弹性力学及有限单元法

弹性力学及有限单元法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:高等教育出版社
作者:王润富
出品人:
页数:195
译者:
出版时间:2005-12
价格:23.40元
装帧:简裝本
isbn号码:9787040177695
丛书系列:
图书标签:
  • 弹性力学
  • 有限单元法
  • 结构力学
  • 数值方法
  • 工程力学
  • 力学
  • 计算力学
  • 材料力学
  • 结构分析
  • 工程
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具体描述

《弹性力学及有限单元法》根据《弹性力学课程教学基本要求》(教育部高等学校非力学类专业力学基础课程教学指导分委员会结构力学与弹性力学课程教学指导小组制定,2004),安排了下列内容:平面问题的基本理论及解答、平面问题的有限单元法以及空间问题的基本方程和一般定理的简介。

《结构工程基础:材料力学与工程实践》 本书旨在为读者提供结构工程领域不可或缺的知识基础,重点聚焦于材料力学原理在实际工程中的应用。通过深入浅出的讲解,读者将系统掌握材料在各种载荷作用下的行为规律,理解应力、应变、弹性模量等核心概念,并学会如何分析构件的受力状态和变形情况。 内容概要: 第一部分:材料力学理论基石 绪论: 介绍结构工程在现代社会中的重要性,以及材料力学作为其基础学科的地位。阐述材料力学研究的对象、方法和主要内容,为后续学习打下理论基础。 应力与应变: 详细解析内力、应力(正应力、剪应力)的概念及其计算方法。深入探讨应变(正应变、剪应变)的定义、测量与分析。重点介绍应力-应变曲线,解释材料的弹性、塑性、屈服强度、抗拉强度等关键力学性能参数。 材料的力学性能: 系统介绍各种工程材料(如钢、混凝土、木材、复合材料等)的力学性能特点,分析不同材料在结构设计中的适用性。讨论材料的各向异性、各向同性,以及应力状态和应变状态的描述。 轴向载荷作用下的杆件: 深入研究杆件在轴向拉伸或压缩作用下的应力、应变和变形。讲解圣维南原理,分析应力集中现象及其影响。学习绘制轴力图、剪力图和弯矩图,为后续梁的分析奠定基础。 扭转: 探讨圆形截面杆件在扭转载荷下的应力与变形。推导扭转剪应力公式,分析扭转刚度。介绍非圆形截面杆件的扭转问题及其近似解法。 弯曲: 这是本书的核心部分之一。详细讲解梁在横向载荷作用下的弯曲现象。推导弯曲正应力公式,分析剪应力在梁中的分布规律。学习绘制剪力图和弯矩图,并掌握截面模量、抗弯刚度等重要概念。 梁的挠度和转角: 发展梁的弯曲分析,推导梁的挠曲方程,并介绍求解梁挠曲和转角的各种方法,如积分法、载荷法(Mohr积分法)等。讨论各种支承条件和载荷形式下的梁的变形。 组合变形: 分析杆件同时承受轴向力、弯矩和剪力时的组合变形问题。学习如何叠加计算应力,判断杆件的危险点。 压杆稳定性: 探讨细长压杆在轴向压力作用下的失稳现象,引入欧拉临界力公式,分析细长杆、中等长度杆和短粗杆的稳定性问题。介绍轴屈曲和侧向屈曲的概念。 应力状态和应变状态的分析: 引入三维坐标系,深入分析任意一点的应力状态和应变状态。讲解主应力、主应变的概念,并介绍莫尔圆在二维应力状态分析中的应用。 材料的疲劳与断裂: 介绍材料在反复载荷作用下的疲劳破坏机理,讨论疲劳寿命、S-N曲线等概念。简要介绍断裂力学原理,分析材料的断裂韧性。 第二部分:工程实践中的应用与拓展 简单结构体系的分析: 将材料力学原理应用于简单的静定结构,如桁架、刚架等的受力分析。学习结构静力平衡的条件。 工程材料的选择与应用: 结合实际工程案例,讨论不同材料在桥梁、建筑、机械等领域的选择依据,以及材料性能对结构设计的影响。 应力集中的实际影响: 通过具体工程实例,阐述开孔、缺口等结构不连续性引起的应力集中问题,以及如何通过结构优化设计来减小其不利影响。 工程设计的考量: 引入安全系数、设计准则等概念,将材料力学计算结果转化为满足工程要求的实际设计参数。强调设计中的经济性、可靠性和可行性。 实验与测试方法: 简要介绍材料力学性能的实验测试方法,如拉伸试验、弯曲试验等,使读者了解理论计算与实际测量之间的联系。 本书的编写风格力求严谨而易懂,每章都配有丰富的例题和习题,帮助读者巩固所学知识,并能独立解决实际工程问题。通过对本书的学习,读者将能够深刻理解材料在各种工程条件下的行为,并能将这些理论知识有效地应用于土木工程、机械工程、航空航天等多个工程领域,为未来从事更复杂的结构分析和设计打下坚实的基础。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的语言风格非常独特,既有学术的严谨,又不失轻松的趣味性。作者在讲解过程中,经常会穿插一些生动的比喻和形象的描述,让枯燥的理论知识变得更加易懂和有趣。例如,在讲解应力集中时,作者并没有仅仅给出数学公式,而是用一个“水流经过障碍物时速度会加快”的比喻,来形象地说明应力在几何突变处是如何集中的。这种方式极大地激发了我的学习兴趣,让我能够更深入地理解这些概念。即使在处理一些比较复杂的数学推导时,作者也会尽量使用清晰、简洁的语言来解释每一步的逻辑,避免使用过于晦涩的术语。我特别欣赏作者在反思和总结部分,他们会引导读者思考,在实际工程设计中,我们应该如何选择合适的模型和方法来解决问题。这种互动式的学习方式,让我感觉自己不仅仅是在阅读一本教材,而是在和一位经验丰富的老师进行交流。这本书的排版也非常出色,清晰的字体、合理的行距,以及恰到好处的图表,都为阅读提供了良好的体验。我尤其喜欢书中对公式的标注和对关键概念的强调,这些细节都体现了作者的用心。总而言之,这本书的语言风格和表达方式,都让我在学习过程中感到非常愉悦和有收获,它不仅仅是一本专业书籍,更是一本能够引发思考和激发兴趣的读物。

