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《现代工程力学基础与应用》 内容简介： 本书旨在为读者提供坚实的现代工程力学基础，并重点阐述其在土木、机械、航空航天等多个工程领域的具体应用。全书结构严谨，内容覆盖面广，理论推导详实，配合大量的工程实例，力求将抽象的力学原理与实际工程问题紧密结合。 第一部分：理论基础与分析方法 本书首先从静力学入手，系统梳理了刚体平衡的基本原理、力的概念体系以及在二维和三维空间中的平衡方程。重点讲解了约束的反力计算、复杂结构的受力分析，包括桁架、刚架的解算方法，并引入了虚功原理和最小势能原理，为后续的理论学习奠定基础。 随后深入材料力学（固体力学基础）。本部分详细介绍了描述材料内部状态的基本概念，如应力、应变的概念及其本构关系。重点讲解了线弹性材料的本构方程（胡克定律），并对各种典型应力状态下的强度、刚度进行分析。具体内容包括： 1. 一维受力分析： 轴拉伸与压缩、剪切应力、圆轴扭转。详细分析了截面上的应力分布规律，并讨论了材料在静力荷载下的屈服与破坏准则，如冯·米塞斯准则和特雷斯卡准则。 2. 平面应力与平面应变： 运用莫尔圆方法，对任意方向上的应力状态进行转换，清晰展示了最大主应力与最小主应力的物理意义。 3. 梁的弯曲理论： 深入探讨了梁内力（剪力、弯矩）的计算方法、应力与变形的微分方程。重点解析了应力集中现象，并介绍了欧拉-伯努利梁理论及其适用范围。 4. 组合应力与失效分析： 分析了拉伸、剪切、弯曲、扭转组合作用下的应力状态，并引入了疲劳和蠕变的基本概念，探讨了构件在交变载荷下的寿命预测。 第二部分：动力学与振动理论 本部分将理论的深度延伸至时间域和运动学范畴。动力学部分从牛顿第二定律出发，系统阐述了质点运动学、质点组运动动力学，并扩展至刚体动力学的分析，包括刚体的平动、定轴转动和一般运动的欧拉方程。 振动力学是本部分的核心。首先介绍了单自由度系统的自由振动与受迫振动响应，包括粘性阻尼的影响。随后，系统讲解了多自由度系统的模态分析，包括质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的建立。着重介绍了特征值问题（固有频率和振型）的求解方法。此外，还包含了对随机激励下的振动分析以及结构耗能减振技术的基本原理。 第三部分：工程应用与数值方法 理论知识必须服务于工程实践。本部分将前述的理论与现代工程分析工具相结合： 1. 结构动力学与抗震设计： 将动力学理论应用于土木工程和机械设备的基础设计中。讲解了地震荷载的模拟方法，并介绍了结构在动力作用下的响应分析，为提升结构安全裕度提供理论支撑。 2. 流固耦合基础： 简要介绍了流体力学与固体力学相互作用的基本概念，例如风对高层建筑的影响、水流对管道的载荷效应等，为高级阶段的专业学习打下跨学科基础。 3. 有限元方法（FEM）概述： 详细介绍了有限元分析的基本思想、单元选择（如杆单元、梁单元、板壳单元）以及刚度矩阵的组装过程。虽然不深入复杂的编程实现，但旨在让读者理解现代工程仿真软件（如ANSYS, ABAQUS）的底层计算逻辑，从而能更科学地设置边界条件、选择求解器和解读结果。 特色与目标读者： 本书的编写风格力求严谨而不失清晰，理论推导注重物理图像的构建。每一个重要概念的提出，都会紧跟着一个与现实工程高度相关的算例进行详细解析。本书适合于工程力学、土木工程、机械工程、材料科学等相关专业的高年级本科生和研究生作为教材或参考书，尤其适合于需要进行结构静力分析、模态分析和基础振动控制的工程师进行理论回顾和知识深化。阅读本书后，读者将能够独立完成复杂工程构件的应力校核、掌握结构动力响应的基本分析方法，并对采用数值方法解决工程难题具备科学的认知基础。
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