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出版者:中国电力出版社

作者:杨尔滨

出品人:

页数:269

译者:

出版时间:2005-8

价格:26.80元

装帧:

isbn号码:9787508335339

丛书系列:

图书标签:

• 电磁场
• 电磁学
• 工程电磁场
• 电磁理论
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《结构力学原理与实例分析》 书籍简介 本书旨在系统、深入地探讨结构力学的基本理论、分析方法及其在工程实际中的广泛应用。全书内容涵盖了从静力学基础到复杂结构动力响应的多个层面，力求理论深度与工程实用性相结合，为土木、机械、航空航天等领域的工程师、研究人员及高年级本科生提供一本全面而严谨的参考读物。 第一部分：静力学基础与结构的基本概念 本部分为全书的基石，详细阐述了描述结构受力状态所需的基本物理概念和数学工具。 第一章：力学体系与结构分类 力与约束： 重新审视力的本质、力的合成与分解，并严格区分结构所受外部荷载的类型（集中力、均布力、体力等）。重点讨论理想约束的物理意义及其在数学模型中的表达（如铰接、滑动、固定端等）。 结构的基本组成与分类： 介绍桁架、刚架、拱、悬链线等基本结构形式。深入探讨结构的静定性、静不定性概念，并建立判断结构是否具有足够约束的判据。对于静不定结构，引入虚功原理作为后续分析的理论基础。 理想化模型： 强调工程分析中理想化模型的必要性。讨论如何将复杂的实际结构简化为理想化的线弹性杆件系统，并明确各理想化假设（如忽略构件自重、忽略横截面变化等）的应用前提与适用范围。 第二章：平面刚架的平衡方程与求解 刚体平衡方程： 详述二维空间内刚体平衡的三个基本方程，并针对平面结构，着重讲解如何利用这些方程对结构进行受力分析。 静定结构的分析： 系统介绍反力计算方法，包括直接应用平衡方程法和图解法（如力矩图、剪力图的绘制）。深入探讨梁的剪力（V）和弯矩（M）的微分关系，建立描述内力沿构件分布规律的微分方程，并结合边界条件求解。 图解法精讲： 详细讲解剪力图和弯矩图的绘制技巧，特别是对于由移动荷载、均布荷载和集中力偶作用下的复杂情况的处理。强调图上各点斜率、间断点和极值的物理意义。 第二部分：材料力学基础与应力应变分析 本部分聚焦于材料内部响应的研究，为深入理解结构变形与破坏机理做准备。 第三章：杆件的轴向变形与强度 应力与应变： 引入应力（正应力、剪应力）和应变（正应变、剪应变）的定义，阐述它们是描述材料内部状态的内场量。 本构关系： 深入讨论胡克定律（Hooke's Law）在线弹性范围内的应用，引入材料的弹性模量（E）和泊松比（ν）。探讨温度应对轴向变形的影响。 强度与刚度校核： 基于许用应力设计，进行强度校核。同时，引入刚度要求，计算变形量，确保结构在工作荷载下的使用性能。讨论截面惯性矩、惯性矩、截面模量等几何性质的计算。 第四章：梁的应力与变形（弯曲理论） 纯弯与常曲率梁： 阐述弯曲时横截面上应力的分布规律，推导著名的梁的弯曲正应力公式 $sigma = My/I$。深入分析中性轴的概念及其在横截面上的位置确定。 梁的挠度计算： 运用能量法（虚功原理）和几何法（积分法、叠加法），精确计算梁的挠曲线方程和最大挠度。详细介绍如何利用位移边界条件求解积分常数。 