计算结构力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:武汉大学出版社

作者:曾又林

出品人:

页数:181

译者:

出版时间:2002-2

价格:18.70元

装帧:平装

isbn号码:9787307033337

丛书系列:

图书标签:

• 计算力学5
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《现代结构分析与设计：从理论基石到前沿应用》 图书简介 本书旨在为土木工程、结构工程、机械工程及相关领域的专业人士和高年级学生提供一套全面、深入且注重实践的结构分析与设计理论体系。我们摒弃了传统教科书中对基础理论的机械罗列，转而聚焦于现代工程实践中对结构行为理解的深度、数值方法的应用以及面向未来的设计理念。全书内容覆盖了从经典理论的严谨推导到复杂工程问题的数值求解，再到高性能材料与新型结构体系的集成应用，力求构建一座连接理论深度与工程广度的桥梁。 第一部分：结构力学的核心基石与先进理论（The Bedrock of Structural Mechanics） 本部分对结构力学的基础进行了系统的梳理与提升，重点在于深化对位移法和力法等经典方法的理解，并将其与现代数值计算紧密结合。 第一章：连续介质力学基础与本构关系 深入探讨弹性力学、塑性力学和粘弹性力学的基本假设、应力应变关系（广义胡克定律）及其在二维和三维问题中的具体表达。详细解析了材料本构模型（如线弹性、弹塑性、超弹性）的选择与应用边界，特别是对各向异性材料（如复合材料）的本构描述进行了详尽阐述。重点分析了平面问题（如拉伸、弯曲、扭转）的应力函数法与 Airy 应力函数在求解高阶应力集中问题中的应用。 第二章：结构位移法的深化与矩阵表达 本章将结构位移法（刚度法）提升至矩阵代数的高度。详细推导了单元刚度矩阵的形成过程，包括直接刚度法和有限元方法的单元集成策略。对于复杂结构，如空间桁架、框架以及薄壳结构，系统地阐述了如何构建全局平衡方程 $[K]{u} = {F}$。特别引入了边界条件的处理技术，如将位移约束直接嵌入刚度矩阵的有效方法。本章强调了在大型计算软件中，位移法的核心算法逻辑如何运作。 第三章：结构力法的统一性与超静定系统的求解 从能量原理（虚功原理、互等原理）出发，统一阐述了静定与超静定结构的分析方法。重点剖析了超静定结构中“多余约束”的确定与消除过程。在处理超静定梁和框架时，不仅展示了传统的力法求解步骤，还引入了组合位移法，即利用位移法的结果与多余力法的叠加原理，以优化计算流程，特别是在需要精确控制应力分布时此方法的优势。 第二部分：现代结构分析与数值方法（Advanced Analysis and Numerical Techniques） 本部分是全书的重点和难点，聚焦于工程实践中最常用的、能够处理复杂几何形状和荷载工况的数值分析技术。 第四章：有限元方法（FEM）的理论构建与实际操作 系统介绍有限元分析的离散化理论，包括形函数（插值函数）的选择（如拉格朗日插值、高阶形函数）及其对解的收敛性的影响。深入探讨了一维（梁、杆）、二维（薄板、平面应力/应变）和三维（实体单元）单元的构建细节，并详细解析了壳单元（如Mindlin-Reissner理论）的特性。