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这本书给我最大的启发在于它对“理解”的重视。很多教材往往注重公式的推导和结果的呈现,而忽略了概念的由来和背后的物理意义。然而,这本书的作者却将“为什么”和“如何”放在了非常重要的位置。在讲解弹性力学时,作者不会仅仅告诉你应力-应变关系是什么,而是会追溯到材料的微观结构,解释应力是如何在原子层面上传递的,以及应变是如何反映原子间距的变化。这种深度的挖掘,让我对材料的力学行为有了更本质的理解。在有限单元法部分,作者也同样注重对原理的阐释。他们会详细解释有限单元法的基本假设,以及这些假设是如何影响计算结果的。例如,在讲解单元的插值函数时,作者会讨论不同插值函数的优缺点,以及它们对计算精度的影响。作者还花了大量篇幅来讨论误差的来源,以及如何通过优化网格、提高单元阶次等方法来减小误差。这种对“理解”的追求,让我对有限单元法的掌握不仅仅停留在“会用”的层面,而是能够“理解”其工作原理。我尤其喜欢书中关于“建模”的讨论,作者会引导读者思考,在实际工程问题中,我们应该如何抽象和简化问题,才能得到一个合适的有限元模型。这种批判性的思维方式,让我对工程分析有了更深刻的认识。总而言之,这本书不仅仅是传授知识,更是培养了我一种深入思考和探究问题的能力,这对于我未来的学习和工作都将大有裨益。

