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出版者:科学

作者:于惠力

出品人:

页数:263

译者:

出版时间:2008-1

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787030203809

丛书系列:

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结构力学：工程实践中的应力、变形与稳定性分析 图书名称： 结构力学：工程实践中的应力、变形与稳定性分析 图书简介 本书深入浅出地系统阐述了工程结构分析的核心理论——结构力学。它不仅是高等工科院校机械、土木、材料、航空航天等专业学生理解复杂工程系统行为的基础读物，更是一本面向工程师、研究人员和技术人员的实用参考手册。本书旨在构建坚实的理论框架，同时紧密结合现代工程实践中的具体问题，实现理论与应用的无缝对接。 第一部分：基础理论与静力平衡 本书伊始，我们首先建立对结构力学基本概念的清晰认知。这包括对“结构”、“构件”、“载荷”以及“约束”的精确定义。重点探讨了理想化模型在工程分析中的重要性，如何将复杂的实际结构简化为能够进行数学描述的理想模型。 静定结构分析是本部分的核心内容。我们将详细讲解平面与空间刚架结构的平衡方程，包括力和力矩的平衡条件。内容覆盖了梁、桁架、刚架在各种常见荷载（集中力、均布载荷、力矩）作用下的内力（轴力、剪力、弯矩）的计算方法。我们特别强调了力的投影法、截面法在求解桁架内部力中的应用，以及如何运用反力求解法和固定的图乘法（单位力法的基础）来快速确定复杂静定结构的支座反力。书中包含了大量针对实际工程场景的静定梁和简单框架的实例分析，旨在帮助读者形成直观的力场概念。 第二部分：几何性质与材料本构关系 在确定了外部载荷下的内力分布后，理解构件的几何特性及其材料响应至关重要。 截面几何性质部分，我们详尽介绍了截面面积、形心、惯性矩（面积矩）、极惯性矩以及惯性积的概念及其计算方法。重点论述了平行轴定理（Steiner定理）在处理偏心截面时的应用，以及如何通过主惯性轴的概念简化后续的应力分析。 材料本构关系与本构定律构成了本章的理论基石。我们深入探讨了线弹性、各向同性材料的胡克定律，并扩展到更复杂的应力状态，如广义胡克定律。内容涵盖了应力状态的描述（应力张量）、应变状态的描述（应变张量）及其相互关系。本书清晰地梳理了弹性模量（E）、剪切模量（G）、泊松比（$ u$）以及体积模量（K）之间的相互联系，为后续的变形计算奠定数学基础。 第三部分：应力与应变分析 这是结构力学的核心计算部分，旨在量化构件内部的受力状态。 应力分析聚焦于单元体上的应力状态。我们讲解了正应力和剪应力的定义，并详细推导了斜截面上的应力分量。重中之重是应力转换理论，包括二维莫尔圆的绘制和应用，用于确定主应力（最大和最小正应力）和最大剪应力。同时，也介绍了三维应力状态下的主方向和主应力计算，以及柯西应力方程的应用。 应变分析则与应力紧密耦合。本章推导了由变形引起的应变关系，特别是关于平面应变和平面应力状态下的几何关系。我们将应力、应变和材料常数通过本构方程联系起来，使得工程师能够根据已知的载荷状态预测材料的响应。 第四部分：静不定结构分析 绝大多数实际工程结构（如连续梁、超静定框架）都属于静不定结构。本书系统地介绍了处理这类问题的三大经典方法。 1. 虚功原理与单位力法： 详细讲解了虚功原理在结构力学中的应用，特别是如何利用虚位移进行能量平衡。单位力法（或称为虚功法）被深入阐述，用于计算静不定结构中的额外未知力，并推导了求解超静定问题的基本方程。书中特别关注了温度变化、支座沉降等非荷载作用下的变形计算。 2. 力法（Flexibility Method）： 作为单位力法在工程中的系统化应用，本书详细展示了如何建立超静定结构的位移方程（或称补充方程），确定结构柔度系数的计算方法，并针对高次超静定结构给出了有效的求解策略。 3. 位移法（Stiffness Method）： 鉴于位移法在现代有限元分析中的重要地位，本书对其原理进行了详尽介绍。我们将构件刚度矩阵的建立、整体刚度矩阵的组装过程、以及如何引入位移边界条件来求解节点位移和内力进行了清晰的阐述。此方法为计算机辅助结构分析奠定了理论基础。 第五部分：梁的弯曲与挠度 梁是结构中最常见的受力构件。本章集中于梁在弯矩作用下的变形分析。 梁的内力与弯矩方程： 重新审视了梁的剪力与弯矩关系，并利用微分方程描述了弯矩、转角和挠度之间的微分关系（欧拉-伯努利梁理论基础）。 挠度与转角的计算： 详细介绍了积分法（Double Integration Method）和挠度系数法（如弯矩图与面积法，或称Mohr积分法）求解梁的挠度和转角。针对复杂加载和约束情况，我们提供了系统的解题步骤和图解技巧。 组合变形与组合应力： 探讨了轴向力、剪力、弯矩和扭转共同作用下的应力叠加原理，以及如何根据这些组合应力状态来校核构件的强度和稳定性。 第六部分：稳定性分析 结构失稳是工程安全的关键问题。本部分专注于杆件的失稳问题。 细长压杆的稳定性理论： 详细介绍了欧拉公式的推导及其适用范围，讨论了临界载荷的概念。书中深入剖析了不同的端部约束条件（如铰接、固定、自由端）对临界载荷的影响，并引入了欧拉公式的修正——考虑材料塑性、初始缺陷和实际偏心载荷的容许应力法和截面法，使稳定性分析更贴近实际工程设计规范。 第七部分：基本结构元件的分析与设计初步 本部分将理论应用于实际结构元件，为后续的结构设计打下基础。 1. 薄壁结构分析： 针对薄壁杆件（如工字钢、槽钢）的剪心概念、开形截面和闭口截面在扭转作用下的应力分布进行了专题讨论，特别是对剪心位置的确定和扭转应力的计算。 2. 疲劳与断裂初步概念： 简要介绍了交变应力、疲劳极限和静力破坏的基本区别，使读者对材料的长期可靠性有初步认识。 本书特色 本书的叙述逻辑严谨，从基本力学假设出发，逐步过渡到复杂的静不定分析和稳定性理论。每个章节都配有大量的精选例题和习题，这些例题不仅是理论应用的展示，更是对解题思路和技巧的强化训练。特别强调了工程直观性，力求帮助读者在进行数值计算之前，就能对结构的受力趋势形成合理的判断。 通过系统学习本书内容，读者将能够熟练掌握结构力学分析的基本工具，为从事各类工程结构的设计、评估和优化工作做好坚实的理论准备。

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