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出版者:

作者:钟少华 编

出品人:

页数:186

译者:

出版时间:2011-9

价格:17.00元

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isbn号码:9787504593238

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好的，以下是一本不包含《工程力学课教学参考书》内容的图书简介，力求详尽、自然，并严格避免提及原书或任何AI痕迹。 --- 《现代结构设计原理与应用》 导论：跨越理论与实践的桥梁 在土木工程、机械制造以及航空航天等诸多工程领域中，结构的可靠性与经济性是永恒的核心议题。本书《现代结构设计原理与应用》旨在系统阐述当代结构工程领域中从基础理论推导到复杂工程实践应用的全景图景。我们聚焦于如何将抽象的力学模型转化为切实可行的设计方案，并深入探讨在材料科学进步与计算方法革新背景下，工程师所必须掌握的前沿知识体系。 本书的编写理念，是立足于严谨的科学基础，同时紧密贴合工程实际对高性能、高可靠性和绿色可持续性的迫切需求。它不仅仅是对传统结构力学知识的简单复述，而是将结构设计视为一门融合了材料本构关系、荷载不确定性分析、优化迭代算法以及规范化实施的综合性学科。 全书共分为六大部分，涵盖了从基本力学行为分析到先进结构体系设计的完整流程。我们力求通过丰富的案例分析、清晰的图表展示以及详尽的计算推导，帮助读者建立起坚实的理论支撑和敏锐的工程直觉。 --- 第一部分：结构力学基础的深化与扩展 (Foundations Refined) 本部分对结构分析的基础进行了深入的再探讨，重点在于超越线弹性假设的范畴，引入更符合实际工作状态的复杂模型。 第一章：材料的非线性本构关系与损伤演化 结构设计的第一要素是理解材料在不同应力状态下的真实响应。本章详细分析了钢材、混凝土及其新型复合材料（如FRP）在屈服、强化、蠕变及疲劳过程中的本构关系模型。我们引入了粘塑性理论，重点阐述了塑性铰的形成机制及其对结构整体刚度的影响。此外，疲劳寿命的预测不再局限于经典的S-N曲线，而是深入到基于断裂力学的裂纹扩展速率分析，包括应力强度因子和裂纹尖端塑性区的影响。 第二章：结构稳定性与超静定系统的深入分析 超越欧拉公式的简单范畴，本章着重探讨了复杂边界条件和非均匀截面下杆件的屈曲行为。针对框架结构，引入了P-Δ效应和P-δ效应的量化分析方法，强调了它们在地震或强风荷载作用下的累积性风险。对于高层或超高层建筑，本节详细介绍了分层壳单元法在分析复杂剪力墙和核心筒结构扭转失稳中的应用。 第三章：动力响应与模态分析 本章将结构分析从静力学推向动力学领域。我们详细阐述了多自由度系统的自由振动、强迫振动以及瞬态响应的求解方法，如特征值问题求解和模态叠加法。尤其关注了阻尼模型的选择，如瑞利阻尼和基于质量/刚度比例的阻尼矩阵构建，这些直接影响了地震反应谱分析的准确性。 --- 第二部分：荷载效应与可靠性评估 (Load Effects and Reliability) 现代结构设计强调对不确定性的量化管理。本部分聚焦于荷载的统计特性、作用模式及其对设计安全裕度的影响。 第四章：工程荷载的随机特性与演化 本章不再视荷载为固定值，而是作为随机变量进行处理。我们分析了活荷载、风荷载、雪荷载以及地震动输入（如峰值加速度、反应谱的随机分布）的概率密度函数（PDF）和峰值因子。针对风致颤振等动态荷载，引入了随机振动理论（Random Vibration Theory）来评估结构在随机风场下的响应。 第五章：结构可靠度理论与目标可靠指标 本书详细介绍了基于一阶可靠度方法（FORM）和二阶可靠度方法（SORM）的可靠性分析。重点在于如何将工程规范中的安全系数转化为基于概率的可靠指标$eta$。