剪应力分析： 推导梁横截面上剪应力的分布公式（Jourawski公式），分析剪切变形在梁整体变形中的相对贡献，特别关注工字形截面中腹板和翼缘的受力差异。 第五章：组合变形与应力状态分析 应力状态的转换： 引入二维应力张量，讲解莫尔圆（Mohr's Circle）在平面应力问题中的应用，用于确定主应力（最大和最小正应力）和最大剪应力。 组合载荷下的响应： 分析拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切等基本变形的叠加。对于复合受力情况，利用强度理论（如最大剪应力理论、最大变形能理论）进行危险点的失效判据判断。 薄壁结构分析： 专门讨论薄壁杆件（如薄壁管道）在扭转荷载下的内力分布，引入薄壁截面的剪流概念，计算扭转刚度。 第三部分：超静定结构的分析方法 本部分是结构力学分析的难点与核心，重点讲解如何处理约束多于平衡方程所需的结构。 第六章：位移法（力矩分配法基础） 超静定性的概念深化： 明确超静定结构分析的必要性在于求解多余约束力。 基本思想与建立求解方程： 详细介绍位移法的基本思路——先对结构进行“切割”使其成为静定结构（一次结构），然后通过施加虚位移，利用结构变形的协调条件（位移兼容性）来建立超静定方程。 挠度系数与刚度系数： 严格定义和计算结构单元（梁、刚架节点）的刚度系数和柔度系数。 超静定梁与刚架的位移法求解： 逐步推导超静定梁的位移法方程，讲解如何处理铰接端、固定端和自由端，并演示如何通过求解节点位移来反求支座反力和内力。 第七章：力法（变形几何条件法） 力法的基本原理： 介绍力法的核心——选择基本结构，利用虚功原理（或载荷互易定理）建立超静定方程。 一次结构的选择与位移计算： 讨论选择基本结构（去除多余约束）的不同策略。重点讲解如何利用乘积积分法或精确积分法计算基本结构在虚作用力作用下的位移（柔度系数）。 方程求解与内力确定： 求解关于多余约束力的线性方程组，并将反求得到的支座反力施加到原结构上，通过静力平衡方程求得所有内力。 第八章：能量原理与广义应用 单位力法与虚功原理： 深入探讨虚功原理在求解位移和内力中的普适性，并将其与单位力法进行对比，明确两者的适用场景。 卡氏定理（Castigliano's Theorem）： 详细介绍卡氏第一定理（对位移的求导）和第二定理（对力的求导），强调其在求解超静定结构中特定点位移或力的便捷性。 结构动力学初步： 简要引入结构的自由振动概念，推导单自由度体系的运动微分方程，并讨论结构固有频率和振型的重要性。 第四部分：工程实例与高级主题 第九章：拱、桁架与框架的分析 桁架结构分析： 介绍节点荷载下的桁架内力计算方法（节点法与截面法）。讨论静定与静不定桁架的判断。 拱结构分析： 重点分析三铰拱的受力特性。讨论在水平推力作用下，拱结构内力（弯矩、剪力、轴力）的分布规律，以及拱对水平荷载的抵抗能力。 框架结构的整体稳定性： 初步介绍欧拉公式，讨论细长杆件在轴向压力下的失稳问题，区分屈曲与强度破坏。 第十章：截面几何性质与工程设计考量 转动惯量与面积矩： 详细讲解关于截面几何性质的计算，包括平行轴定理和转轴定理在复杂截面分析中的应用。 应力集中与疲劳： 讨论构件上几何突变处（如孔洞、阶梯截面）的应力集中现象，引入应力集中系数。简要介绍材料的疲劳极限与寿命评估的基本概念。 本书在理论推导后，均配有大量的工程算例，确保读者能够将抽象的数学模型准确地转化为解决实际工程问题的有效工具。重点强调对结构受力机理的物理图像理解，而非单纯的公式套用。

