水运基础设施发展论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:刘伟

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页数:0

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价格:26.00元

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isbn号码:9787563213184

丛书系列:

图书标签:

• 水运
• 基础设施
• 港口
• 航道
• 内河航运
• 物流
• 交通运输
• 区域发展
• 经济学
• 政策研究

现代工程力学基础与应用 本书聚焦于现代工程力学领域的前沿理论、经典方法及其在实际工程问题中的综合应用。 本书旨在为理工科高年级本科生、研究生以及从事工程设计、研究与规划的工程师提供一本系统、深入且具有实践指导意义的参考读物。 全书内容涵盖了理论力学的严谨推导、材料力学的本构关系深入剖析、结构力学的矩阵分析方法，以及断裂力学、疲劳分析等现代固体力学分支的核心知识。我们力求在保证理论深度和准确性的同时，强化工程实践导向，确保所介绍的分析工具能够有效地服务于复杂工程结构的安全性评估与优化设计。 --- 第一部分：理论力学的深化与扩展（Foundations of Theoretical Mechanics） 本部分对经典牛顿力学进行系统回顾和深化，重点引入分析力学（Analytical Mechanics）的视角，为后续复杂系统建模奠定理论基础。 第一章：质点动力学的高级主题 本章从拉格朗日（Lagrangian）和哈密顿（Hamiltonian）力学的角度重构刚体运动方程。详细阐述了变分原理在动力学中的应用，包括最小作用量原理的物理意义和数学表达。特别关注了保守系统和非保守系统中的能量守恒与耗散分析。引入了欧拉-泊松方程在描述陀螺运动中的应用，并讨论了非惯性参考系下运动的修正项（如科里奥利力、离心力）在高速旋转结构分析中的精确处理方法。 第二章：刚体动力学与进动分析 深入探讨了绕定点旋转刚体的动力学问题，重点分析了雅可比椭圆和李雅普诺夫稳定性分析在描述复杂刚体运动中的作用。对刚体转动惯量张量进行了详细的特征值分解，并结合实验测量技术，讲解了如何通过实验数据反演出结构的惯性特性。本章包含大量关于进动、章动问题的精确解法，这些是航天器姿态控制和精密机械设计中的关键环节。 第三章：连续介质力学的拓扑基础 本章将力学概念提升至场论高度，从张量分析的角度定义应力场和应变场。详细讲解了柯西应力张量、格林-拉格朗日应变张量和阿耳曼斯克应变张量之间的区别与适用场景。重点阐述了连续介质的本构关系是如何通过引入对称性公理和能量耗散限制来确定的，为后续的弹塑性理论打下坚实的数学基础。 --- 第二部分：固体材料的本构关系与响应（Constitutive Relations and Material Response） 本部分集中探讨材料在不同载荷条件下的力学行为，特别关注非常规材料模型和失效判据。 第四章：线性弹性理论的解析与数值方法 回顾并扩展了线弹性理论，特别是对平面应力、平面应变和轴对称问题的三维弹性解的推导。详细介绍了位移法、应力函数法（如 Airy 应力函数）在解决边界值问题中的应用。引入了有限元方法（FEM）的基础理论框架，包括形函数、刚度矩阵的组装，以及求解大型线性方程组的迭代算法，强调了网格划分对计算精度和效率的影响。 第五章：塑性理论与本构模型 本章深入探讨了金属、土体等材料的屈服和流动行为。重点介绍了亨基-米塞斯（von Mises）和德鲁克-普拉格（Drucker-Prager）屈服准则及其适用范围。