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出版者:Harpercollins College Div

作者:Daryl L. Logan

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1991-04

价格:USD 99.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780060441081

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 固体力学
• 材料科学
• 工程力学
• 结构力学
• 弹性力学
• 应力分析
• 变形分析
• 机械工程
• 工程材料

结构力学原理与工程应用 本书旨在为读者提供深入且全面的结构力学基础知识，重点聚焦于材料在各种载荷作用下的应力、应变、变形及稳定性分析。内容涵盖了从基本概念到复杂工程问题的系统性探讨，强调理论与实际应用的紧密结合。 第一部分：基础概念与一维问题 本书伊始，我们首先确立了结构力学研究的基本框架和核心假设。这包括对连续介质、平衡态、几何相容性以及本构关系的清晰界定。重点阐述了应力（Stress）和应变（Strain）的定义，并引入了柯西应力张量的概念，解释了其在描述物体内部任意截面上的内力状态中的重要性。 随后，我们详细讨论了一维受力构件的分析，这是理解更复杂问题的基石。这部分深入探讨了轴向拉伸和压缩载荷下的行为。我们推导了胡克定律，并将其扩展到各向异性材料的情况。针对杆件的伸长量和缩短量计算，提供了精确的数学模型。此外，书中对温度应力的分析进行了详细阐述，解释了如何处理因热膨胀或约束引起的内部应力。 材料的力学性能被赋予了专门的一章。我们系统地介绍了工程中最常用的材料（如钢材、铝合金、混凝土和复合材料）的拉伸试验曲线，深入分析了屈服强度、极限抗拉强度、韧性与脆性断裂的特征。针对塑性变形，我们引入了理想弹塑性模型，并探讨了工作硬化现象对结构响应的影响。 第二部分：梁的弯曲与剪切分析 梁作为结构中最常见的构件形式之一，其分析占据了本书的重要篇幅。本部分从静力学平衡出发，系统地推导了剪力图（SFD）和弯矩图（BMD）的绘制方法，并详细阐述了这些图在确定构件内部最大内力和危险截面设计中的关键作用。 梁的挠度与转角计算是本章的核心内容。我们运用积分法（Double Integration Method）和弯矩-面积法（Macaulay's Method / Area Moment Method），精确求解了不同边界条件（简支梁、悬臂梁、连续梁）下梁的变形规律。特别地，对于复杂载荷下的超静定梁，本书详细介绍了虚功法（Virtual Work Method）和挠度系数法，为工程实践中处理超静定结构提供了强大的工具。 剪切应力的分析在梁的强度设计中至关重要。我们推导了剪应力公式 ($ au = VQ/It$)，并解释了为什么在梁的截面上，最大剪应力通常出现在其中性轴位置。对于工字钢等非矩形截面，本书提供了详细的计算步骤，并讨论了剪切对整体结构稳定性的贡献。 第三部分：应力状态的转化与本构关系 为了全面评估材料的失效风险，必须将局部应力状态转化为易于比较的标准形式。本部分专注于二维和三维应力状态的分析。 应力转换部分详细介绍了莫尔圆（Mohr's Circle）在平面应力分析中的应用，包括如何利用莫尔圆图解法确定主应力（Principal Stresses）和最大剪应力。我们进一步将该概念推广到三维空间，引入了主方向和主应力张量的概念。 材料的本构关系是连接应力和应变的关键。除了线弹性范围内的各向同性材料描述外，本书还深入探讨了广义胡克定律，并引入了泊松比、体积模量和剪切模量之间的关系。对于具有时间依赖性的材料，如高分子材料，我们简要介绍了蠕变和松弛现象。 失效准则的建立是结构安全性的保障。本书详细阐述了主要的强度理论，包括最大剪应力理论（Tresca准则）和最大畸变能密度理论（von Mises准则），并比较了它们在预测延性材料失效方面的适用性和局限性。 第四部分：组合载荷与高级分析技术 在实际工程中，构件很少只承受单一类型的载荷。本部分聚焦于组合应力状态的分析。这包括轴向力、弯矩和扭矩同时作用于构件时，如何通过叠加原理确定最大合成应力，并结合莫尔圆进行安全评估。 扭转分析是针对轴类构件的专门讨论。我们从微积分推导了圆形截面梁的扭转微分方程，定义了扭转刚度（GJ）和最大剪应力。对于非圆形截面，本书介绍了爱尔曼-巴特利方法（St. Venant's Theory），并提供了常用截面形状的扭转常数表。 薄壁结构分析是航空航天和轻量化设计中不可或缺的一部分。本书详细介绍了薄壳理论的基本假设，重点分析了薄壁开口截面在扭转下的翘曲（Warping）效应，并推导了考虑剪切流和翘曲对扭转刚度的影响的方程。 第五部分：构件的稳定性——失稳分析 结构构件的失效不总是由材料强度耗尽引起，几何失稳是另一重要失效模式。本部分专门研究了细长压杆的稳定性问题。 我们首先介绍了欧拉临界荷载公式的推导过程，强调了有效长度系数（K值）对临界力的巨大影响。书中详细讨论了不同端部约束条件（固定-自由、铰接-铰接等）如何影响构件的屈曲模式和临界载荷。 针对中等长细比的压杆，欧拉公式失效，我们引入了容忍度理论（Secant Formula）和基于规范的稳定设计方法，如考虑了初始缺陷和残余应力的美国AISC LRFD方法的基本思想，使读者能够从理论走向现代工程规范的应用。 本书最终通过大量的例题和工程案例，确保读者能够熟练运用所学的力学原理来分析和设计现实世界中的工程结构，为后续的结构设计和有限元分析打下坚实的基础。

