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出版者:

作者:Das, Braja M./ Kassimali, Aslam/ Sami, Sedat

出品人:

页数:800

译者:

出版时间:2010-4

价格:$ 112.94

装帧:

isbn号码:9781604270303

丛书系列:

图书标签:

• 力学
• 工程力学
• 固体力学
• 材料力学
• 结构力学
• 动力学
• 静力学
• 机械工程
• 工程科学
• 物理学

《工程力学：基础理论与应用》 本书旨在为工程领域初学者和从业人员提供坚实的力学基础，深入剖析物质在力的作用下的行为，并将其原理应用于解决实际工程问题。本书内容涵盖静力学、动力学、材料力学等核心领域，强调理论联系实际，通过丰富的例题和习题，引导读者掌握分析和设计工程结构与机械系统的关键方法。 第一部分：静力学 - 力与平衡的艺术 静力学是力学中最基础的分支，研究物体在不受力或受力而保持静止状态时的规律。本部分将带领读者从最基本的概念入手，逐步深入理解力的合成与分解、力矩、以及平衡条件。 第一章：引论与基本概念 力（Force）：我们将深入探讨力的本质，理解它是一个能够改变物体运动状态或产生形变的物理量。详细介绍力的三个要素：大小、方向和作用点，并阐述力的矢量性质。 单位制：清晰介绍国际单位制（SI）以及其他常用的工程单位制，帮助读者在计算中准确无误。 力的种类：区分接触力（如摩擦力、支持力）和非接触力（如重力、电磁力），并介绍力的表示方法，如向量法。 研究方法：介绍工程力学研究的基本方法，包括理想化模型（如质点、刚体）的建立，以及数学工具（如向量代数、微积分）在力学分析中的应用。 共点力系：讲解作用在同一点的多个力的合成与平衡。通过实例，如起重机、桥梁的受力分析，展示如何应用力的合成和分解来简化复杂受力情况。 力矩（Moment）：引入力矩的概念，理解它描述了力使物体绕某一点或轴转动的趋势。详细阐述力矩的计算方法（代数法和向量法），并分析力矩在日常事物中的应用，如扳手的拧紧力、门的开启。 第二章：物体的平衡 平衡条件：深入探讨物体在静止状态下的平衡条件。对于质点，只需求解力的合力为零；对于刚体，则需满足力的合力为零和力矩的合力为零。 约束与约束力：分析物体运动所受到的各种约束，如固定端约束、滚动约束、铰支约束等，并理解约束力是如何产生的以及如何对其进行分析。 受力图（Free-Body Diagram, FBD）：强调受力图在静力学分析中的核心地位。指导读者如何准确地画出物体的受力图，识别所有作用在物体上的外力（包括重力、施加的外力以及约束反力），这是后续一切分析的基础。 平面机构的平衡：应用平衡条件分析各种平面静定结构，如桁架、梁、框架。详细介绍结构力学中的重要概念，如静定结构与超静定结构的区别。 桁架（Truss）分析：讲解分析桁架内部杆件受力的方法，包括节点法和截面法。通过详细的例题，演示如何精确计算桁架各杆件的拉力或压力，对于桥梁、屋顶结构设计至关重要。 摩擦（Friction）：研究物体表面之间的相对运动或趋势运动时产生的阻碍力。区分静摩擦、动摩擦以及滚动摩擦，并介绍摩擦系数的概念。通过实例，如斜面上的物体、制动系统，说明摩擦在工程中的作用，既可能是有益的，也可能是需要克服的。 第二部分：动力学 - 运动的规律与原因 动力学研究物体在力的作用下的运动规律。本部分将分为运动学（描述运动）和动力学（分析运动产生的原因）两大部分，为读者揭示运动背后的物理定律。 第三章：运动学 - 运动的描述 运动的描述：从最基本的概念出发，定义位移、速度和加速度。介绍直线运动和曲线运动的不同描述方式，如瞬时速度、平均速度、切向加速度和法向加速度。 运动方程：推导并应用匀变速直线运动的运动方程。对于曲线运动，引入了矢量方法描述位置、速度和加速度，重点分析圆周运动的特点，包括角位移、角速度和角加速度。 相对运动：探讨不同参考系下物体的运动描述。介绍相对位移、相对速度和相对加速度的概念，并在分析复杂的运动系统时（如船舶在河流中的运动、飞机在风中的飞行）展示其重要性。 第四章：动力学 - 运动的原因 牛顿运动定律：深入讲解牛顿第一、第二和第三定律，这是经典力学的基石。重点阐述第二定律（F=ma）如何将力与运动状态的变化联系起来，并指导读者如何建立数学模型来预测物体的运动。 