结构力学(上下) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学

作者:白秉三

出品人:

页数:717

译者:

出版时间:2004-7-1

价格:59.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030135759

丛书系列:

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• 结构力学
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坚实地基：现代土木工程的理论与实践 本书是为土木工程、结构工程、桥梁工程、建筑工程等相关专业的学生、研究生以及一线工程师精心撰写的一本全面、深入且高度实用的专业著作。 它聚焦于现代工程结构设计与分析的核心理论基础，构建起从基本概念到复杂工程应用之间的坚实桥梁。全书内容力求严谨的理论推导与鲜活的工程实例完美结合，旨在培养读者独立思考、科学判断和创新解决问题的能力。 --- 第一部分：绪论与基础理论的重构 本书伊始，我们首先深入探讨了工程力学在现代结构设计中的战略地位。结构力学远非单纯的计算工具，它是理解材料行为、预测结构响应和确保人类生命财产安全的关键科学。 1.1 结构的本质与工程哲学的演变 本章追溯了结构工程从经验积累向科学化、参数化转变的历史脉络。重点分析了工程哲学中“安全、适用、经济”三大原则的内在张力与动态平衡。我们探讨了现代结构设计理念如何从传统基于强度的规范转向基于性能（Performance-Based Design, PBD）的未来方向，并介绍了在这一转变中，力学分析所必须承担的新角色。 1.2 几何、材料与平衡：基本假设的严谨性考察 本节对结构分析中的基本假设进行了深入的批判性回顾。我们详细剖析了线弹性假设、小变形假设在不同工程尺度下的适用范围和局限性。重点讨论了应力（Stress）与应变（Strain）之间的本构关系（Constitutive Relations）。通过考察各向同性、正交异性材料的应力张量表示，为后续的复杂问题分析奠定坚实的数学基础。特别地，本章引入了虚功原理（Principle of Virtual Work）和最小势能原理（Principle of Minimum Potential Energy），这不是作为纯粹的数学工具，而是作为连接能量守恒与结构平衡的物理直觉的桥梁。 1.3 静定与静不定结构的识别与求解策略 静定结构作为入门模型，被用来清晰阐释力法、位移法等基本方法的逻辑起点。我们深入分析了静不定结构的自由度和约束条件的确定，并详细介绍了如何利用超静定度（Degree of Indeterminacy）来指导求解策略的选择。本章的核心在于“柔度（Flexibility）”与“刚度（Stiffness）”概念的引入，为后续使用矩阵方法进行自动化分析做好了铺垫。 --- 第二部分：位移法（刚度法）的全面展开与矩阵应用 本部分是全书的技术核心，专注于将结构分析转化为可计算的代数问题，这是现代有限元方法（FEM）的理论基石。 2.1 单元刚度矩阵的推导与装配 本章从单元层面出发，详细推导了梁单元、桁架单元乃至更复杂单元（如剪力墙、板单元的简化模型）的局部刚度矩阵（Element Stiffness Matrix）。我们采用了能量法（虚功原理）和位移法相结合的思路，强调了坐标变换在全局与局部坐标系转换中的关键作用。本节的重点是如何通过汇集（Assembly）过程，将分散的单元刚度矩阵组装成系统的总体刚度矩阵 $[K]$。 