通过案例对比，展示了在不同设计准则（如极限状态设计法 LRFD 与工作应力设计法 ASD）下，设计结果的可靠性差异。 --- 第三部分：先进结构分析与计算方法 (Advanced Computation and Modeling) 工程实践中，解析解往往难以获取，数值计算成为核心工具。本部分深入探讨了有限元方法的实际操作与结果验证。 第六章：有限元（FEM）在结构分析中的进阶应用 本章超越了基础的单元刚度矩阵组装，着重讨论了壳单元、实体单元（如四面体与六面体单元）的选择标准及其网格划分策略对解的收敛性和精度的影响。我们详细分析了接触面的建模技术，特别是在预应力结构和叠合层结构中的应用，以及如何处理高阶非线性（几何非线性与材料非线性）问题的迭代求解算法，如牛顿-拉夫森法和修正牛顿法。 第七章：瞬态分析与时程响应的数值模拟 针对冲击、爆炸或快速动态事件，本章介绍采用中心差分法、Newmark-$eta$法等显式或隐式积分算法进行非线性时程分析的实施步骤。重点强调了时间步长的选择原则以及如何通过吸收边界条件（如PML层）来模拟无限介质对波传播的影响。 --- 第四部分：抗震设计与隔震消能技术 (Seismic Design and Energy Dissipation) 面对日益严峻的地震风险，本部分专注于前沿的抗震设计理念和新型技术。 第八章：基于性能的抗震设计（PBD） 本书的核心章节之一。详细阐述了PBD的设计流程，包括性能目标的选择（如：正常使用、生命安全、预防倒塌）与对应的需求参数（如：层间位移角、构件延性需求）。我们介绍了如何通过非线性静力推覆分析（Pushover Analysis）和非线性时程分析来验证结构在目标性能水平下的表现。 第九章：隔震、消能与基础隔离技术 本章系统介绍了减隔震系统的机理、选型和设计参数确定。重点讨论了橡胶支座（LRB/HDRB）的非线性恢复力模型、摩擦摆隔震器的特性以及粘滞阻尼器、屈服耗能支撑等消能装置的布置原则和容量设计方法。分析了如何通过等效线性化方法对非线性隔震系统进行简化设计。 --- 第五部分：新型材料与复杂结构体系 (Novel Materials and Systems) 结构工程正朝着轻量化、高强化和多功能化发展。 第十章：高性能混凝土（HPC）与钢-混凝土组合结构 本章探讨了UHPC（超高性能混凝土）的微观结构特性、高抗压强度和优异的韧性表现。对于钢-混凝土组合结构，重点分析了剪力连接件的性能测试、界面滑移对整体刚度的影响，以及在海洋工程和桥梁结构中的应用实例。 第十一章：预应力技术与后张法系统设计 详细介绍了预应力损失的精确计算方法，包括弹性拉伸、锚具滑移、混凝土收缩和徐变的影响。针对后张法，重点分析了管道的布置优化、灌浆质量控制的重要性及其对结构耐久性的影响。 第十二章：薄壳、折板与空间网格结构的几何稳定性 针对曲面结构，本章阐述了膜理论和梁格理论的应用。强调了在设计阶段必须考虑的施工误差对几何刚度的潜在削弱，并介绍了如何利用曲率和曲面刚度来抵抗失稳。 --- 第六部分：工程实施与可持续性考量 (Implementation and Sustainability) 第十三章：结构施工过程中的控制与监测 本章关注从图纸到实体的转化过程中的关键控制点。包括钢筋绑扎的允许偏差、混凝土浇筑的温度控制、预应力张拉过程的力值记录与校核。引入了结构健康监测（SHM）的概念，利用光纤光栅传感器和加速度计网络，实时反馈结构应力、变形和振动状态。 第十四章：绿色工程与全生命周期评估（LCA） 在可持续发展的背景下，本章探讨了结构设计如何减少环境足迹。内容包括低碳材料替代方案的选择、结构的可拆卸性与再利用设计（Design for Disassembly, DfD），以及使用全生命周期评估（LCA）工具对不同设计方案进行环境影响量化的方法。 --- 目标读者： 土木工程、结构工程、力学专业的高年级本科生、研究生，以及致力于提升设计水平的注册工程师和工程技术人员。 本书特色： 理论深度与工程实操的完美结合，聚焦于现代工程实践中的先进设计理念和计算方法。