本章也对数值积分（如高斯积分）的准确性与效率进行了比较分析，并讨论了网格划分（Mesh Refinement）对计算结果精度的关键作用。 第五章：动力学响应与瞬态分析 全面覆盖结构动力学的基础理论，包括自由振动、强迫振动和瞬态响应。详细推导了结构质量矩阵 $[M]$、阻尼矩阵 $[C]$ 和刚度矩阵 $[K]$ 的形成。重点研究了特征值问题（求自振频率和振型）的求解算法（如子空间迭代法）。对于非线性瞬态问题，系统介绍了中心差分法、Newmark-$eta$法等时间积分方法的稳定性和精度分析，并将其应用于冲击、地震等问题。 第六章：几何非线性和材料非线性分析 本章聚焦于结构分析的极限状态与大变形问题。几何非线性分析中，详细讲解了拉格朗日坐标系与欧拉坐标系下的应力更新（如弧长法）。材料非线性方面，深度解析了屈服准则（如Mises、Tresca）的演化、硬化模型（随动硬化、包辛格效应）的数学描述，以及在数值求解中如何利用Newton-Raphson迭代法实现平衡校正，确保收敛性。 第七章：屈曲与稳定性分析 稳定性的分析是结构设计中不可或缺的一环。本章区分了欧拉屈曲理论与更普遍的非线性屈曲分析。系统讨论了初始缺陷、残余应力对临界荷载的影响。详细介绍了线性屈曲分析（特征值屈曲）的计算流程，并阐述了在非线性分析中如何通过位移增量步，确定结构失稳的精确点。 第三部分：结构设计与先进结构体系（Design Practices and Modern Structures） 本部分将理论分析成果转化为实际设计规范和前沿工程实践。 第八章：极限状态设计理论与可靠性评估 本书采用基于性能的设计（Performance-Based Design）的理念，而非纯粹基于应力的设计。系统讲解了材料强度的统计特性和荷载的不确定性。重点阐述了基于可靠度指标和分项系数的设计方法（LFRD/ASD），并引入了概率论在结构可靠性分析中的应用，例如First-Order Reliability Method (FORM) 的基本框架。 第九章：高性能材料与新型结构体系 本章关注工程前沿。详细分析了钢-混凝土组合结构、预应力结构（包括后张预应力）的受力特性、损失计算与设计要点。对先进复合材料（FRP）在结构加固与新建中的应用进行了深入探讨，特别关注其非线性失效模式。此外，对新型结构，如张拉整体结构（Tensegrity Structures）和空间网壳结构的受力机理，进行了定性分析和基础建模介绍。 第十章：结构抗震与风荷载响应 结合实际工程案例，系统讲解了地震作用的模拟方法。从反应谱法、模态叠加法到非线性时程分析（Time-History Analysis）的全过程。详细剖析了耗能减震技术（如粘滞阻尼器、屈服支撑）的力学模型及其在结构动力分析中的有效植入。风荷载部分，侧重于风洞试验数据的工程化应用，以及风致振动的评估标准。 总结与展望 本书的最终目标是培养读者将复杂的工程问题转化为可求解的数学模型的能力，并熟练掌握现代计算工具来验证和优化设计方案。通过对这些深入且相互关联的主题的探讨，读者将能够应对当前工程实践中遇到的绝大多数复杂结构分析挑战，并为未来结构工程领域的发展做好准备。本书的结构设计侧重于“理解力学行为”而非单纯的“套用公式”，强调理论指导实践的深刻内涵。