2.2 荷载向量与支座约束的处理 结构分析的准确性高度依赖于对外部作用的精确描述。本章详述了如何将集中的力、均布荷载、温度变化、预应力等作用转化为等效节点荷载向量 ${P}$。同时，对支座约束条件的引入，特别是如何通过“消元法”或“惩罚法”将边界条件融入到刚度方程 $[K]{u} = {P}$ 中，进行了细致的讲解和算例演示。 2.3 求解过程、后处理与内力反演 一旦刚度方程建立，本章便指导读者如何利用数值方法求解节点位移向量 ${u}$。随后，重点讲解了内力反演（Force Recovery）的步骤，即如何利用已求得的节点位移，回代到单元的变形关系式中，计算出单元内部的剪力、弯矩和轴力图。本节强调了工程实践中对这些内力图的解读和工程意义的把握。 --- 第三部分：超越弹性极限：非线性分析的引入 现代工程结构，尤其是在抗震和极端载荷条件下，往往表现出明显的非线性特征。本书为读者构建了通往更高级非线性分析的理论阶梯。 3.1 几何非线性的初步探讨：P-Delta效应 本章不再局限于小变形理论。我们引入了几何非线性的概念，重点分析了二阶效应（P-Delta Effect），即柱轴力作用于弯曲变形（侧移）所产生的附加弯矩。本节展示了如何通过迭代或增量法，将P-Delta效应纳入到线弹性框架内进行修正分析，这对于高层建筑的侧向刚度评估至关重要。 3.2 材料非线性的基础：塑性与滞回 材料的屈服和塑性变形是结构抗力的重要来源。我们详细考察了钢材和钢筋混凝土材料的单轴、双轴应力-应变关系曲线，重点区分了理想弹塑性模型、随动强化模型等。对于滞回分析，本章介绍了基线恢复模型（Degradation Models）在模拟地震荷载下结构能量耗散机制中的应用。 3.3 近似分析方法与结构动力学基础 为处理复杂体系，本部分介绍了简化模型的建立，例如如何用剪力梁模型或摇摆柱模型来近似分析复杂结构体系的整体响应。同时，本书为读者提供了结构动力学分析的“路线图”，引入了自由振动分析（特征值问题）、模态叠加法的基本原理，为后续深入学习动态分析打下必要的前置知识。 --- 第四部分：工程实例与高级结构构件分析 理论知识必须通过具体的工程构件才能落地。本部分选取了土木工程中最常见、最关键的结构单元进行深入剖析。 4.1 复杂截面与组合结构的受力特性 本书提供了关于非对称截面、开口截面惯性矩和截面模量的精确计算方法。对于钢-混凝土组合梁（如组合梁、核心筒结构），本章详细阐述了如何采用有效截面法和界面粘结刚度矩阵来模拟不同材料间的协同工作机制。 4.2 考虑剪切变形的深梁与板单元分析 对于传统欧拉-伯努利梁理论失效的深梁（Deep Beams）和薄板结构，本书转向铁木申卡（Timoshenko）梁理论，并详细推导了包含剪切变形的梁单元刚度矩阵。在板单元分析中，我们介绍了薄板的挠度微分方程，并简要介绍了其离散化方法，为理解有限元分析中板单元的复杂性做准备。 4.3 悬臂结构与空间桁架的稳定性研究 本章专注于结构的失稳问题。对于细长杆件，我们严格推导了欧拉屈曲公式的背景，并解释了临界荷载的物理意义。对于空间桁架，本书采用了三维刚度法进行系统分析，重点讲解了如何处理多点支反力，以及如何通过特征值分析来评估空间框架结构的整体稳定性。 --- 结语：面向未来的工程师思维 本书不仅仅是一本计算手册，更是一部培养结构工程师“工程思维”的指南。我们力求让读者在掌握精确计算工具的同时，具备批判性地审视计算结果的能力，认识到模型简化带来的潜在风险，并始终将工程的安全与适用性置于核心位置。通过严谨的理论训练和丰富的工程案例的结合，本书将成为结构工程领域内一本不可或缺的参考与学习资料。