功和能（Work and Energy）：引入功和能的概念，探讨力做功对物体动能和势能的影响。讲解动能定理和机械能守恒定律，它们为解决动力学问题提供了另一种强有力的工具，尤其是在处理变力做功和能量转化时。 冲量和动量（Impulse and Momentum）：定义冲量和动量，并阐述动量定理和动量守恒定律。这些定律在分析碰撞、爆炸等瞬时相互作用的问题时尤为重要，例如汽车碰撞的分析、火箭发动机的推力产生。 刚体动力学：将动力学概念扩展到刚体。介绍刚体的平动和转动，以及描述转动的物理量，如角动量和转动惯量。讲解牛顿第二定律在转动问题中的应用（M=Iα），并介绍达朗贝尔原理，它将动力学问题转化为等效的静力学问题，简化分析过程。 振动（Vibration）：初步介绍简谐振动（Simple Harmonic Motion, SHM）及其特性。通过弹簧-质量系统等经典模型，讲解振动的频率、周期和振幅，并为后续更复杂的动力学分析打下基础。 第三部分：材料力学 - 材料的强度与变形 材料力学研究固体材料在外力作用下的变形和应力状态，是工程设计中保证结构安全和可靠性的关键。本部分将重点介绍材料在外力作用下表现出的力学特性。 第五章：应力与应变 轴向拉伸与压缩：分析杆件在轴向拉力或压力作用下的受力情况。引入应力（Stress）的概念，即单位面积上的内力，以及应变（Strain）的概念，即单位长度上的变形。 胡克定律（Hooke's Law）：阐述在线弹性范围内，应力与应变成正比的关系，并引入弹性模量（Young's Modulus）的概念。 泊松比（Poisson's Ratio）：讲解材料在单向受力时，横向应变与轴向应变之比。 剪应力与剪应变：分析杆件在剪切力作用下的变形和内力分布。介绍剪应力、剪应变以及剪切弹性模量。 扭转（Torsion）：研究轴类零件在扭矩作用下的受力与变形。分析圆轴的扭转应力分布和刚度计算，这对于设计传动轴至关重要。 弯曲（Bending）：深入分析梁在横向载荷作用下的受力情况。介绍弯矩（Bending Moment）和剪力（Shear Force）的概念，以及横截面上的弯曲正应力和剪应力的分布规律。 应力状态与应变状态：引入广义胡克定律，将应力与应变的关系推广到三维情况。介绍主应力、主应变的概念，以及应力圆和应变圆在分析复杂应力状态下的应用。 第六章：材料的力学性能与强度分析 材料的力学性能：介绍各种工程材料（如钢、铝、混凝土）的典型力学性能，包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量、韧性、硬度等。通过拉伸试验曲线，直观展示材料的破坏过程。 强度理论：介绍不同的强度理论（如最大应力理论、最大应变理论、最大剪应力理论、能量应力理论），用于判断材料在复杂应力状态下是否会发生屈服或断裂。 疲劳（Fatigue）：分析材料在循环载荷作用下发生破坏的现象。介绍应力幅、应力比的概念，以及S-N曲线在疲劳寿命预测中的作用。 蠕变（Creep）：研究材料在恒定载荷长期作用下发生的缓慢变形。这在高温工程中尤为重要。 屈曲（Buckling）：分析细长杆件在压力作用下突然发生大幅度变形的现象，如欧拉屈曲公式的应用。 全书特色： 理论与实践的紧密结合：每一章都精心设计了大量的工程实例，从宏观的桥梁结构到微观的机械零件，将抽象的力学原理具象化，帮助读者理解力学在工程设计中的实际应用。 循序渐进的教学方法：内容组织上，从最基本的概念出发，逐步深入到复杂的理论和应用，确保读者能够建立清晰的逻辑脉络。 丰富的习题与答案：每章末尾均配有不同难度的习题，涵盖概念理解、计算应用和综合分析等多个层面，并提供部分习题的详细解答，便于读者自我检测和巩固学习。 清晰的图表与插图：本书采用了大量的示意图、受力图和实验数据图，形象地展示了力学现象和分析过程，极大地增强了可读性和理解性。 注重方法论的培养：本书不仅传授知识，更注重培养读者解决工程问题的思维方式和分析方法，强调建立模型、选择合适工具、进行严谨计算和合理解释结果的整个过程。 本书适合于机械工程、土木工程、航空航天工程、材料科学等专业本科生，以及需要掌握力学基础知识的工程技术人员。通过学习本书，读者将能够深刻理解物质世界的力学行为，并将其应用于工程结构的分析、设计与优化，为解决复杂的工程挑战奠定坚实的基础。

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