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这本书的排版和内容组织方式简直是一场灾难，我花了好大的力气才勉强读完其中几个章节。我原本以为一本专业的工程书籍应该逻辑清晰、层层递进，但这本书却像是一个散落的知识碎片集。很多关键的理论推导过程被一笔带过，很多重要的假设条件也没有在首次介绍时就明确指出，导致我在做习题时总是感到无所适从，不清楚到底该用哪个公式的哪个边界条件。举个例子，关于扭转的章节，它在讲完圆轴的应力分布后，突然插入了一段关于薄壁管的讨论，两者之间的过渡生硬得让人措手不及。而且，书中的例题设计似乎完全脱离了现代工程的实际需求，大多停留在几十年前的保守设计理念上，对于有限元分析（FEA）的提及少得可怜，这在今天的工程教育中是说不过去的。更令人沮丧的是，书后的习题答案经常出现印刷错误或者逻辑跳跃，我花了大量时间去验证一些看似简单的计算，结果发现是书本身出了问题。我不得不花费额外的时间去网上搜索其他资源来印证书中的某些结论，这完全打乱了我原有的学习节奏。如果作者能更注重逻辑连贯性和对现代工程工具的整合，这本书的价值可能会提高一个档次，但就目前的版本来看，它更像是一份过时的参考资料。

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这本书的价值在于它提供了一个极其全面的视角来看待材料的力学行为，它超越了传统静力学分析的范畴，成功地将热力学和材料科学的观点巧妙地融入了力学框架。我非常欣赏作者对于“能量法”的系统性介绍，特别是虚功原理和互易定理在解决复杂结构问题中的应用，这本书给出了许多教科书中不会涉及的进阶应用案例。它将结构分析从静态的受力计算提升到了能量最小化和平衡状态的判定层面，这对于从事结构优化设计的人来说，简直是宝藏。另外，书中对于冲击载荷和动态响应的初步探讨，虽然篇幅不长，但为后续学习振动力学和碰撞分析打下了坚实的基础。作者在描述这些动态过程时，展现出了一种对工程安全性的深刻关怀，强调了时间效应在材料响应中的不可忽视性。这本书最大的特点是它的“广度”——它试图涵盖从基础概念到前沿研究的各个方面，尽管这可能牺牲了某些特定领域的深度，但作为一个综合性的参考工具，它的表现是卓越的。它不是一本轻松的读物，但它是一本能真正提升你对材料力学理解境界的权威著作。

