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页数:266

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出版时间:2004-8

价格:23.00元

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isbn号码:9787562920250

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• 建筑力学
• 结构力学
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• 土木工程
• 力学
• 材料力学
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• 建筑结构
• 工程力学
• 岩土力学

《材料的奥秘：从微观到宏观的物质世界探索》 内容简介： 《材料的奥秘：从微观到宏观的物质世界探索》是一本旨在揭示物质构成、性质及其在自然与人类活动中扮演角色的科普读物。本书并非讲述工程结构受力分析的《建筑力学》，而是将视野聚焦于构成我们世界万事万物的“材料”本身。从原子、分子的微观尺度，到宏观的日常物品和自然景观，本书将带领读者进行一次深入而引人入胜的物质世界探索之旅。 第一章：物质的基石——原子与分子 本书开篇，我们将从最基本的层面——原子与分子——展开。读者将了解到构成物质的基本单元是什么，它们是如何组合形成各种元素和化合物的。我们将简要介绍原子的结构，电子、质子和中子的作用，以及它们如何决定元素的性质。随后，我们将深入探讨化学键的形成，理解离子键、共价键和金属键如何将原子紧密地连接在一起，形成稳定性各异的分子结构。通过生动形象的比喻和图示，我们将解释为何水具有独特的流动性，为何钻石坚硬无比，为何金属可以导电，这些都源于原子之间相互作用的微妙方式。本章还将触及同素异形体和同分异构体的概念，揭示为何相同原子组成的物质，在排列方式不同时会展现出截然不同的物理和化学性质。 第二章：物质的形态——固、液、气与等离子体 在理解了构成物质的基本单元后，我们将转向物质的三种（以及第四种）基本形态：固体、液体、气体和等离子体。本书将详细阐述这四种状态的宏观特征，如体积的固定性、形状的可塑性以及分子间的相互作用力强度。我们将解释为何在不同的温度和压力条件下，同一种物质会呈现出不同的状态，例如水的固态（冰）、液态（水）和气态（水蒸气）。本书将深入分析固体内部的晶体结构和非晶体结构，解释它们的区别以及对材料硬度、延展性等性质的影响。对于液体，我们将探讨其黏度、表面张力等特性，并解释为何油和水不能轻易混合。气体部分，我们将介绍理想气体定律，并解释其在日常生活中的应用，如气球的充气和内燃机的燃烧过程。最后，我们将触及等离子体，解释这种“物质的第四态”在宇宙中的普遍性，如恒星的发光和闪电的形成。 第三章：金属的魅力 金属，作为人类文明发展的重要推动者，在本章将占据重要地位。我们将从金属原子独特的电子结构出发，解释其优良的导电性、导热性、延展性和金属光泽。本书将介绍不同种类的金属及其合金，如纯铁、钢（铁碳合金）、铜、铝、钛等，并阐述它们的典型用途。我们将深入探讨金属的热处理工艺，如退火、淬火、回火等，解释这些工艺如何改变金属的微观结构，从而优化其力学性能，例如提高钢的强度和韧性。本书还将介绍金属的腐蚀现象，如铁的生锈，并探讨防止金属腐蚀的方法，如电镀、涂层和合金化。读者将了解到，我们身边的无数工具、设备、建筑构件，乃至电子产品，都离不开金属材料的贡献。 