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作为一名正在进行毕业设计的研究生，我迫切需要一本能够指导我进行有限元模型验证和结果判读的工具书。《结构力学（上下）》在理论深度上达到了一个令人惊喜的平衡点。它不是一本纯粹的计算手册，但它对如何正确应用力学模型有着深刻的见解。书中关于结构动力响应的部分，尤其是在处理周期性载荷和地震作用下的多自由度系统时，讲解得非常透彻。它清晰地展示了质量矩阵和刚度矩阵的物理意义，避免了学生仅仅停留在“输入程序”的机械操作层面。我特别欣赏它在讨论剪力滞后和挠度控制时所采用的对比分析方法。例如，在比较桁架和框架结构在相同荷载下的变形差异时，作者会结合实际的工程案例进行剖析，使得抽象的刚度概念变得鲜活起来。阅读过程中，我能明显感觉到作者对结构体系的整体把握能力，不局限于某一个构件，而是从整个结构的平衡和稳定角度去审视问题。这本书的理论深度足以支撑我后续在结构抗震和振动控制领域的研究工作，是目前我书架上最常被翻阅的一本专业书籍，尽管它的篇幅看起来有些庞大，但每一页都物超所值。

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这本《结构力学（上下）》简直是土木工程专业学生的“救星”！我记得大二那年，第一次接触受力分析和截面特性这些概念时，脑袋里一团浆糊，各种公式、各种假定，感觉自己像是要被牛顿扔的苹果砸到一样晕头转向。市面上那些教材，要么讲得过于抽象，一上来就堆砌复杂的数学推导，让人望而却步；要么就是例子过于简单，脱离了实际工程的复杂性，学完感觉根本用不上。直到我翻开这套书，那种感觉瞬间就变了。作者的叙述方式非常注重“物理图像”的建立，不是干巴巴地罗列公式，而是先告诉你这个结构在现实中会发生什么，然后才引出数学工具去描述它。比如讲到位移法和力法时，它会用非常直观的方式解释“虚功原理”的核心思想，而不是上来就扔一堆矩阵方程。而且，上下册的编排也特别合理，上册打好基础，把静定结构讲透彻，下册立刻提升难度，处理超静定结构和动力学问题。书中的例题和习题设计得尤其精妙，难度梯度设置得非常科学，做完一套下来，你会感觉自己对结构的受力状态有了“透视眼”。特别是那些涉及材料非线性和几何非线性分析的章节，处理得深入浅出，即便是自学，也能把握住脉络。可以说，这本书不仅仅是知识的传递，更是一种工程思维的培养过程。

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我是在一个偶然的机会下接触到《结构力学（上下）》的，当时我正在为准备一个跨专业的结构设计竞赛而头疼，因为我对“力的传递路径”总有一种模糊不清的认识。这套书彻底改变了我的看法。它在早期章节中对“静力平衡”和“自由体图”的强调程度，远超其他任何教材。作者似乎坚信，如果地基不稳，上层建筑再精妙的计算也是空中楼阁。书中关于二维和三维空间结构的分析部分，处理得井井有条，特别是对坐标系的转换和主轴的确定，给出了非常实用的操作指南，避免了在三维建模中常见的方向错误。最让我感到震撼的是，它在介绍如何使用近似方法（如忽略轴向变形、假设剪应力分布均匀等）时，总是会先计算出精确解，然后进行对比分析，量化了近似带来的误差范围。这种“先求真，后务实”的教学态度，让我对工程计算中的误差控制有了全新的认识。这本书的价值在于，它教你如何像一个真正的工程师那样思考：在保证安全的前提下，如何选择最高效、最经济的计算方法，而不是一味追求数学上的完美。这是一套真正连接理论与实践的力学宝典。

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这套书给我的感觉是“严谨中带着人文关怀”。我之前尝试阅读过一些国外的经典教材，它们在理论上无懈可击，但翻译过来后，语言生硬，读起来像是在啃石头。而这本《结构力学（上下）》的语言风格则流畅得多，用词精准且富有条理，读起来毫无障碍感。它最吸引我的一点是，它没有将结构力学视为一门孤立的学科。在介绍材料本构关系时，它会巧妙地引入材料科学的基本概念；在讨论变形计算时，又会回顾到能量原理的哲学基础。这使得结构力学不再是枯燥的力与形的游戏，而是与材料、能量、乃至优化设计紧密相连的一门综合性学科。我特别喜欢它对“结构冗余”和“结构失效模式”的讨论，这部分内容在标准教材中往往被轻描淡写，但它却深入分析了为什么结构会有不同的失效路径，并警示了工程实践中的常见陷阱。对于初学者来说，这本书可能需要一些时间消化，因为它信息密度非常高，建议采用慢读、多思考、多演算的方式来对待。但只要你坚持下来，你收获的绝不仅仅是解题能力，更重要的是一种对工程安全性的敬畏之心和理性判断力。

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我拿到这套书的时候，主要目的是想找一本能系统梳理荷载与结构响应之间关系的参考书，因为我之前学的资料讲得太碎片化了。坦白说，我对那种堆砌着各种规范和标准条文的书不感兴趣，我更需要的是原理层面的理解。《结构力学（上下）》在这方面做得非常出色。它并没有回避复杂的理论，比如弹性理论的基础，但作者处理复杂问题的技巧在于，总能找到一个清晰的逻辑链条把它们串联起来。印象最深的是关于结构稳定性的讨论，不同于其他教材简单地用欧拉公式一笔带过，这本书花了大篇幅去解析屈曲失稳的机理，包括侧向扭转屈曲的判断，这对于设计高层建筑和轻型结构的设计师来说，是至关重要的。纸张的质量和排版也值得称赞，图表清晰，公式居中对齐，即便是复杂的结构示意图，也能一眼看出关键受力点。唯一让我觉得需要适应的是，有些地方的符号体系与我之前接触的略有不同，但很快就能适应过来，因为上下文的解释非常到位。这本书更像是一位经验丰富的老教授在给你“开小灶”，把那些隐藏在公式背后的工程智慧倾囊相授。

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