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这本书的另一个亮点在于其数学的严谨性和清晰度。虽然我对数学并非顶尖,但在学习过程中,我发现作者在数学推导方面做得非常到位,每一个公式的推导过程都非常详细,并且注重解释公式背后的物理含义。例如,在讲解张量分析时,作者并没有简单地罗列张量的定义和运算规则,而是通过对向量和矩阵的推广,来解释张量是如何能够更全面地描述物理量在空间中的分布和变化。我特别喜欢作者在推导应力-应变本构关系时,对柯西应力张量和线性弹性本构关系的讲解。他们通过引入弹性常数矩阵,清晰地展示了材料的各向同性以及应力和应变之间的线性关系。即使在涉及一些比较复杂的数学概念,比如微分方程的求解时,作者也会提供多种求解方法,并对每种方法的优缺点进行分析,让我能够根据实际情况选择最合适的方法。在有限单元法部分,作者对变分原理的讲解也让我印象深刻。他们从能量守恒的角度出发,推导出了求解问题的弱形式,然后以此为基础,构建了有限单元法的基本方程。这种从物理原理出发的推导方式,比直接给出数学公式更能让我理解其中的逻辑。我尤其欣赏作者在处理边界条件和载荷时,对各种数学方法的应用,比如狄利克雷边界条件和诺依曼边界条件的具体实现方式。总而言之,这本书在数学处理方面做得非常出色,它不仅提供了严谨的数学推导,更重要的是,它帮助我理解了这些数学工具是如何服务于物理问题的求解的,这让我对数学在工程中的应用有了更深的认识。

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从内容编排的角度来看,这本书的逻辑性非常强,章节之间的过渡自然流畅。作者在介绍完弹性力学的基本概念后,并没有急于进入有限单元法,而是先花了一部分时间来介绍材料的强度理论和失效准则。我之前一直对这些理论感到模糊,不知道它们具体是做什么用的,但在这本书的讲解下,我才明白它们是评估材料在复杂应力状态下是否会发生屈服或断裂的关键。作者通过分析不同的强度理论,比如米塞斯屈服准则和莫尔-库仑屈服准则,让我能够理解不同材料在不同加载条件下的失效机制。在引入有限单元法之前,作者还花了大量篇幅来介绍数值分析方法的基础,比如数值积分、插值函数等。这些预备知识为后续的有限单元法讲解打下了坚实的基础,让我不会在学习过程中感到生涩。进入有限单元法章节后,作者的讲解更是井井有条。他们先从最简单的单元类型,比如杆单元和梁单元开始,逐步过渡到更复杂的二维和三维单元。每个单元的推导都遵循着相似的逻辑:定义单元的几何形状、选择单元的插值函数、推导单元的刚度矩阵、以及计算单元的载荷向量。这种一致性的讲解方式,让我能够更快地掌握不同单元的特点和计算方法。此外,作者在介绍算法时,还穿插了一些关于算法稳定性和收敛性的讨论,这对于理解数值计算的可靠性非常重要。总而言之,这本书的章节安排非常合理,内容循序渐进,让我能够在一个清晰的逻辑框架下,逐步掌握弹性力学和有限单元法的知识。

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这本书的整体设计和细节处理都非常到位,为读者提供了一个非常舒适的学习体验。首先,本书的装帧精美,纸张的质感很好,阅读起来不会反光,字迹清晰,印刷质量上乘。其次,章节的划分和标题设置都非常合理,让我能够很方便地找到所需的信息。每章的开头都会有一个简要的概述,介绍本章的主要内容和学习目标,这有助于我提前了解学习方向。在正文部分,公式的排版清晰规范,关键概念和术语都会有明确的定义和解释,并且在需要的时候,会有脚注或旁注来补充说明。书中还使用了大量的图表和示意图,这些图表都非常清晰、直观,能够有效地辅助理解抽象的概念。我特别欣赏书中对一些复杂公式的处理,作者会将其分解成几个步骤进行推导,并且在推导过程中,会详细解释每一步的含义。此外,书中还提供了丰富的习题,这些习题的难度和类型都比较多样,能够很好地检验学习效果,并且很多习题都附有解答或提示,这为我提供了及时的反馈。我个人非常喜欢书中在某些章节末尾设置的“思考题”或“拓展阅读”部分,这些内容能够激发我的进一步思考,并且为我提供了进一步学习的途径。总而言之,这本书在设计和细节处理方面都体现了作者的专业和用心,它为读者提供了一个非常优良的学习环境,让我在学习过程中能够更加专注和投入。