第四章：陶瓷与玻璃的坚韧 陶瓷和玻璃，同样是人类历史上悠久的材料家族。本章将带领读者走进陶瓷和玻璃的世界。我们将解释它们的组成，主要以氧化物、氮化物、碳化物等无机化合物为主，并阐述其高温烧结的形成过程。本书将重点介绍陶瓷材料的优点，如优异的耐高温性、耐腐蚀性、高硬度和良好的绝缘性，并探讨其在餐具、耐火材料、电子元件、医疗器械等领域的广泛应用。对于玻璃，我们将解释其“过冷液体”的本质，并介绍不同种类玻璃的特性，如普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃等。我们将探讨玻璃的脆性及其改善方法，以及玻璃在建筑、光学、显示技术等方面的不可替代性。 第五章：聚合物的无限可能 进入现代社会，聚合物（即塑料、橡胶、纤维等）扮演着越来越重要的角色。本章将系统介绍聚合物的结构，从单体到长链高分子的形成过程。我们将区分天然聚合物（如纤维素、蛋白质）和合成聚合物（如聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯等），并解释它们的分子结构如何决定其宏观性质，如柔韧性、弹性和强度。本书将详细介绍不同类型聚合物的加工方法，如注塑、挤出、吹塑等，以及它们如何被塑造成各种形态。我们将探讨聚合物的改性技术，例如通过添加增塑剂、增强材料来改善其性能，使其能够满足更广泛的应用需求。本书还将关注聚合物的可持续性问题，包括可回收利用和生物降解聚合物的最新进展。 第六章：复合材料的优势 为了克服单一材料的局限性，复合材料应运而生。本章将深入介绍复合材料的概念，即由两种或多种不同性质的材料组合而成，以获得比各组分材料更优异的整体性能。本书将重点介绍纤维增强聚合物（FRP），如碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料，解释其高强度、轻质的特点，以及它们在航空航天、汽车、体育器材等领域的革命性应用。我们还将探讨其他类型的复合材料，如颗粒增强复合材料、层状复合材料等。通过对复合材料的介绍，读者将理解材料科学如何通过巧妙的组合，实现性能上的飞跃，创造出前所未有的功能性材料。 第七章：纳米材料——微观世界的奇迹 随着科学技术的飞速发展，我们已经能够操纵微观尺度上的原子和分子，创造出具有独特性能的纳米材料。本章将带领读者进入神奇的纳米世界。我们将解释什么是纳米材料，以及在纳米尺度下，物质的性质会发生怎样的变化，例如量子尺寸效应和表面效应。本书将介绍一些典型的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线、石墨烯、碳纳米管等，并阐述它们在催化、电子、医药、能源等领域的潜在应用。我们将探讨纳米材料的制备方法和表征技术，并展望其未来发展前景。 第八章：材料的生命周期与可持续性 本书的最后一章，我们将目光从材料本身转向其整个生命周期以及与环境的关系。我们将探讨材料的开采、加工、使用、回收和废弃过程，以及这些过程对环境可能产生的影响。本书将强调可持续材料开发的重要性，包括开发可再生材料、易于回收的材料以及低能耗的生产工艺。我们将介绍一些环保材料的实例，并讨论循环经济模式在材料领域中的应用。通过这一章，我们希望读者能够更全面地认识材料的价值，并在日常生活中做出更负责任的材料选择，为构建一个可持续发展的社会贡献力量。 《材料的奥秘：从微观到宏观的物质世界探索》将以清晰的逻辑、丰富的实例、生动的语言，为读者构建一幅关于物质世界的全景图。它旨在激发读者对科学的好奇心，增进对我们所处世界物质构成的理解，并认识到材料在现代社会中的重要作用。本书适合对科学、技术和物质世界充满兴趣的广大读者，无论是否有专业背景，都能从中获得知识的启迪和阅读的乐趣。