详细阐述了流动法则（如增量塑性理论）在描述应变硬化、应变软化过程中的数学模型。结合工程实例，讨论了应变增量路径对最终残余应力的影响，特别是对于冷加工和残余应力释放过程的模拟。 第六章：粘弹性与粘塑性行为 考察了时间依赖性材料（如聚合物、高分子材料、岩土体）的力学响应。详细介绍了蠕变（Creep）和应力松弛（Stress Relaxation）的数学描述，包括基于 Prony 级数和开尔文-泊松模型的粘弹性本构方程。粘塑性部分则将塑性流动与时间依赖性相结合，探讨了高温或高应变速率下的材料行为，这在高速冲击和长时间服役结构评估中至关重要。 --- 第三部分：结构稳定性与动态响应分析（Structural Stability and Dynamic Analysis） 本部分关注结构在复杂载荷下的稳定极限和动态行为，这是评估结构长期安全性的核心内容。 第七章：几何非线性与屈曲分析 将结构稳定性问题置于几何非线性（P-Delta效应）的背景下进行研究。系统推导了欧拉-伯努利梁和铁木辛柯梁的非线性微分方程。重点讲解了经典的欧拉屈曲公式的局限性，并深入分析了后屈曲（Post-Buckling）行为的分析方法，包括奇异摄动法和能量法在评估薄壁结构稳定裕度中的应用。 第八章：结构振动理论与模态分析 从离散化系统出发，推导了具有阻尼的多自由度系统的运动方程。详细解释了自由振动、强迫振动的解耦方法（主坐标变换）。重点阐述了模态分析（Modal Analysis）在故障诊断和结构固有特性提取中的应用。通过实际案例，讲解了如何利用频响函数（FRF）和阻尼比的测量结果来识别结构中的损伤或连接松动。 第九章：随机振动与可靠性评估 将结构动力学与概率论相结合，研究环境激励（如风、地震、海洋波浪）的随机特性对结构安全的影响。详细介绍了随机过程理论在机械和土木工程中的应用，包括功率谱密度（PSD）的定义和计算。本章的核心在于使用蒙特卡洛模拟和二阶矩方法（FORM/SORM）来评估结构在随机载荷下的失效概率和寿命预测。 --- 第四部分：先进的断裂与损伤力学（Advanced Fracture and Damage Mechanics） 本部分侧重于材料和构件层面的局部损伤演化和最终失效机制的定量描述。 第十章：线弹性断裂力学的能量方法 系统回顾了Griffith裂纹扩展的能量判据。重点深入探讨了应力强度因子（Stress Intensity Factor, SIF）的计算方法，包括边界积分方程法（BEM）和三维有限元中的虚拟裂纹尖端张量（VCCT）技术。详细分析了裂纹的模式I、II、III以及混合模式下的扩展行为。 第十一章：弹塑性断裂与J积分理论 在材料进入塑性阶段后，SIF的适用性受限。本章引入了Rice的J积分概念，作为评估裂纹尖端塑性区弹力学解耦的能量释放率。详细阐述了J积分的路径无关性及其在评估承载结构（如管道、压力容器）中存在缺陷时的极限承载力中的核心作用。讨论了裂纹钝化和裂纹尖端塑性区尺寸对J积分计算的修正。 第十二章：疲劳损伤与寿命预测 疲劳是工程结构最常见的失效模式。本章对比了基于应力、应变和断裂力学的疲劳寿命预测方法（S-N曲线法、ε-N曲线法、Paris 疲劳扩展律）。重点讨论了低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的适用模型，并引入了多轴疲劳和载荷谱（Load Spectrum）处理技术，以应对复杂的实际服役工况，最终实现基于损伤累积的结构寿命预测。 --- 总结与展望 全书案例丰富，图表精炼，旨在构建一个从宏观受力分析到微观材料失效的完整力学知识体系。本书强调理论的普适性与工程的实用性相结合，是理解和解决现代复杂工程结构力学问题的必备工具书。