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这本书的开篇给我留下了深刻的印象,它以一种非常引人入胜的方式介绍了材料力学的基础概念。我一直对工程学抱有浓厚的兴趣,但之前的接触总是停留在比较肤浅的层面。然而,这本书的作者显然拥有深厚的功底和独特的教学方法,他们没有直接抛出复杂的公式和定理,而是从生活中常见的现象入手,比如桥梁的晃动、弹簧的伸缩,然后巧妙地引出应力、应变、弹性模量等核心概念。这种从宏观到微观的过渡非常自然,让我这个初学者也能很快理解这些抽象的物理量代表的实际意义。更重要的是,作者在讲解过程中,非常注重概念的物理内涵,而不是简单地罗列数学推导。他们会用生动的比喻来解释应力是如何在材料内部分布的,以及应变是如何反映材料形变的程度的。我特别喜欢其中关于泊松比的讲解,作者通过一个简单的拉伸实验,不仅展示了材料在单向受力时会发生横向收缩的现象,还深入浅出地解释了泊松比这个系数的物理意义,以及它在工程设计中的重要性。这本书并没有止步于概念的介绍,而是紧接着引入了应力-应变曲线,这是一个非常关键的图示,它直观地展示了材料在不同应力下的响应。作者花了大量的篇幅来分析各种典型材料的应力-应变曲线,包括线性弹性材料、塑性材料,甚至还有一些更复杂的非线性材料。我之前一直对这些曲线感到困惑,总觉得它们只是冷冰冰的图表,但通过这本书的讲解,我才真正理解了它们背后所蕴含的物理规律。作者还提到了应力状态和主应力,这些概念虽然听起来比较专业,但在作者的引导下,我发现它们是理解材料在复杂受力情况下的行为的关键。总而言之,这本书为我打开了弹性力学的大门,让我对这个学科产生了前所未有的兴趣和信心,它的逻辑严谨、内容详实,并且充满启发性,让我对接下来的学习充满了期待。

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我原本以为这本书的内容会比较偏理论,但实际上它在实际应用方面的侧重点也做得相当出色。作者并没有仅仅停留在概念和理论的讲解,而是非常注重这些知识如何被应用于解决实际工程问题。在弹性力学部分,作者举了许多具体的例子,比如如何计算一个承受集中载荷的梁的应力分布,如何分析一个有孔板的应力集中现象,以及如何评估一个复杂结构件在不同载荷下的变形情况。这些例子都非常贴近工程实际,让我能够将书本上的理论知识与我所熟悉的工程场景联系起来。作者在介绍计算方法时,也总是会引导读者思考,在实际设计中,我们应该如何选择合适的材料,如何优化结构的形状,以达到最佳的性能。在有限单元法部分,作者更是花了大量的篇幅来介绍如何使用软件进行建模和分析。虽然书中没有直接给出具体的软件操作步骤,但作者通过对数值模拟结果的解读,教会了我如何判断计算结果的可靠性,如何识别可能出现的误差,以及如何根据模拟结果来指导实际的工程设计。我尤其欣赏作者对数值模拟结果的讨论,他们会分析在不同网格划分密度下,计算结果的变化趋势,以及如何通过网格优化来提高计算精度。这本书还提到了高阶单元和自适应网格技术,这些都是在实际工程计算中非常重要的技术,作者的介绍让我对这些技术有了初步的了解。总而言之,这本书在理论深度和实践应用之间找到了一个很好的平衡点,它不仅传授了知识,更培养了读者的工程思维,让我觉得这是一本非常有价值的学习资源。