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这本书在理论讲解的深度和广度之外，还非常注重实践性和应用性。书中提供了大量的实验和模拟案例，鼓励读者动手实践，加深对理论知识的理解。例如，在讲解材料的力学性能时，书中会描述如何通过拉伸试验、弯曲试验等来测定材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量，并提供了相应的实验数据和分析方法。此外，书中还介绍了如何使用一些工程软件，如有限元分析软件，来进行力学计算和仿真，让读者能够将理论知识与实际工程软件应用相结合，提升解决实际工程问题的能力。

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让我印象深刻的是，这本书在对每个知识点进行讲解后，都会附带一系列精心设计的习题。这些习题的难度梯度设置得非常合理，从基础的概念巩固，到需要综合运用多项知识才能解决的复杂问题，应有尽有。更难能可贵的是，书中对大部分习题都提供了详细的解题思路和步骤，甚至还针对一些常见错误给出了纠正和说明。我曾经在一个关于虚功原理的习题上卡了很久，翻遍了之前的章节也找不到头绪，但当我看到书中提供的解题过程时，豁然开朗。作者不仅给出了最终答案，还详细解释了每一步为什么要这样做，每一步的物理意义是什么，以及如何通过对问题的深入理解来简化求解过程。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学理念，让我真正学会了如何去思考和解决问题，而不是仅仅停留在死记硬背的层面，这对于我未来独立解决工程问题至关重要。

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这本书给我最大的惊喜在于其对数学工具的应用讲解。工程力学本身就高度依赖数学工具，而这本书在这方面做得尤为出色。它不仅仅是简单地给出公式，而是会详细讲解每个公式是如何通过数学推导得出来的，并解释其中涉及的数学原理，例如，在学习矢量分析时，作者会结合具体的力学问题，例如求解合力或判断力的方向，来演示如何运用向量的加减法、点乘和叉乘。书中还包含了对微积分在力学中应用的介绍，比如如何通过对位移进行一次和二次求导得到速度和加速度，以及如何利用积分来计算功和平均力。这种深入的数学讲解，让我不仅能够运用这些工具，更能理解它们背后的数学逻辑，从而更灵活地解决更复杂的问题。

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在阅读过程中，我发现这本书非常注重培养读者的批判性思维和解决实际问题的能力。它鼓励读者不仅仅满足于书本上的知识，而是要去思考如何将这些知识应用于实际工程中。例如，在讲解材料的强度和刚度时，书中列举了不同材料在不同载荷下的表现，并引导读者思考如何根据实际需求选择最合适的材料，以及如何在设计中考虑材料的疲劳寿命和安全性。作者还经常会提出一些开放性的问题，鼓励读者进行讨论和探索，例如，在讨论结构的稳定性时，书中会引发关于“如何提高结构的抗压能力？”、“在地震中，哪种结构形式更具优势？”等问题，并鼓励读者结合所学知识进行分析和解答。这种启发式的教学方式，让我受益匪浅。

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这本书的名字叫做《工程力学课教学参考书》，我拿到的时候，以为这是一本枯燥乏味的教材，但翻开之后，才发现它远不止于此。首先，它的排版设计就让人眼前一亮，清晰的章节划分，适中的字体大小，以及恰到好处的留白，都为阅读体验加分不少。更重要的是，作者在讲解理论知识时，并没有枯燥地堆砌公式，而是巧妙地融入了大量的实例分析，这些案例都来源于实际工程，比如桥梁的设计、建筑物的抗震，甚至是日常生活中的机械运动。通过这些生动形象的例子，我能够更直观地理解抽象的力学原理，例如，当书中讲解受力分析时，它并没有直接抛出一个模型，而是先描述了一个实际的起重机工作场景，分析了吊钩、钢缆、重物等各个部件所受到的力，然后再引出牛顿第三定律和力的分解等概念。这种“从实际到理论”的讲解方式，极大地降低了学习门槛，让我这个初学者也能津津有味地读下去。