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这本书给我的感觉，就像是走进了一个布满精密仪器的老式实验室，充满了严谨的学术气息和对细节的苛求。它的理论推导部分，堪称教科书级别的典范，每一个符号的引入、每一个公式的变换，都有着无可辩驳的数学逻辑支撑。我特别欣赏作者在处理“材料非线性”和“几何非线性”这两个棘手问题时的处理方式。他没有回避这些复杂性，而是用一种非常清晰的层次结构将其拆解开来。比如，在介绍塑性铰形成时，作者并没有直接给出应力-应变曲线的简化模型，而是通过对单元受力状态的微积分分析，逐步逼近最终的屈服条件，这种“层层剥笋”的教学方法，让原本混沌的非线性概念变得条理分明。读这本书的时候，我发现自己需要放慢阅读速度，经常需要停下来，在草稿纸上跟着作者重新画一遍受力图，重新验算一遍平衡方程。这是一种“沉浸式”的学习体验，它强迫你动脑，而不是被动接受。这本书更像是位经验丰富的老教授在耳边低语，指导你如何构建自己严密的力学思维大厦，而不是快速帮你搭建一个临时框架。

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对于我这个偏向于建筑设计而非纯粹结构专业的学生来说，这本书的价值体现在它极大地拓宽了我的“结构想象力”。以往我对力学总是停留在“能算出来”的层面，但这本书里关于预应力结构和空间结构（如薄壳和索膜结构）的介绍，彻底颠覆了我的设计边界。作者在阐述这些先进结构时，极少使用学院派的冗长描述，而是大量采用简洁明了的几何可视化描述。比如，在解析悬链线和抛物线在拱结构中的应用时，配图的精确度极高，让人一眼就能领悟到形态与力的完美统一。这本书的行文流畅度在专业书籍中算是上乘，它很少出现那种为了堆砌知识点而硬生生插入的章节，所有内容都像是围绕着“如何更高效、更安全地利用材料”这个核心目标展开的。唯一让我感到费力的是，由于涉及到大量的工程规范和行业标准引用，有些部分需要读者具备一定的实践背景才能完全理解其深层含义，但瑕不掩瑜，它无疑是指导结构设计美学的绝佳参考书。

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这本《结构力学》的书，说实话，当初拿到手的时候，心里是有些打鼓的。毕竟这门课在我的学习生涯里一直是个“拦路虎”，各种受力分析、弯矩图、剪力图，一堆希腊字母和公式堆砌在一起，看着就头大。不过这本书的排版和图示设计倒是挺让人眼前一亮的，不像有些教科书那样死板得像字典一样。它在介绍基本概念时，会用很多生动的工程实例来辅助说明，比如一座宏伟的大桥，或者一个精巧的屋架是如何通过力学原理支撑起来的。这瞬间就让抽象的理论有了具象的载体，感觉自己不是在啃枯燥的理论，而是在学习如何“建造”和“守护”这些庞然大物。特别是关于材料力学和结构稳定性的章节，作者似乎很懂得读者的困惑点，总能提前预判到我们可能在哪个环节卡壳，然后用清晰的逻辑链条把思路捋顺。我尤其喜欢它对“虚功原理”那种由浅入深的讲解方式，没有直接抛出复杂的数学推导，而是先从能量守恒的角度去感性认识，这极大地降低了初学者的畏惧感。虽然某些高阶的数值分析部分我还需要反复研读，但整体来看，它确实提供了一条比较平坦的学习路径，让原本感觉遥不可及的力学世界变得触手可及，至少我现在敢在面对复杂的静定结构分析时，多出几分自信了。

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拿到这本厚厚的《结构力学》，第一感觉是它的内容广度和深度都远超我的预期。我原本以为它会集中在经典梁板受力分析上，但翻开目录才发现，它对动力学影响和地震工程基础也有涉猎，这对于我们这些希望未来能接触到更前沿、更复杂结构设计的人来说，无疑是巨大的加分项。这本书的叙事风格非常老派且严谨，用词精准到每一个副词都似乎经过了千锤百炼，少了些许现代教材的轻快，却多了几分学术殿堂的庄重感。对于那些已经有一定基础的读者，这本书的价值就体现出来了——它提供的不是“怎么做”的步骤指导，而是“为什么是这样”的底层逻辑支撑。例如，在讨论位移计算时，它详尽地阐述了影响函数和叠加原理的数学本质，而不是简单地罗列公式。我花费了大量时间去理解其中关于“结构体系选择”那一章的论述，它跳出了纯粹的计算范畴，探讨了不同结构形式在特定环境下的适应性与经济性权衡，这已经是偏向于结构工程师的决策层面了。唯一的遗憾是，由于内容过于精炼，一些复杂的例题缺乏详细的解题步骤，更像是留给读者的思考题，对于基础薄弱者来说，可能需要搭配其他辅导材料才能完全消化。

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这是一本需要“耐心”去品读的书。它的语言风格偏向于一种冷静的、带有历史厚重感的学术论述，字里行间透着对工程实践中无数失败与成功的总结与提炼。这本书的独特之处在于，它非常重视对“结构概念”的培养，而非仅仅停留在公式的罗列上。比如，在讲解超静定结构求解时，作者没有直接堆砌刚度法或力矩分配法，而是花费了整整一章篇幅来讨论“结构的不变性与冗余度”，这从根本上解释了为什么我们需要这些复杂的计算方法，以及在实际工程中，结构冗余度对安全性的影响有多么关键。我发现，这本书在处理稳定性和屈曲问题时尤为出色，它将欧拉公式的推导与实际塔架失稳的案例相结合，使得理论的可靠性得到了极强的印证。阅读过程中，我感觉自己不仅仅是在学习一个学科，更是在学习一种严谨的工程师思维模式——即在任何复杂情况下，都要回归到最基本的平衡、相容和本构关系上去寻找答案。这本书无疑是结构力学领域内一部值得反复查阅的“工具箱”，它提供的知识深度足以支撑从业者应对绝大多数常规工程挑战。

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