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页数:273

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出版时间:2009-8

价格:12.80元

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isbn号码:9787508467535

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结构力学原理及应用：工程设计的基础与实践 本书旨在系统阐述结构力学的基本原理，并结合工程实践，深入探讨其在土木、机械、航空航天等多个工程领域的应用。全书内容结构严谨，逻辑清晰，力求在理论深度与工程实用性之间找到最佳平衡点，为工程技术人员和相关专业学生提供一本扎实的参考读物。 第一部分：静力学基础与结构分析的基本概念（第1章至第4章） 第1章：结构与力学的基本概念 本章首先界定“结构”的范畴，涵盖桁架、框架、拱、壳体等常见工程结构类型。随后，详细介绍结构力学研究的核心内容——确定结构的受力状态、变形规律及稳定性。内容涵盖力的基本概念、力的参数化表示（矢量运算）、力的平衡条件（静力平衡方程）及其在二维和三维空间中的应用。特别强调了约束的种类（如铰接、固定、滚动支座）及其对结构反力的影响。本章通过大量实例说明如何对手臂或简单框架进行受力图绘制和静力平衡分析。 第2章：结构中的内力分析 内力是理解结构响应的关键。本章重点讲解如何运用截面法，精确计算构件内部的轴力、剪力和弯矩。内容包括对梁、框架结构的内力图绘制方法，详细阐述了“剪力差分法”和“弯矩积分法”的原理及操作步骤。此外，对处于平面应力状态下的薄壁构件，引入了薄膜理论的基础概念，为后续的应力分析打下基础。 第3章：桁架结构分析 桁架因其高效的受力性能，在桥梁和屋顶结构中应用广泛。本章专门论述桁架结构的特性：所有构件只承受轴向力。系统介绍了求解桁架反力的两种主要方法：节点法（或结点法）和截面法（或结点法）。对于复杂或超静定桁架，本章引入了结点荷载法的基本思路，为过渡到更复杂的结构体系做准备。 第4章：梁的弯曲与挠度 梁是承受弯矩和剪力的主要构件。本章深入探讨梁的纯弯曲理论，推导了经典的“挠度公式”和“转角公式”（如卡蒂诺公式的简化版）。详细介绍了求解梁的变形（位移）的几种经典方法：直接积分法、共轭梁法（或虚载法），以及能量法中的单位力法。本章通过实例着重演示如何利用这些工具精确计算复杂荷载下梁的最大挠度和最大转角。 第二部分：材料本构关系与应力分析（第5章至第7章） 第5章：应力分析基础 应力是衡量结构内部相互作用强度的物理量。本章首先定义了接触面上的应力概念，并推广到应力张量的形成。详细解释了主应力、最大剪应力面的意义及其求解方法（如摩尔圆法）。本章将理论与工程实践相结合，说明了何种应力状态最容易导致材料失效。 第6章：应变与本构关系 本章聚焦于材料的力学行为。介绍线弹性材料的应变测量与描述，包括线应变、角应变和剪应变。核心内容是胡克定律的推广形式——广义胡克定律，解释了杨氏模量、泊松比以及剪切模量之间的关系。对于各向异性材料的初步特性，进行了定性描述。 第7章：组合应力与失效判据 工程构件通常承受多种应力的组合。本章阐述如何利用叠加原理处理组合应力问题（如轴力、弯矩和扭矩的共同作用）。随后，引入材料的失效理论，重点讲解基于最大剪应力理论（Tresca准则）和最大变形能理论（Von Mises准则）的屈服预测，并比较两者在不同工程材料选择中的适用性。 第三部分：超静定结构分析（第8章至第10章） 第8章：超静定结构的力的形成与选择 本章明确界定了静定结构与超静定结构的判据。超静定结构因其多于所需平衡方程的数量，需要引入变形相容性条件进行求解。本章系统介绍了求解超静定结构的两大核心体系：力的组合法（位移法的前身）和位移组合法（力的组合法的前身）。 第9章：虚功原理与单位力法 能量法是求解超静定结构最优雅的工具之一。本章详细推导了结构力学中的虚功原理和虚应变能原理（或称卡斯特里亚诺定理）。重点阐述如何运用单位力法（或称虚载法）计算结构中任意一点的位移或转角，并将其扩展应用于求解一次超静定结构的内力。 第10章：挠度法（位移法） 位移法是现代结构分析中最常用的方法。本章从位移法的基本概念出发，推导了刚度矩阵的形成过程。详细介绍了如何建立超静定结构的位移方程（$mathbf{K} mathbf{u} = mathbf{P} - mathbf{P}_f$），并演示了如何通过求解位移矩阵 $mathbf{u}$ 进而反算出所有约束反力和最终的内力分布。本章将位移法推广到包含温度应变和制造误差的情况。 第四部分：稳定性和动力学初步（第11章至第12章） 第11章：结构失稳与稳定性分析 稳定性是结构安全的重要考量。本章重点分析细长杆件的轴心受压失稳问题，详细推导了欧拉公式（Euler Formula）及其适用范围。讨论了临界荷载的概念，并引入了对梁、柱的侧向扭转失稳和局部失稳的定性分析，强调了截面选择和细长比对稳定性的影响。 第12章：结构动力学基础 本章对结构力学向结构动力学的过渡进行介绍。讨论自由振动的基本概念，包括单自由度体系的自由振动（简谐运动）。推导了自由振动的运动微分方程，并求解了固有频率和周期。最后，简要介绍了对外部周期性激励下的受迫振动（共振现象）的初步分析方法。 附录与工具书目 附录部分提供了常用材料的力学性能参数表、常用积分公式，以及几种特殊截面（如工字钢、T型钢）的几何特性速查表。书目推荐了后续深入学习结构抗震、有限元分析等领域的经典文献。 全书穿插了大量由实际工程案例提炼而成的例题与习题，旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。

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