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这本书最大的优点之一在于它对物理概念的深刻挖掘和拓展。它不仅仅是罗列公式和解题方法，更是在引导读者去理解这些公式背后的物理意义以及它们是如何从基本公理推导出来的。例如，在学习动量守恒定律时，作者并没有满足于给出一个简单的公式，而是深入探讨了冲量-动量定理，并将其与牛顿第二定律和动能定理联系起来，阐述了在不同条件下，这些定理的适用性和局限性。书中还穿插了许多关于力学发展史的趣闻轶事，例如，介绍了牛顿在发现万有引力定律过程中所经历的思考和实验，以及后续科学家如何在此基础上不断完善和发展力学理论。这些内容不仅增加了学习的趣味性，更让我体会到科学研究的严谨性和探索精神，激励我在学习过程中保持好奇心和求知欲。

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这本书的另一个突出特点是它对不同工程领域中力学应用的广泛覆盖。它不仅仅局限于某一类工程，而是将力学原理贯穿于各种工程学科中。例如，在讲解流体力学时，书中不仅介绍了伯努利方程在管道流速计算中的应用，还延伸到了飞机机翼上的空气动力学原理，以及船舶在水中的运动分析。在讲解振动力学时，书中则从简单的单自由度系统，延伸到了复杂的机械设备和桥梁结构的共振问题。这种广博的知识面，让我能够对工程力学在不同领域的重要性有一个全面的认识，也为我未来选择专业方向提供了更多的参考。

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在学习过程中，我特别欣赏本书在讲解一些关键概念时所采用的类比和可视化手法。例如，在介绍材料力学中的应力和应变时，作者并没有直接给出它们的定义，而是用了一个生动的比喻：将材料想象成一根橡皮筋，当你对其施加拉力时，橡皮筋会发生伸长，这个伸长量与施加的力之比，以及材料本身的性质，就构成了我们所说的应变。而单位面积上所承受的力，则被形象地比喻为“压在手指上的疼痛程度”，这便是应力。此外，书中还配有大量精美的插图和示意图，它们将复杂的力学模型和受力情况清晰地呈现出来，比如，在讲解梁的弯曲时，书中提供的弯矩图和剪力图，就如同将抽象的数学关系“具象化”了，让我能够直观地看到梁在不同位置受力情况的变化，以及内部应力的分布。

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最后，我必须强调这本书在语言风格上的独特性。它没有采用过于专业化和学术化的术语，而是力求用通俗易懂的语言来解释复杂的概念。同时，它也没有因为通俗而牺牲科学的严谨性，在保证准确性的前提下，极大地降低了学习的难度。作者在写作时，仿佛一位经验丰富的工程师在与你面对面交流，他会用他的经验和智慧来引导你，让你在轻松愉快的氛围中掌握工程力学的核心知识。这本书的阅读体验，更像是在与一位良师益友对话，让我感受到学习的乐趣和收获的喜悦。

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这本书在对一些看似简单的概念进行解释时，往往能够深入到其本质，并引发更深层次的思考。例如，在讲解“自由体图”的绘制时，作者并没有仅仅强调“隔离物体，画出所有受力”，而是详细阐述了如何正确识别和判断作用在物体上的所有外力，包括接触力、场力（如重力、电场力）以及它们的方向和性质。书中还列举了许多容易被忽略的细节，比如，在分析浮力问题时，必须正确识别出液体对物体的作用面积和方向，以及如何正确处理接触点上的力的传递。作者还通过对比不同简化假设下求解同一问题的结果，来强调模型选择和假设条件对最终结果的影响，让我深刻理解到，工程力学并非一成不变的真理，而是在一定约束条件下对现实世界的抽象和近似。

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