简明材料力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:刘鸿文

出品人:

页数:387

译者:

出版时间:1997-1

价格:16.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040060782

丛书系列:

图书标签:

• 材料成型及控制工程
• 催化
• 材料力学
• 力学
• 工程力学
• 教材
• 大学教材
• 理工科
• 基础工程
• 结构力学
• 应力分析
• 变形分析

《结构动力学基础》 本书简介 本书旨在为土木、机械、航空航天等工程领域的工程师、研究人员和高年级本科生提供一套全面、深入且实用的结构动力学理论与应用基础。在现代工程实践中，结构所面临的动态载荷——从地震、风荷载到机器振动、冲击载荷——日益复杂和显著，对结构的抗振性能和安全性提出了更高的要求。传统的静力学分析已无法满足这些需求，因此，掌握结构动力学的基本原理和分析方法显得尤为迫切。 《结构动力学基础》跳出了传统力学教材中仅侧重静力平衡分析的局限，系统地构建了从单自由度系统到复杂多自由度系统的动力学分析框架，并延伸至连续体结构的振动理论。全书内容组织严谨，逻辑清晰，理论推导详尽，同时密切结合工程实例，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。 第一部分：单自由度系统动力学 本书首先从最基础的、概念最清晰的单自由度（SDOF）系统入手。我们将详细探讨理想化的粘性阻尼和非粘性阻尼系统的自由振动特性，包括周期、频率和对数衰减率的精确计算。通过对系统的质量、刚度和阻尼参数的物理意义的深入剖析，读者将建立起对振动现象的直观认识。 随后，重点转向单自由度系统的受迫振动分析。我们细致地推导了周期性激励下的稳态响应，特别是针对谐响应的解析解，包括系统的固有频率、共振现象的机理及其危害。对于瞬态激励，如脉冲载荷、阶跃载荷（等效于恒载荷）的响应，本书将应用拉普拉斯变换和卷积积分等数学工具，提供严谨的解题步骤，帮助读者掌握瞬态动力学分析的核心方法。此外，弹性基础和粘弹性基础上的SDOF系统模型，为理解地基与结构相互作用打下基础。 第二部分：多自由度系统动力学 随着结构复杂度的增加，多自由度（MDOF）系统的分析成为核心内容。本书采用矩阵方法，清晰地阐述了系统的动力学方程的建立过程，即牛顿第二定律在坐标系中的矩阵表达。 核心章节聚焦于无阻尼系统的自由振动，详尽讲解了特征值问题的求解，即如何确定系统的固有频率（特征值）和主振型（特征向量）。我们不仅提供了求解的数值方法概述，更重要的是解释了主振型在结构动力响应中所扮演的角色——它们是描述结构整体运动模式的基石。 在处理有阻尼的MDOF系统时，我们将区分经典的比例阻尼（Rayleigh阻尼）和更普遍的非比例阻尼情况。对于比例阻尼系统，采用坐标变换解耦的方法，将其转化为一组可独立求解的SDOF系统，极大地简化了计算。对于非比例阻尼系统，本书介绍了模态叠加法（Modal Superposition Method）的基本概念，为后续的振动控制和响应分析奠定理论基础。 第三部分：模态分析与响应计算 模态分析是连接理论与工程实践的桥梁。本书将模态叠加法提升到关键地位。我们将深入探讨如何利用系统的正交性来分解复杂的MDOF响应，通过计算各阶模态的参与系数和模态响应，最终叠加得到结构的整体动态响应。这种方法不仅是进行地震工程和风工程分析的基础，也是现代有限元分析软件后处理的核心步骤。 第四部分：连续体结构的振动 为了更准确地描述柔性结构的动力学行为，本书引入了一维连续体结构（如梁和桁架杆）的振动分析。我们将推导经典的欧拉-伯努利梁的横向振动微分方程，并求解简支、悬臂等典型边界条件下的无阻尼自由振动，确定其固有频率和振型。这一部分将动态地衔接静力学中梁的挠度理论，展示微分方程在描述连续体运动中的威力。 第五部分：稳态响应与频率响应 在工程中，结构经常受到调谐激励（如旋转机械产生的振动）的影响。因此，本书用较大篇幅讨论了MDOF系统在周期性（谐和）激励下的稳态响应。通过复数形式的激励和响应表示，我们系统地推导了稳态解，并详细分析了频率响应函数（FRF）的概念。FRF是衡量系统在不同激励频率下响应特性的关键工具，是结构动态测试和识别的理论基础。我们还将讨论线性和几何非线性系统在特定激励下的响应差异。 第六部分：瞬态响应与数值方法 对于非周期性的瞬态冲击、风荷载或地震动，瞬态响应分析至关重要。本书介绍了求解MDOF系统瞬态响应的几种主要数值方法： 1. 模态分析法（Modal Analysis）：在有阻尼或无阻尼情况下，利用已计算的主振型进行积分求解。 2. 直接积分法（Direct Integration Methods）：如Newmark-$eta$法、中心差分法等，这些是有限元程序中求解非线性动力学问题的核心算法。本书将剖析这些方法的稳定性和精度要求。 附录：动力学基础数学工具 附录部分系统回顾了结构动力学分析所必需的数学工具，包括线性代数（特征值、特征向量的计算）、常微分方程（齐次解、特解和拉普拉斯反变换）等，确保读者能够无障碍地跟进核心章节的推导。 本书特色 理论的严谨性与应用的结合：每一理论推导后都伴有清晰的工程背景说明和案例分析。 详尽的数学过程：解析解的推导过程清晰、无跳跃，有助于读者构建完整的理解链条。 面向实际工程问题：内容涵盖了从基本振动隔离到复杂系统阻尼设计的初步概念，为后续的振动控制和抗震设计奠定坚实基础。 《结构动力学基础》不仅仅是一本教材，更是深入理解结构在动态环境下行为模式的实用指南。它将引导读者跨越静力学的界限，进入工程安全和性能评估的核心领域。