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这本书在“应用”这个层面上，做得比我预期的要出色得多，但这恰恰是我认为它可以改进的地方。基础理论部分无疑是扎实的，从静电场到时域电磁感应，逻辑链条非常完整。但当我翻到讨论电磁兼容性（EMC）和电磁辐射（EMI）的章节时，我发现这些应用实例，虽然紧扣实际工程问题，但大多停留在“现象描述”和“初步分析”的层面，缺乏更深入的仿真验证或具体设计参数的指导。例如，在分析PCB板上的串扰问题时，书中给出的耦合模型相对理想化，并没有充分考虑到现代高速电路中信号完整性所面临的各种非线性、高频效应和封装效应。我希望作者能在这些前沿的应用领域，增加更多的案例研究，比如如何利用有限元法（FEM）或矩量法（MoM）去优化天线设计，或者如何通过数值方法解决复杂的屏蔽设计问题。目前看来，它更像是一本优秀的理论基石，而“应用”部分更像是理论的简单延伸，而非独立、深入的工程手册。

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不得不提的是，这本书的习题设置，简直是为“自虐型”学习者量身定制的。每章末尾的练习题难度跨度极大，从基础概念的检验，到需要综合运用前后多个章节知识点的复杂推导，应有尽有。很多题目光是理解题意就需要半小时，更别提解题过程了。对于我这种希望通过大量实战来巩固知识的工科生来说，这些习题集无疑是无价之宝，它们强迫我跳出教材的既有框架去思考问题。然而，伴随这种深度而来的是极度缺乏的参考答案或解题思路。只有少数几个基础题附带了最终结果，这使得我们这些自学者在遇到卡壳的地方时，很难判断自己是哪个环节出了错。这种“只教你怎么挖井，但不告诉你水在哪”的教学风格，虽然培养了独立解决问题的能力，但也极大地拖慢了学习进度，尤其是在时间紧张的备考阶段，这一点确实让人感到沮丧和无助。

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这本书的语言风格，给我的感觉是极其严谨、不苟言笑的“老派”学者笔法。它几乎没有使用任何口语化的表达或生动的类比来引导读者进入复杂的概念。它假设读者已经具备了扎实的数学基础和极强的逻辑推理能力。这种风格的优势在于，它保证了信息的精确性和无歧义性，每一个定义和公式的引入都像是经过千锤百炼的打磨。例如，在讨论电磁波的衰减常数时，作者对虚部和实部的物理意义的界定，精确到了小数点后几位都能体现出其严谨性。但缺点也十分明显：对于初次接触电磁学的学生来说，这种纯粹的、冷峻的数学表达很容易造成阅读疲劳，并且难以在脑海中构建起一个立体的、动态的电磁场图像。我常常需要停下来，反复阅读一句话，试图去“感受”它背后的物理实在，而不是仅仅理解其数学形式。它更适合作为一本参考书或在有优秀导师指导下的课堂用书，而不是一本能激发初学者兴趣的入门读物。

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读完《工程电磁场基础与应用》后，我的第一感受是，这是一本极其“厚重”的书。这里的厚重不仅仅是指纸张的物理重量，更是指其知识体系的庞大和严谨。它不像某些为了迎合教学进度的教材那样，只是蜻蜓点水般地介绍基本概念，而是真正将电磁场理论的底层逻辑给挖掘出来了。比如在讲解坡印廷定理时，作者没有满足于仅仅展示能量守恒的公式，而是花了整整一个章节来讨论能量流动的方向性、耗散过程以及其在不同电磁系统中的具体表现，这对于设计高效率的射频电路至关重要。然而，这本书的排版和图示设计，略显陈旧，部分示意图的清晰度，尤其是在处理复杂三维场的矢量投影时，确实不如当下流行的数字化教材那么直观。我经常需要在草稿纸上自己重新绘制辅助图形，才能将书中的抽象描述具体化。这种需要读者投入大量主动思考和重新构建视觉模型的学习过程，虽然辛苦，但也确实锻炼了我的空间想象能力。

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这本《工程电磁场基础与应用》真是让人又爱又恨。刚翻开前几章，那种对麦克斯韦方程组的详尽推导和深入浅出的讲解，简直让人茅塞顿开。特别是对于那些晦涩难懂的边界条件处理，作者竟然能用非常直观的物理图像来辅助理解，这在很多经典教材里都是难以见到的。我记得有一章专门讲了波导管中的模态分析，书里不仅给出了严格的数学推导，还配有大量的工程实例，比如微波炉的磁控管设计中的应用，这让我深刻体会到理论与实践的紧密结合。但是，当我进入到更高阶的非均匀介质和散射理论部分时，难度陡然上升。虽然作者力图保持讲解的清晰度，但涉及到的张量分析和复变函数工具，对于基础不够扎实的读者来说，仍然是一个不小的挑战。我花了大量时间去查阅其他参考资料来补充那些我理解得不够透彻的数学背景。总的来说，它是一本非常优秀的进阶教材，但对于初学者，可能需要先做好心理准备，或者配合其他入门读物一起使用。它的深度和广度无疑是它的优点，但这种深度也带来了相当的阅读门槛。

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