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这本书的另一个优点在于它对“基础”的强调。很多后续的学习和研究,都离不开扎实的基础知识。作者在讲解弹性力学时,从最基本的概念,比如位移、速度、加速度开始,然后逐步深入到应力、应变、本构关系等核心概念。这些基础知识的讲解都非常透彻,并且注重概念之间的联系,让我能够构建一个完整的知识体系。在有限单元法部分,作者也同样强调了基础的重要性。他们从数值积分、插值函数、高斯求积等基本数值方法开始,逐步过渡到有限元法的核心内容。这些基础知识的讲解都非常清晰,并且通过大量的例子来帮助理解,让我不会在学习过程中感到迷茫。我特别欣赏作者在引入有限单元法的过程中,对“变分原理”的讲解。虽然变分原理本身比较抽象,但作者通过一些简单的物理问题,比如最小势能原理,来解释变分原理在有限元法中的应用。这种从原理出发的讲解方式,让我能够更深刻地理解有限单元法的数学基础。这本书还对线性代数和微积分在弹性力学和有限单元法中的应用进行了回顾和讲解,这些数学基础的巩固,为我后续的学习提供了强大的支持。总而言之,这本书在基础知识的传授方面做得非常出色,它为我打下了坚实的基础,让我能够更有信心地去探索更深入的知识。

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这本书在有限单元法部分的阐述,可以说是颠覆了我之前对数值计算方法的认知。我一直认为有限单元法是一门非常高深且难以掌握的技术,很多相关的书籍都充斥着复杂的数学公式和抽象的理论推导,让人望而生畏。然而,这本书的作者却以一种非常清晰、系统的方式,将有限单元法的核心思想娓娓道来。他们首先从问题的离散化入手,解释了为何我们需要将连续的物理域分割成一个个小的、有限的单元。这个过程的设计非常巧妙,作者没有直接跳到单元的形函数和插值,而是从最简单的几何形状,比如直线段和三角形,开始介绍如何近似描述单元内的物理量。我尤其欣赏作者对单元形函数选择的讨论,他们解释了不同阶次的形函数如何影响计算的精度,以及如何权衡计算量和求解质量。更让我印象深刻的是,作者在讲解刚度矩阵时,并没有直接给出其计算公式,而是通过一个简单的弹簧单元的受力分析,推导出了弹簧的刚度矩阵,然后以此为基础,逐步引申到杆单元、梁单元等更复杂的单元。这个过程非常符合人类的学习规律,循序渐进,让我能够理解每一个步骤背后的物理和数学原理。这本书还详细介绍了组装整体刚度矩阵的过程,以及如何施加边界条件和载荷。作者的讲解不仅限于理论,还结合了大量的图示和算例,让我能够直观地理解这些抽象的矩阵运算是如何反映物理世界的。我特别喜欢作者对有限单元法求解流程的梳理,从单元建模、单元刚度矩阵建立、整体刚度矩阵组装,到施加边界条件、求解线性方程组,最后计算内力。整个流程清晰明了,让我对有限单元法的应用有了全面的认识。这本书的优点在于,它不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的老师,能够耐心地指导你一步一步地掌握这门复杂的技术。

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这本书在案例分析方面做得非常出色,通过一个个精心挑选的案例,将理论知识与实际工程问题紧密结合。作者并没有选择一些过于简单或过于复杂的案例,而是选择了那些能够充分展现弹性力学和有限单元法应用价值的典型问题。例如,在弹性力学部分,书中详细分析了一个承受弯曲载荷的悬臂梁的应力分布,以及一个带有圆形孔的平板在受拉载荷下的应力集中情况。这些案例都配有详细的计算过程和结果分析,让我能够直观地看到理论是如何应用于实际的。在有限单元法部分,案例分析更是丰富多样。书中不仅介绍了如何分析一个简单的二维结构件的受力情况,还展示了如何分析一个复杂的三维结构的模态分析和瞬态响应。每个案例的分析都力求详尽,从模型的建立、网格的划分,到边界条件的施加、载荷的定义,再到结果的解读和优化,都进行了详细的说明。我特别欣赏作者对案例结果的讨论,他们会分析在不同加载条件或几何参数下,计算结果的变化趋势,并给出工程上的解释。这种深入的案例分析,让我不仅学会了如何运用有限单元法,更重要的是,我学会了如何根据工程实际情况来选择合适的模型和方法。总而言之,这本书通过丰富的案例分析,为我提供了一个宝贵的学习平台,让我能够将理论知识转化为解决实际问题的能力。

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