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这份教材的编排实在太“实用主义”了，它似乎是为那些时间紧张、追求效率的工程师量身定制的。全书的结构紧凑，毫不拖泥带水，直奔主题。例如，在弹性力学的背景介绍部分，作者只是用寥寥数页就概述了应力应变的张量形式，随后便迅速过渡到二维平面问题的处理，重点放在了莫尔圆的工程化应用上。这本书在处理超静定结构时展现了其高效性，它没有花费大量篇幅讨论力位移法的抽象矩阵形式，而是直接给出了力法和位移法在实际桁架和框架结构中的具体迭代步骤和简化技巧。对于需要快速出图和计算的设计人员来说，这种面向解法的教学思路无疑是巨大的福音。我发现书中对于各种约束条件下的反力计算和内力图绘制，提供了非常实用的图解法，即便不用复杂的软件，手工计算也能快速得出相当精确的结果。唯一的槽点在于，对于一些涉及接触力学边界条件的讨论，显得有些保守和简化，可能在处理高接触应力问题时需要额外参考其他专业书籍。但作为一本建立工程直觉的入门或速查手册，它的价值无可替代。

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这本书的语言风格非常典雅且富有逻辑美感，读起来简直是一种享受，完全没有一般技术书籍的机械感。作者在阐述材料的强度理论时，不仅罗列了冯·米塞斯和特雷斯卡准则，更深入探讨了它们在不同失效模式下的适用性差异，这种深度的对比分析，极大地提升了读者对失效判据的理解层次。书中对于几何结构非线性问题的引入，采取了非常巧妙的渐进式教学法，从简单的曲率变化开始，逐步过渡到大变形问题，每一步的数学推导都清晰可见，步步为营，让人能够跟上作者的思路，而不至于迷失在复杂的微分方程组中。我印象最深的是关于屈曲理论的章节，作者将理想柱的临界力推导与实际工程中由于初始缺陷、残余应力带来的影响进行了细致的对比，使得屈曲不再是一个纯粹的理论概念，而是与工程实际紧密相连的可靠性问题。如果说有什么可以改进的地方，或许是在高级的非线性有限元分析的理论基础方面可以稍微增加一些前瞻性的讨论，但总体而言，这是一本兼具学术深度和阅读愉悦感的力学经典，非常适合对力学有深厚兴趣的钻研者。