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这本书真是让人大开眼界，我一直对结构受力分析很感兴趣，但总觉得那些理论太抽象了。《Mechanics of Materials》这本书却用一种非常直观的方式把复杂的概念讲得清清楚楚。作者似乎非常了解初学者的困惑，所以在讲解应力、应变这些核心概念时，总是能结合非常贴近现实的例子。比如，它会用一个桥梁的受力情况来解释梁的弯曲，而不是仅仅给出一堆公式。更让我惊喜的是，书中对于材料在不同载荷下的反应描述得极其细腻，从弹性变形到塑性流动，每一步的物理意义都解释得很到位。我记得有一次我尝试自己设计一个小结构，遇到了一些阻力计算上的难题，翻开这本书的相应章节，作者用了一个非常巧妙的类比，让我瞬间茅塞顿开。这本书的图示也做得极好，那些详细的Free Body Diagram（自由体图）简直就是我的救星，它们把看不见的力清晰地展示了出来。对于工程实践者来说，这本书不仅仅是教科书，更像是一本实用的设计手册，里面的计算方法和设计规范都非常具有指导性。我特别喜欢它在最后对失效分析的探讨，这让读者不仅知道如何计算结构的承载力，更明白了结构“为什么会坏”，这对于提高设计可靠性至关重要。总而言之，这本书的深度和广度都让人印象深刻，绝对是力学领域的一部经典之作，强烈推荐给所有对材料力学感兴趣的人。

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我对这本书的阅读体验简直可以用“折磨”来形容。我需要用它来准备一个重要的专业考试，但这本书的语言风格实在是太古老、太晦涩了。它的句子结构冗长，充满了被动语态和过时的技术术语，我常常需要反复阅读一个段落才能确定作者到底想表达什么核心思想。很多地方的解释依赖于读者已经完全掌握了大量的背景知识，使得缺乏经验的人几乎无法独立学习。例如，关于挠度和变形的章节，讲解方式更像是给一个已经熟练掌握了弹性力学的人的笔记总结，而不是一个教学引导。我更倾向于那种使用现代、简洁语言来描述物理现象的教材。此外，这本书的印刷质量也令人担忧，很多插图显得模糊不清，线条的粗细变化无法有效区分不同的受力区域，这对于需要通过视觉来辅助理解复杂几何结构的读者来说，是一个巨大的障碍。我感觉这本书像是上个世纪某个年代的产物，内容或许具有历史价值，但在当前的教育环境下，它作为一本主流教材显得力不从心，学习效率极低。我强烈建议出版商考虑彻底重新编排和现代化这本书的语言体系。

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作为一名刚接触结构工程的研究生，我发现这本书在概念的严谨性上达到了一个令人信服的高度。它不是那种走马观花式的介绍，而是深入到微观层面去探讨宏观现象。这本书最吸引我的地方在于它对“本构关系”（Constitutive Relations）的深入剖析。作者没有满足于简单的胡克定律，而是花了大量的篇幅来讨论各向异性材料、粘弹性行为以及疲劳损伤的累积模型。这些内容在很多基础教材中往往是一笔带过，但在实际的复杂工程问题中却是至关重要的。我特别欣赏作者在推导过程中所展现出的数学功底和物理洞察力，每一个变量的引入都有明确的物理意义支撑，而不是生硬地套用公式。比如，在讨论厚壁圆筒的应力分布时，它不仅给出了Lame解，还详细解释了为什么在内表面和外表面会出现不同的主应力状态，这对于理解压力容器的设计至关重要。虽然这本书的数学推导确实比较密集，需要读者具备扎实的微积分和线性代数基础，但对于那些希望真正掌握力学内在机理的人来说，这种深度是不可或缺的。它迫使你思考，而不是仅仅记忆。读完这本书，我对材料在极端条件下的表现有了更深刻的敬畏感和理解。

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