯）中提炼出的经验法则。但这并非终点，而是我们批判性分析的起点。我们将展示如何将这些经验“去材料化”、“去形式化”，提炼出普适的力学定律和几何定理。例如，将对特定梁结构受力的感受，抽象为欧拉-伯努利梁理论的基础假设。第二部分：抽象的语言——结构分析的数学框架本书的核心在于构建一个坚实的数学和概念框架，使读者能够脱离具体物质形态，直接操作结构的概念。我们将重点探讨“形式语言”在结构思维中的决定性作用。 1. 拓扑与连通性：我们将深入研究拓扑学在结构分析中的应用。结构不再是一堆相互连接的构件，而是一个由节点、杆件和约束构成的集合。读者将学习如何使用图论来描述结构的复杂性，判断结构的几何可变性或刚性，而无需计算任何应力值。关注点在于“谁连接着谁”以及“有多少约束”，而非“材料是什么”。 2. 力的张量表示与场论：放弃对单个力的“拉”或“推”的具象想象，本书将引入应力张量的概念，将作用于结构内部的力场转化为一个更精确的数学实体。我们将讨论如何通过连续介质力学的视角，理解内部应力分布的梯度变化，而非仅仅关注支撑点或连接处的局部受力情况。 3. 最小势原理与变分法：这是从“被动受力”到“主动寻找平衡”的思维转变。我们将介绍虚功原理和最小势能原理，这些原理允许我们在不知道精确载荷分布的情况下，推导出结构在平衡状态下的基本方程。这是一种基于能量守恒的纯粹逻辑构建，与结构具体形态的关联降至最低。第三部分：动态与演化——结构的非线性视角当代结构挑战往往涉及时间维度和非线性响应。本书将拓展读者的视野，使其能够分析那些仅凭静态观察无法理解的结构行为。 1. 特征值问题与模态分析：结构在受到扰动时，会以特定的“节奏”振动。本书将侧重于特征值问题在识别结构固有频率和振型中的作用。这完全是基于质量和刚度矩阵的代数运算，与材料的外观或感觉完全无关。理解这些模态，是预测结构在风、地震等动态载荷下表现的关键。 2. 几何非线性和屈曲理论：当结构偏离其初始平衡位置时，其刚度会发生变化。我们将讨论屈曲（Buckling）的本质——它是一种刚度丧失的现象，是结构拓扑或几何构型的一种“临界状态”。分析过程完全依赖于二阶微分方程的求解，强调的是位移与曲率之间的非线性关系，而非构件的视觉弯曲程度。 3. 系统思维与多尺度关联：最后，本书将结构视为一个开放的复杂系统。我们将讨论如何将微观尺度的材料本构关系（晶体结构、微裂纹扩展）与宏观尺度的整体响应进行耦合。这要求读者能够熟练地在不同尺度之间进行数学模型的尺度转换，这远非简单的比例放大或缩小可以完成。结论：构建概念的殿堂《结构之维》的核心目标是培养一种“结构抽象能力”：即能够将任何物理实体抽象为其数学模型，并利用该模型的内在逻辑来预测、优化和创新。掌握本书所阐述的原理，意味着读者不再仅仅是一个观察者或操作者，而是能够驾驭结构本质的思考者。本书为那些寻求超越表面现象、深入结构底层逻辑的工程师、物理学家、数学家和设计师提供了一张通往更深层次理解的地图。