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我一直对那些令人叹为观止的现代建筑和工程奇迹感到好奇，它们是如何在巨大的压力下保持稳定和安全的？这本书，就像一位经验丰富的工程师，为我揭开了其中的奥秘。作者并没有采用过于学究气的方式，而是用一种生动、引人入胜的笔触，讲解了计算结构力学这一核心学科。我尤其被书中对“材料性质”和“边界条件”的强调所吸引。很多时候，我们只看到最终的结构，却忽略了材料本身的特性以及结构所处的环境对整体稳定性的巨大影响。书中通过大量的实例，说明了即使是微小的设计差异，也可能导致截然不同的工程结果。我曾尝试着用书中的一些简化模型来估算一些简单的结构，虽然结果可能不够精确，但那种“解构”复杂问题的思维方式，却让我受益匪浅。这本书不仅教会了我如何计算，更教会了我如何思考，如何从更宏观的角度去理解一个结构的整体行为。它让我对工程设计有了全新的认识，也让我对那些默默无闻但至关重要的力学原理充满了敬意。

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一本令人惊艳的著作，它以一种出人意料的方式，将抽象的数学理论与宏伟的工程奇迹巧妙地联系起来。我本来以为这本书会是枯燥乏味的公式堆砌，但事实证明我大错特错了。作者用一种近乎诗意的语言，描绘了力的作用如何塑造我们周遭的世界，从巍峨的山脉到精密的建筑，无不体现着结构力学的精妙。读这本书的过程，就像是在进行一场智力探险，每一步都充满了发现的乐趣。我尤其喜欢作者对历史案例的剖析，那些古代工程师们在没有先进计算工具的情况下，如何凭借直觉和经验解决复杂的结构问题，简直就是天才的闪光。书中的插图和图表也做得非常出色，清晰易懂，能够帮助读者直观地理解那些复杂的概念。我甚至尝试着根据书中的原理，去分析我家附近那座古老桥梁的受力情况，虽然只是一个粗略的估算，但那种“洞察”结构本质的快感，是前所未有的。这本书不仅仅是关于计算，更是关于理解，关于如何用科学的视角去欣赏和创造我们所处的物理世界。它让我对工程学产生了浓厚的兴趣，甚至萌生了未来投身相关领域的想法。

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这是一本让我重新审视“基础”意义的读物。在信息爆炸的时代，我们很容易被光鲜亮丽的应用技术所吸引，而忽略了支撑这一切的底层逻辑。这本书恰恰是关于那些最根本的逻辑。作者以一种非常循序渐进的方式，构建起一个严密的知识体系，从最基本的力学定律出发，逐步深入到复杂的结构分析方法。我尤其喜欢作者对数学工具的介绍，并非简单地给出公式，而是阐述了这些数学工具是如何被创造出来，以及它们在解决实际问题时所扮演的角色。这让我不再对那些抽象的数学符号感到畏惧，反而产生了一种亲近感。书中的例子选择非常巧妙，既有经典的理论模型，也有现代工程中的实际应用，涵盖了从静态到动态、从线弹性到塑性的各种情况。我曾经因为某项工程事故而感到困惑，读完这本书后，我才明白，很多问题追根溯源，都能在最基础的结构力学原理中找到答案。这本书就像一把钥匙，打开了理解许多工程现象的大门，让我能够更理性、更深入地分析问题。

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这本书的阅读体验，完全超出了我对一本技术类书籍的预期。它不仅仅是一本教材，更像是一次深入的“思考之旅”。作者巧妙地融合了理论推导、案例分析和实际经验，将计算结构力学这一相对“冷门”的学科，变得生动有趣且极具启发性。我最深刻的感受是，书中所强调的“迭代优化”的思想。在工程设计中，很少有一次就能得到完美解决方案的情况，更多的是需要不断地尝试、计算、评估，然后进行调整。这本书让我深刻理解了这种“试错”和“改进”的过程，以及在这个过程中，计算结构力学所扮演的关键角色。我特别喜欢书中对一些“反直觉”现象的解释，比如为什么有些细长的杆件在压缩时会突然弯曲，这让我对力学有了更深刻的直观认识。即使我不是一名专业的工程师，读完这本书，也能对周围的建筑、桥梁等结构有更敏锐的观察和更深入的理解。它让我意识到，我们所处的这个物理世界，无时无刻不在遵循着严谨的力学规律，而这本书，正是通往理解这些规律的最佳向导。

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这本书的独特之处在于，它将原本严肃的计算结构力学，描绘成了一场动态的、充满生命力的互动。作者并没有止步于理论的讲解，而是将读者带入了实际应用的场景，让我们亲身体验材料在受力时的微妙变化，感受不同荷载下的形变过程。我最欣赏的是书中对“失效模式”的详尽阐述，这并非简单地罗列各种损坏的例子，而是深入剖析了材料为何会在特定条件下发生断裂、屈曲或变形，并提供了避免这些情况发生的有效方法。这种“预防胜于治疗”的思路，在工程实践中至关重要。阅读过程中，我仿佛置身于一个模拟的实验室，通过书本的描述，能够清晰地“看到”受力点上的应力集中，理解剪切和弯曲的相互作用。书中的案例研究非常接地气，从桥梁到高层建筑，再到飞机机翼，都覆盖了各种典型的工程结构，让我能够将所学的知识与现实世界紧密联系起来。即使是那些我从未接触过的工程领域，通过这本书的引导，也能对其结构力学方面的挑战有一个初步的认识。我强烈推荐给所有对工程设计和安全有兴趣的人，这本书能够让你对“稳固”这个词有一个全新的、更深刻的理解。

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