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这本《水运基础设施发展论》真是让我眼前一亮，它不仅仅是一本关于港口、航道、桥梁和隧道等传统水运设施的教科书，更像是一次对未来交通格局的深度预言。作者没有沉溺于过往的工程案例，而是将笔触聚焦于数字化、智能化和绿色化这三大核心趋势。书中对“智慧港口”的探讨尤为精彩，详细阐述了物联网、大数据和人工智能如何在装卸效率、货物追踪和安全管理方面彻底颠覆传统作业模式。例如，它对于自动化堆场管理系统与集装箱调度算法的分析，细致入微，即便是一个非技术背景的读者也能清晰理解其背后的逻辑和巨大的经济效益。此外，书中对可持续发展的关注也体现了前瞻性，论述了如何利用新材料和节能技术来降低能耗，减少对水域生态环境的影响，这在当前全球强调碳中和的大背景下，显得尤为及时和重要。我尤其欣赏作者在论述中对政策导向的敏感度，将基础设施建设与国家战略布局紧密结合，提供了多层次的理解视角，让人感觉这不仅是技术探讨，更是宏观经济学和社会工程学的交织。

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读完后最大的感受是，作者构建了一个极具思辨性的分析框架，尤其是在探讨运筹学与区域经济协同发展时。这本书没有简单地罗列技术标准，而是深入剖析了水运体系在整个多式联运网络中的“瓶颈效应”与“赋能潜力”。它对内河航道的提升工程与海运枢纽的联动关系进行了大量的量化模型分析，让我深刻认识到，看似独立的工程项目，实际上是牵动区域供应链成本的核心变量。书中对于不同运输方式间的衔接效率，如“最后一公里”的驳载优化，提出了许多创新性的解决方案，这些方案不仅考虑了工程可行性，更着重于运营经济性。举例来说，关于微型物流节点在城市群内部的布局策略，作者提出了一个基于需求弹性的动态调整模型，这对于城市规划者和物流企业管理者而言，都是极具操作价值的参考。其语言风格严谨又不失洞察力，大量的数据图表支撑了其论点的严密性，让人无法反驳其逻辑链条的完整性。

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这本书的叙事风格非常“克制而有力”，它没有用太多华丽的辞藻去渲染水运的辉煌历史，而是将焦点放在了“韧性”与“适应性”上。特别是关于自然灾害与极端天气对水运基础设施的冲击与应对策略的章节，内容详实且充满紧迫感。作者详细分析了近年来几次重大洪涝灾害对沿线航道和船闸系统的实际影响，并据此提出了加固标准和应急预案的优化建议。这种基于实战经验的反思，使得书中的技术建议落地性极强。我印象特别深刻的是关于“冗余设计”和“快速恢复能力”的讨论，作者没有主张盲目提高标准，而是探讨了在有限资源下如何构建一个既经济又具备高度抗风险能力的系统。这种务实的态度，与当前许多停留在概念层面的基础设施讨论形成了鲜明对比，它真正触及了基础设施建设中成本控制与安全保障的永恒矛盾，并试图在其中寻找最巧妙的平衡点。

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这本书的阅读体验更像是在参加一场高水平的学术研讨会，作者的知识广度令人惊叹，能够将土木工程、水文学、经济地理学甚至国际贸易法等多个领域的知识熔于一炉。其中关于国际航道治理与跨境合作的章节，对不同主权国家在水资源分配和航道维护上的利益协调机制进行了深入剖析，揭示了水运发展背后的复杂地缘政治张力。它探讨了如何通过技术标准的一体化来软化这些政治壁垒，实现真正的区域互联互通。书中引用的案例横跨欧亚非多个重点水系，这种全球视野极大地拓宽了读者的格局。与市面上许多局限于国内视野的工程书籍不同，这本书提供了一个审视自身水运体系在全球价值链中地位的绝佳平台。文风上，作者倾向于使用严密的逻辑推导来论证观点，使得即便是涉及复杂国际关系的部分，也能通过清晰的框架得到很好的梳理。

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我个人最欣赏《水运基础设施发展论》的，是它对“老旧资产更新”这一隐性议题的深刻关注。许多人关注新建项目，但这本书却将大量篇幅放在了如何经济高效地对现役、高龄化的船闸、码头进行现代化改造和延寿上。作者提出了一个基于“剩余寿命预测”和“效益-成本比分析”的资产管理体系，这对于地方政府和国有资产运营方来说，具有极高的指导价值。书中对无损检测技术在桥梁和水下结构健康监测中的应用进行了非常详尽的介绍，并对比了不同传感器网络的优劣，这不仅仅是技术介绍，更是一套完整的维护决策流程。这种“精细化管理”的理念贯穿始终，显示出作者对基础设施全生命周期管理的深刻理解。整本书读下来，感觉收获的不仅仅是知识，更是一种面对复杂工程体系时，应当秉持的审慎、科学和负责任的态度。

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