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出版者:化学工业出版社

作者:吴亚平

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2005-5

价格:30.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502567248

丛书系列:

图书标签:

• 工程力学
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• 结构力学
• 材料力学

《结构力学精要与应用》 内容提要 本书旨在为土木工程、机械工程及相关工科专业学生和工程技术人员提供一套全面、深入且实用的结构力学知识体系。不同于传统教材侧重于繁复的理论推导，本书将理论与工程实际紧密结合，以“精要”为指导原则，力求在保证严谨性的前提下，突出核心概念的理解和工程问题的解决能力。 全书共分十二章，内容覆盖了静定结构分析的基础方法、超静定结构分析的经典理论、结构动力学初步以及现代结构分析的常用工具。特别强调了结构稳定性理论在工程设计中的重要作用。 第一章：绪论与基本概念 本章首先界定了结构力学的研究范畴、基本假设及其在现代工程设计中的地位。详细阐述了构件的内力、应力、应变等基本物理概念。引入了刚体概念，明确了结构平衡的条件——静力平衡方程在二维和三维空间中的表达形式。内容着重于建立工程师对结构受力状态的直观认知，区分应力与应变的基本物理意义，为后续的定量分析打下坚实基础。 第二章：平面刚架结构的静力平衡与约束 本章系统讲解了工程中最常见的平面结构（梁、刚架）的外部约束类型及其反力计算。通过大量实例，清晰展示了如何运用静力平衡方程求解不同类型支座（如铰支座、滚动支座）的反力。重点分析了结构体系的静定性判断标准，包括自由度分析法和虚功法在判断复杂体系静定性中的应用。 第三章：梁的内力图绘制与应用 内力图是结构分析的基石。本章详细阐述了梁横截面内力（轴力、剪力、弯矩）的精确计算方法，包括直接积分法和截面法。引入了内力与荷载之间关系的微分方程（剪力-弯矩关系），强调了利用荷载函数、剪力图和弯矩图之间的定性关系快速绘制内力图的技巧，如荷载跃变、剪力突变和弯矩拐点等特征点的确定。 第四章：平面简单梁与刚架的精确分析 本章进入静定结构的基本分析阶段。对于简单梁和由梁组成的静定刚架，本章采用应力位移法（变形协调思想的初步应用）和虚功法（单位力法和单位力矩法）进行系统分析。重点讲解了单位力法的原理，并通过应用单位荷载法求解约束反力、单元内力，实现对静定结构的一次性精确求解。 第五章：超静定结构的基本概念与求解方法 本章引入超静定结构的概念，解释了超静定结构的冗余约束或冗余度。着重介绍了求解超静定结构的两大类基本方法：力法（位移法原理的先导）和位移法（力的原理的先导）。详细剖析了力法求解过程中的“超静定次数”概念、兼容方程的建立以及零法（无多余约束）的运用。 第六章：位移法（挠度与转角计算） 位移法是现代结构分析的核心。本章详细阐述了位移法的基本步骤：确定虚位移、建立刚度方程、求解节点位移、计算单元内力和反力。对于一次静不定结构，重点讲解了如何通过位移法建立适用于该结构的方程组。对梁单元的刚度矩阵的推导进行了清晰的阐述，使读者理解“刚度”的物理含义。 第七章：基本结构单元的刚度矩阵与集合 本章将分析的视野从单个梁单元扩展到由多个单元组成的复杂结构。系统推导了平面桁架单元的刚度矩阵（仅考虑轴向力），以及平面刚架单元的刚度矩阵（考虑轴向力、剪力和弯矩）。重点讲解了“刚度集合”的组装过程，即将单元刚度矩阵通过节点编号和主从关系，组装成整体结构的全局刚度矩阵，为有限元方法的理解做铺垫。 第八章：热效应、支撑不均匀沉降与预应力 本章探讨了非荷载作用下的结构变形与内力。详细分析了温度变化引起的内力和变形，以及支撑发生不均匀沉降对结构产生的影响。对于预应力结构，本章讲解了预应力力的引入方式、对梁的二次应力影响以及如何将预应力效应转化为等效荷载或初始应变施加到平衡方程中。 第九章：结构的稳定性理论基础 本章是结构设计安全性的关键。详细介绍了结构失稳的基本概念、临界荷载的定义，并以欧拉公式为基础，推导了细长柱的临界屈曲载荷。重点讨论了有效长度系数的概念及其对实际工程设计的影响，并对侧向扭转屈曲的可能性进行了初步探讨。 第十章：组合结构与简化分析 针对实际工程中常见的组合结构（如组合梁、桁架与梁的组合），本章提供了简化的分析方法。阐述了合理简化假设的原则，例如忽略次要构件的影响、运用对称性原则等。对于材料和截面不同的组合梁，详细讲解了如何通过“折算截面法”来统一分析不同材料的应力分布。 第十一章：结构动力学初步：单自由度体系 本章引入时间变量，开启结构动力学分析。首先聚焦于最简单的单自由度系统，推导其自由振动微分方程，并求解无阻尼和有阻尼情况下的自由振动解。随后，系统分析了简谐荷载作用下的强迫振动问题，引入了频率比、振型以及共振现象，强调阻尼在实际工程中的重要性。 第十二章：结构动力学响应与冲击荷载 本章将动力学分析扩展到响应计算。详细讲解了如何利用谱分析法对简化的多自由度系统进行初步动力响应预测。重点分析了冲击荷载（如爆炸、撞击）对结构的影响，介绍了等效静力荷载法在工程冲击分析中的应用，并阐述了冲击系数的选取原则。 附录：常用数学工具回顾 附录回顾了结构力学分析中必需的微积分知识、矩阵运算基础、以及相关材料力学中应力应变关系的基础公式，为读者提供必要的数学支撑。 本书特点： 1. 清晰的逻辑递进： 从静力学基础到超静定分析，再到动力学入门，层层深入，确保读者构建完整的知识体系。 2. 工程导向： 每章均配有大量贴近实际工程案例的例题和习题，注重工程实践中的问题识别与解决能力培养。 3. 强调核心概念： 避免冗余的数学推导，聚焦于力法、位移法、刚度法的物理意义和解题步骤。

