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出版者:科学出版社

作者:郭培源

出品人:

页数:184

译者:

出版时间:2001-5-1

价格:23.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030091871

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 自动控制
• 新技术
• 电力自动化
• 智能电网
• 控制理论
• 电力电子
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现代工程力学：理论、计算与应用 内容简介 本书旨在系统深入地介绍现代工程力学的基本理论、先进的计算方法及其在各类工程实践中的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了理论力学、材料力学、结构力学以及相关的计算力学前沿进展，力求在经典理论的坚实基础上，融入最新的研究成果与工程实践的需求。 第一部分：理论力学基础与高级主题 本部分奠定了整个力学体系的理论基石。 第一章 质点与刚体运动学 详细阐述了不同坐标系（笛卡尔、柱面、球坐标系）下的运动描述，重点讲解了瞬时速度、加速度的合成与分解，特别是刚体的平动、转动和平面运动的微分方程。引入了瞬心、瞬轴的概念，并深入分析了相对运动的加速度分析，为解决复杂机械系统动力学问题打下基础。 第二章 质点动力学 基于牛顿第二定律，系统推导了动量定理、合外力矩定理和质心运动定理。经典内容如抛体运动、约束系统的运动分析被细致阐述。高级章节聚焦于变质量系统的动力学（如火箭运动），以及对非惯性系中动力学问题的分析，详细介绍了科氏力和离心力的实际工程意义。 第三章 刚体动力学 本章的核心在于分析刚体的转动。引入了转动惯量张量、惯性主轴的概念，并详细推导了欧拉运动方程。对绕定轴转动和绕固定点转动的动力学问题进行了全面的分析。特别增设了“陀螺运动的稳定性分析”一节，探讨了进动、章动现象在航空航天工程中的应用。 第四章 变分原理与分析力学 从更抽象和强大的数学角度审视力学。详细介绍了虚功原理、达朗贝尔原理（或称虚位移原理）在静力学和动力学中的应用。核心内容转向拉格朗日力学，推导拉格朗日方程，并展示了如何利用能量方法求解复杂系统的运动微分方程，这对于非保守系统和约束系统的分析至关重要。 第二部分：材料力学与本构关系 本部分聚焦于材料在外力作用下的响应，是结构安全评估的关键。 第五章 基础应力与应变分析 精确定义了线应变、角应变和应变张量。应力分析部分深入探讨了二维和三维应力状态，重点讲解了柯西应力原理、主应力概念及莫尔应力圆（平面问题）。对三维应力状态下的应力不变量和应力状态的几何解释进行了详尽论述。 第六章 材料本构关系与本构方程 详细讨论了线弹性、各向同性材料的本构关系（胡克定律）及其张量形式。超越经典线性弹性，本章引入了粘弹性、粘塑性材料模型，如Kelvin-Voigt模型、Maxwell模型，并分析了蠕变和松弛现象。此外，对复合材料的有效力学性能分析方法也进行了初步介绍。 第七章 构件的强度与刚度分析 涵盖了杆件的基本受力分析，包括轴力、剪力、弯矩和扭矩的内力计算。在弯曲理论中，除了欧拉-伯努利梁理论，本章还详细分析了蒂莫申科梁理论，特别是在分析厚梁和高频振动问题时的适用性。扭转部分扩展到非圆形截面和薄壁开口截面的扭转刚度计算。 第八章 强度理论与失效判据 系统介绍了基于静力、疲劳和断裂力学的强度判据。深入讨论了冯·米塞斯屈服准则、特雷斯卡准则等适用于延性材料的屈服判据，以及针对脆性材料的莫尔-库仑准则。疲劳分析部分侧重于S-N曲线、Miner准则的应用，并介绍了断裂力学的基本概念，如应力强度因子和断裂韧度。 第三部分：结构力学与稳定性 本部分将力学原理应用于宏观结构体系的分析。 第九章 结构力学的基本方法 系统回顾了结构力学的基本假设和分析方法。重点详细介绍了位移法（力矩分配法）和力的平衡法（力法）的原理与具体计算步骤，并通过实例展示了如何处理超静定结构。对温度应力、预应力等特殊荷载情况下的分析方法进行了强化训练。 第十章 结构动力学基础 引入了结构自由振动分析的理论框架。从单自由度系统（SDOF）开始，逐步推导至多自由度系统（MDOF）的自由振动方程。重点阐述了特征值问题、模态分析（Normal Modes）的概念，并分析了阻尼对系统响应的影响（如对数减衰率）。 第十一章 结构稳定性理论 本章专注于结构失稳问题。首先，基于欧拉公式分析了理想柱的屈曲问题。随后，引入了更实际的考虑初始缺陷和非线性的后屈曲分析（Post-Buckling Analysis）的理论基础。对薄壁构件的面内和面外屈曲，以及框架结构的整体失稳进行了深入探讨。 第四部分：计算力学与高级应用 本部分面向现代工程分析工具的应用。 第十二章 有限元方法（FEM）基础 作为现代工程分析的核心工具，本章详细介绍了有限元方法的理论基础。内容包括：变分原理在有限元中的应用、单元选择（如桁架单元、梁单元、平面应力/应变单元的形函数推导）、高斯积分、刚度矩阵的组装。着重讲解了如何将离散化的单元方程集成为整体结构方程 $[K]{u} = {F}$ 的求解过程。 第十三章 弹塑性有限元分析导论 超越纯弹性分析，本章引入了材料非线性。详细阐述了增量法的基本思想，如牛顿-拉夫逊迭代。重点讨论了屈服面、流动法则和应变硬化法则在有限元程序中的实现，为进行真实的结构极限承载力分析提供理论支持。 第十四章 计算力学在工程中的应用案例 通过一系列精心挑选的工程案例，展示如何运用前述理论和计算工具解决实际问题。案例涵盖：复杂机械构件的应力集中分析、桥梁结构的模态识别与振动响应预测、以及地基与结构相互作用的初步分析。强调了模型简化、边界条件设定和结果判读的关键技巧。 全书理论体系完备，推导严谨，图文并茂，并辅以大量的习题和实际工程背景的讨论，旨在培养读者扎实的力学功底和运用现代计算工具解决复杂工程难题的能力。它适用于高等院校机械、土木、航空航天、材料等工程类专业高年级本科生、研究生，以及从事结构设计与分析的工程师参考使用。

