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《结构力学基础与工程应用》 作者： [此处可自行填写真实作者姓名] 出版社： [此处可自行填写真实出版社名称] ISBN： [此处可自行填写真实ISBN] --- 内容简介 《结构力学基础与工程应用》是一部面向土木工程、机械工程、材料科学及相关领域高年级本科生、研究生及工程专业人员的权威性教材与参考手册。本书系统、深入地阐述了工程结构力学分析的基本原理、方法和应用，旨在为读者提供坚实的理论基础和解决复杂工程问题的实际能力。全书内容组织严谨，逻辑清晰，兼顾理论深度与工程实践的广度。 第一部分：基础理论与静力学分析 本书伊始，首先从最基本的力系平衡原理和刚体运动学概念入手，为后续的结构分析奠定坚实的数学和物理基础。 第一章：绪论与力学体系概述 本章首先界定了结构力学的研究范畴及其在现代工程设计中的核心地位。详细回顾了牛顿运动定律在工程结构简化模型中的应用前提，并着重介绍了工程力学体系中静力学、运动学和动力学三者的相互关系。重点阐述了理想化模型（如质点、刚体、理想杆件）的建立过程，这是进行任何力学分析的先决步骤。本章还对工程中常用的单位制和基本物理量进行了规范化处理。 第二章：平面力系平衡与约束理论 深入探讨了平面静力平衡方程的建立及其在求解复杂结构中反力时的应用。详细分析了各种典型结构支座（如铰支座、固定支座、滚动支座）的约束性质及其反力表达方式。引入了虚位移原理（Principle of Virtual Work）作为分析平衡态的强大工具，并展示了如何利用该原理简化复杂多余约束体系的求解。本章通过大量经典算例，展示了如何通过受力图的绘制与分析，准确判断结构在静载荷作用下的受力状态。 第三章：结构分析的基本方法——桁架分析 桁架作为工程中最基本且重要的结构形式之一，本章给予了重点论述。详细介绍了求解桁架内力的两种基本方法：节点法和截面法。在节点法部分，不仅讲解了如何系统地求解节点力，还探讨了如何识别零力杆件及其对结构稳定性的影响。截面法则侧重于在不求解所有节点力的情况下，快速确定特定杆件的内力。本章特别强调了静定桁架的判断标准，并简要介绍了超静定桁架的初步概念。 第二部分：梁的弯曲与应力分析 梁是承受弯矩和剪力最主要的结构构件。本部分系统地将分析的重点转移到梁内部的应力和变形研究上。 第四章：梁的内力（剪力与弯矩）图的绘制 本章是梁分析的核心。系统阐述了梁的微分关系，即荷载、剪力、弯矩三者之间的微分方程关系。通过精确的积分或割面法，详细介绍了绘制剪力图（V-图）和弯矩图（M-图）的规范流程。重点分析了集中力、均布荷载、力偶以及斜向荷载在梁内力图上的特征表现。同时，本章也引入了叠加原理，以处理复杂荷载组合情况下的内力分析。 第五章：梁中的应力分析 在确定了梁的剪力和弯矩后，本章转向研究这些内力如何在梁的横截面上产生应力。详细推导了正应力（弯曲应力）$sigma$ 的经典公式——欧拉-伯努利梁理论，并探讨了中性轴的概念。随后，深入分析了剪应力（横向剪切应力）$ au$ 的分布规律，特别是对于矩形截面和工字型截面的具体计算方法。本章末尾引入了莫尔圆的概念，用于分析截面上的二维应力状态，为后续的强度判据奠定基础。 第六章：梁的变形——挠度和转角 结构安全不仅要求强度足够，还必须保证刚度满足使用要求。本章专注于梁的几何变形分析。全面介绍了挠度（位移）和转角（转角）的计算方法。重点讲解了积分法（双重积分法）和弯矩几何解释法（虚力矩法，即共轭梁法）。虚力矩法作为一种高效的静定梁变形求解工具，在本书中进行了详尽的图解和算例分析。 第三部分：超静定结构分析与稳定性 对于实际工程中普遍存在的超静定结构，需要引入变形协调条件或能法进行求解。同时，结构失稳问题是安全性的另一关键考量。 第七章：超静定结构分析原理 本章明确了超静定结构的定义及其冗余度的计算方法。详细介绍了变形协调法（或称超静定结构的基本方法，如力法）的步骤：选择多余未知量、建立基本结构、列写变形协调方程。力法在单次静定度、二次静定度结构的分析中得到了充分的展示，包括对温度、支座沉降等非荷载因素的等效处理。 第八章：能量法在结构分析中的应用 能量法是结构分析中极其强大的工具。本章系统介绍了单位力法（Unit Load Method）用于求解位移和转角，并将其推广至求解超静定结构中的力。随后，详细阐述了普适的弹性势能原理和虚功原理，并引入了更具通用性的结构分析工具——有限位移法（适用于位移法求解基础）。通过能量原理，读者可以从能量守恒的角度理解结构响应。 第九章：结构稳定性与细长杆件的屈曲 本章聚焦于结构在压力作用下的失稳问题。重点分析了欧拉屈曲理论，推导了细长杆件的临界屈曲载荷公式，并引入了有效长度系数的概念，以适应不同边界条件下的实际结构。讨论了屈曲理论的局限性，并简要介绍了影响屈曲的初始缺陷和非线性屈曲分析的初步概念。 第四部分：材料行为与先进主题简介 第十章：材料本构关系与胡克定律的扩展 本章回顾了线弹性材料的本构关系，着重于各向同性材料的广义胡克定律（三维应力状态下的应力-应变关系），明确了杨氏模量、泊松比和剪切模量的相互关系。同时，对塑性、蠕变等非线性材料行为进行了概念性介绍，为理解结构在极限状态下的响应提供视角。 结语 《结构力学基础与工程应用》通过严谨的理论推导、详尽的图示说明以及贴近工程实际的例题，旨在将抽象的力学原理转化为工程师手中解决实际问题的利器。全书结构逻辑层层递进，从静力平衡到复杂变形，再到超静定分析和稳定性，构建了一个完整、自洽的结构力学知识体系。掌握本书内容，读者将能够自信地进行结构受力评估，并为进一步学习有限元分析等高级课程打下坚实的基础。
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