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这本书的叙事风格极为平实流畅，读起来感觉就像是与一位经验丰富的工程师进行面对面的交流。它没有使用太多华丽的辞藻来粉饰枯燥的力学概念，而是用最朴素、最贴近工程实践的语言来解释深奥的物理现象。我特别喜欢书中穿插的那些“工程师手记”或者“设计小贴士”。这些小段落往往是针对某一理论在实际工程中可能遇到的陷阱，或者是一种更高效的近似计算方法进行提醒。比如在讲解疲劳分析时，作者对比了不同寿命曲线的适用场景，并强调了安全系数设定的主观性和经验性，这比教科书上冰冷的公式更有温度，也更有指导价值。这种“授人以渔”的教学态度，让这本书不仅仅是一本知识的集合，更像是一份实战经验的宝典。

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从章节安排来看，本书的结构布局兼顾了理论学习的系统性和解决实际问题的即时性。它不是简单地按照理论复杂程度排序，而是巧妙地将基础的静力学、材料力学知识点与具体的工程案例紧密结合。例如，在介绍截面惯性矩的概念后，紧接着就出现了一个小型桁架结构的稳定验算实例，使得学习过程中的疑惑能够被即时消解，理论与实践的连接点非常紧密。更妙的是，对于那些需要大量计算才能得出的结论，书中常常会提供一些成熟的经验公式或简化模型，并清晰地指出这些简化模型的适用范围和精度限制。这对于我们从事设计工作的人来说，极大地提高了工作效率，避免了在非关键环节上进行不必要的繁琐计算。

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这本书的排版和装帧设计实在让人眼前一亮。封面采用了一种沉稳的深蓝色调，搭配着简洁有力的标题字体，散发出一种专业而又不失雅致的气息。内页纸张质地优良，触感细腻，印刷清晰，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。尤其值得称赞的是，书中对复杂公式和示意图的处理。那些原本可能让人望而却步的力学模型，通过细致入微的线条勾勒和恰到好处的留白，变得清晰直观。图注的标注非常规范，尺寸标注精准，坐标系的设定也符合国际惯例，这对于我们学习和实际应用中的理解至关重要。我记得有几页专门用来展示不同受力状态下的应力云图，色彩过渡自然且富有层次感，让人能立刻把握住应力集中的区域，这种视觉化的呈现方式，极大地提升了学习效率。而且，这本书的开本适中，便于携带，无论是放在书包里还是放在办公桌上，都显得恰到好处，体现了编者对读者使用体验的深层考量。

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这本书在理论阐述的逻辑深度上，展现出一种近乎严苛的数学美感。它并非仅仅罗列公式，而是着力于从最基本的物理原理出发，步步为营地推导出复杂的结构分析方法。例如，在处理静力平衡问题时，作者没有急于给出通用的解法，而是先用一个非常基础的悬臂梁模型，层层深入地探讨了约束条件的设置与虚功原理的内在联系，这种从宏观到微观的递进关系处理得非常到位。阅读过程中，我多次被作者在推导过程中所展现出的数学严谨性所折服，每一个变量的引入、每一个积分的运用，都有着坚实的理论后盾支撑，没有丝毫的含糊之处。对于想要真正理解力学本质的读者来说，这本书提供的知识深度是远超一般入门教材的，它要求你不仅要会算，更要明白“为什么”要这么算。

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这本书的习题设计堪称一绝，完全体现了从基础巩固到综合应用的全方位考量。初级的练习题大多聚焦于对核心公式和基本概念的检验，确保读者对基本功的掌握扎实牢固，题目设置简短明了，答案明确。而到了章节末尾，那些所谓的“综合设计题”则真正考验了读者的综合分析能力。这些题目往往需要整合好几章的知识点，甚至引入一些跨学科的背景知识，比如与热力学、振动学的一些初步概念的交叉使用。其中有一个关于桥梁梁板受力分析的题目，需要读者自己判断荷载类型、选择合适的材料模型，并给出初步的尺寸估算，整个过程充满了挑战性，但也带来了巨大的成就感。这套习题体系，远比那些只有标准答案的练习册更具启发性和训练价值。

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