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这本书的价值，在我看来，很大程度上体现在其对前沿研究动态的追踪和归纳上。它并非仅仅停留在对经典理论的复述，而是大胆地将目光投向了行业未来可能的发展方向。对于那些新兴的技术分支，如基于大数据的状态评估、或者新型传感器的融合应用等，作者的处理方式显得既审慎又富有前瞻性。他并没有将这些内容写成毫无根据的展望，而是基于现有的技术瓶颈和发展趋势，构建了一个清晰的理论框架。阅读这些章节时，我能明显感觉到自己的知识边界被不断拓宽，许多过去一知半解的概念，在作者的梳理下变得条理分明，甚至能够预见到未来几年内，这些技术可能如何渗透到电网的各个层面。这种对时代脉搏的精准把握，使得这本书的参考价值远远超越了一般教材的范畴，更像是一份精心编制的行业路线图。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那深邃的宝蓝色调，配上简洁有力的白色字体，透露出一种专业而又不失现代感的格调。触感上，那微磨砂的质感，拿在手里沉甸甸的，让人油然而生一种踏实感，仿佛这本书蕴含的知识体系是经过精心打磨、坚实可靠的。内页的纸张选用也十分考究，米白色的纸张既有效保护了读者的视力，又使得排版显得格外清晰。我尤其欣赏其版式设计，章节标题的层级划分逻辑清晰，图表和公式的排布疏密得当，即便是面对那些复杂的数学推导，也能让人保持住阅读的连贯性，不会因为视觉疲劳而中途搁置。装帧的细节之处，比如书脊的装订牢固度，也体现了出版社对学术书籍质量的重视，让人相信它能够经受住长时间的翻阅和查阅，成为案头必备的工具书。整体而言，这不仅仅是一本知识的载体，更是一件值得收藏的工艺品，它的外在品质，极大地提升了初次接触的阅读体验，让人带着一份敬意去探寻其深邃的内涵。

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初翻开内页，我立刻被作者那种严谨而又充满洞察力的叙事风格所吸引。他似乎有一种化繁为简的魔力，能够将电力系统那些晦涩难懂的理论，用一种极为贴近工程实际的语言进行阐释。行文流畅自然，逻辑链条环环相扣，读起来完全不像是在啃一本枯燥的技术手册，更像是在听一位经验丰富的前辈娓娓道来。在对某个关键概念进行深入剖析时，作者常常会穿插一些历史背景的介绍，或是引用一些前沿研究的最新进展，这使得理论的学习不再是孤立的知识点堆砌，而是拥有了鲜活的时代脉络和应用前景。尤其是当涉及到一些复杂的算法模型时，作者不仅仅是给出公式，更重要的是解释了“为什么”要采用这种模型，以及它在实际系统中所扮演的角色和限制，这种“知其所以然”的教学方式，极大地满足了我作为技术人员对底层原理的探究欲。

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坦白说，这本书的深度和广度是令人敬佩的，但同时也意味着它对读者的基础知识有一定的要求。对于刚刚接触电力系统领域的初学者而言，可能需要在阅读过程中多辅以其他基础读物进行对照学习，尤其是在涉及高等控制理论和优化方法的部分，其跳跃性稍显陡峭。不过，正是这种不妥协于浅显的学术追求，才铸就了其在专业领域的地位。书中的参考文献列表极其详尽且权威，几乎涵盖了近二十年该领域内的核心文献，这为有志于进行深入研究的读者提供了极佳的检索起点。总而言之，这是一本适合有一定专业背景，渴望在电力系统控制领域寻求突破、或者需要系统性掌握行业最新进展的工程师和研究人员阅读的深度力作。它是一座坚实的知识堡垒，需要读者投入精力去攀登，但登顶之后的视野，绝对物超所值。

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从实操应用的角度来看，这本书的案例分析部分处理得极为到位，这无疑是衡量一本技术书籍含金量的试金石。作者并未采用那种虚无缥缈的理想化场景，而是选取了几个具有代表性的、源于真实电网运行难点的案例。在每一个案例的解析中，作者都详细地展示了如何将书中学到的理论工具，一步步转化为解决实际问题的有效手段。特别是在故障诊断和暂态稳定分析的环节，所提供的数值模拟结果与文字描述相互印证，令人信服。我特别留意了作者在处理“不确定性”问题时的态度，他没有回避现实系统的复杂性，而是明确指出了不同控制策略在不同工况下的优缺点及鲁棒性边界，这种坦诚和务实的态度，对于指导实际工程决策至关重要。这让读者在合上书本后，能够清晰地知道“我能用这些知识做什么”。

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