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这本书的阅读体验可以用“如沐春风”来形容，它彻底颠覆了我对传统力学教材那种枯燥刻板的印象。作者的叙事风格非常具有个人魅力，仿佛一位经验丰富的前辈在手把手地教导。讲解结构稳定性时，从欧拉公式的推导开始，到引入截面突变、荷载偏心等复杂情况，整个过程的逻辑连贯性极强，几乎没有生涩难懂的跳跃点。作者在解释剪切流和薄壁结构扭转时，大量运用了三维视角的剖视图和动态示意图，这使得原本头疼的扭转力矩分布变得清晰明了。我特别喜欢其中穿插的“历史视角”小节，简要介绍了特定理论的提出背景和历史贡献者，这让知识的汲取不再是单纯的公式记忆，而成为了对科学发展脉络的理解。此外，书后附带的大量习题，区分度很高，从基础计算到综合设计，层次分明，非常有利于自我检验和巩固。美中不足的是，如果能增加一些关于现代制造工艺对材料性能影响的案例分析，就更加完美了，但瑕不掩瑜，它依然是值得反复研读的佳作。

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这部关于结构受力分析的著作，从基础原理出发，层层递进，将那些抽象的力学概念变得触手可及。它没有过多纠缠于复杂的数学推导，而是侧重于工程实践中的应用。初读时，可能会觉得某些章节的理论深度稍显不足，但很快就能体会到作者的良苦用心——这本书的重点在于“简明”，而非“详尽”。比如，在讲述梁的弯曲变形时，作者用非常直观的图示和贴近生活的例子，让我迅速掌握了挠度和转角的计算方法。书中对各种常见截面惯性矩的表格整理得非常清晰，查阅起来十分方便，这在处理实际工程问题时节省了大量时间。特别是关于材料的应力应变关系部分，作者巧妙地将线弹性理论与塑性变形的初步概念结合起来，为后续深入学习打下了坚实的基础。不过，对于那些追求极致严谨性的读者来说，可能会觉得在某些假设条件的边界条件讨论上略显单薄，但对于一名工程技术人员来说，这本书提供了一个高效、实用的知识框架。整本书的排版设计也十分用心，关键公式都被加粗或用不同颜色标出，即便是翻阅时也能快速定位核心信息。总的来说，这是一本适合工程初学者和需要快速复习基础知识的工程师的优秀工具书。

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厚厚一册书拿在手里，首先感受到的就是内容的扎实与系统的完整性。这本书在介绍材料的本构关系时，展现了深厚的学术功底，它不仅仅停留在理想化的胡克定律层面，而是细致地阐述了各向异性和非线性材料的响应特性。我尤其欣赏它在处理复合材料层合板问题时的处理方式，虽然涉及到张量分析，但作者通过引入简化模型，成功地将复杂的数学工具转化为可操作的工程计算步骤。书中对于疲劳和断裂力学的引入，虽然篇幅不算多，但点到了核心，为理解材料在长期服役过程中的可靠性提供了必要的理论支撑。我记得在研究一个高周疲劳案例时，书中关于S-N曲线修正的经验公式，直接帮助我修正了实验室数据的偏差。唯一的遗憾是，书中对数值模拟方法（如有限元分析）的介绍略显保守，更侧重于解析解的推导，这在面对高度不规则结构时，略显捉襟见肘。但从基础力学教学的角度来看，这种坚持解析方法的传统，对于培养学生的物理直觉是极为有利的。整体而言，这是一本能够经受住时间考验的经典参考书，适合有一定基础，希望向更深层次结构科学进军的读者。

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