工程力学.Ⅱ.通用部分

工程力学.Ⅱ.通用部分 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:机械工业出版社
作者:程靳编
出品人:
页数:347
译者:
出版时间:2002-8
价格:25.0
装帧:平装
isbn号码:9787111099970
丛书系列:
图书标签:
  • 工程力学
  • 通用力学
  • 力学基础
  • 工程教育
  • 高等教育
  • 理工科
  • 教材
  • 理论力学
  • 固体力学
  • 基础学科
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具体描述

本书内容包括原国家教委颁布的高等工科院校理论力学及材料力学基本要求的内容。为满足21世纪教学改革的需要,本书收入了笛卡尔张量、连续介质力学基本理论及流体力学基础以及几种大型力学通用程序的介绍。增添这些内容的目的是使工科大学生对力学的基本概念、基础理论及力学的物理量有更深入的理解,并能正确使用几种大型力学通用程序。

本书共三册。第I册为基础部分,包括刚体静力学(原理论力学的静力学)及变形体静力学(原材料力学中杆、轴、梁等内容),适用于少学时类专业。第II册为通用部分,含运动学、动力学、连续介质力学及组合变形等,适用于中学时类专业。第III册为专题部分,含原理论力学、材料力学的专题及力学通用程序介绍,适用于多学时类专业。

本书可作为高等工科院校各大专业理论力学、材料力学(统称工程力学)课程的教材,可作为夜大、电大、函授大学相应专业的自学和函授教材,也可供有关工程技术人员参考。

现代工程的基石:材料力学原理与应用 引言 在现代工程领域,无论是建造摩天大楼、设计精密机械、还是研发先进的航空航天器,都离不开对材料在受力状态下行为的深入理解。材料力学,作为一门研究物体在力的作用下所产生的应力、应变以及变形规律的学科,为工程师们提供了至关重要的理论基础和分析工具。它不仅揭示了材料的内在奥秘,更是连接理论设计与实际应用的桥梁,是保障工程结构安全、经济、可靠的关键所在。本书旨在系统地阐述材料力学中的核心概念、基本原理和经典方法,并结合丰富的工程实例,展示其在解决实际工程问题中的强大威力。 第一章:应力与应变——材料内在的呐喊 本章将从最基本的概念入手,带领读者深入理解材料在受力时的“语言”。 应力(Stress):我们将首先定义应力,它是单位面积上所承受的内力,是材料内部抵抗外力作用的度量。详细介绍正应力(拉伸或压缩)和剪应力(扭转或剪切)的定义、计算方法以及其在构件截面上的分布规律。我们将探讨均匀受力、非均匀受力等不同情况下的应力状态,并引入应力张量的概念,为后续更复杂的分析奠定基础。此外,还将讨论应力的单位(如帕斯卡、兆帕)及其物理意义。 应变(Strain):紧随应力之后,我们将引入应变的概念,它是描述物体变形程度的物理量,是应力作用下的直接结果。详细阐述轴向应变(长度变化)、剪应变(角度变化)以及它们之间的几何关系。我们将分析不同加载方式下应变的产生和发展,并讨论应变的测量方法和相关单位。 本构关系(Constitutive Relations):应力和应变之间并非简单的随机关系,而是遵循一定的规律,这就是本构关系。本章将重点介绍最常见且应用最广泛的线弹性本构关系,即胡克定律(Hooke's Law)。详细讲解弹性模量(Young's Modulus)、剪切弹性模量(Shear Modulus)和泊松比(Poisson's Ratio)等重要材料常数,并阐述它们如何表征材料的力学性能。同时,也将简要提及非线性材料和塑性行为,为后续章节的深入探讨做铺垫。 广义胡克定律:在此基础上,我们将进一步推导和阐述适用于三维应力状态下的广义胡克定律,展示如何通过三个独立的应力分量和六个独立的应变分量来描述材料在复杂受力状态下的形变。 应力-应变曲线:通过实验得到的应力-应变曲线是理解材料力学行为的直观工具。本章将详细解读典型的金属材料的应力-应变曲线,识别弹性极限、比例极限、屈服点、抗拉强度、断裂强度等关键特征点,并分析不同材料(如钢、铝、铸铁、橡胶)的应力-应变曲线的差异性,以及温度、加载速率等因素对曲线形态的影响。 第二章:梁的弯曲——静止中的动态 梁作为最常见的工程结构构件,承受弯曲载荷的场合无处不在。本章将深入研究梁的弯曲行为。 梁的分类与受力分析:首先,我们将对梁进行分类,如简支梁、悬臂梁、连续梁等,并介绍常见的荷载类型,如集中力、均布荷载、力偶等。在此基础上,详细讲解梁的内力分析,包括剪力和弯矩的计算方法,并介绍剪力图(SFD)和弯矩图(BMD)的绘制,这是理解梁内力分布的关键。 弯曲应力:本章的核心在于推导和应用弯曲正应力公式。我们将详细讲解由弯矩引起的梁横截面上的正应力分布规律,揭示中性轴的概念及其作用。重点分析纯弯曲和梁的弯曲叠加情况下的应力分布,并探讨截面形状(矩形、圆形、工槽钢等)对弯曲应力的影响。 剪切应力:除了弯曲应力,梁在受弯时还会产生剪切应力。本章将推导梁的剪切应力公式,分析剪切应力在截面上的分布规律,并讨论其与弯曲应力的关系。特别会关注矩形截面梁的剪切应力分布特点。 梁的挠度计算:构件在受力后的变形,即挠度,直接关系到结构的正常使用和稳定性。本章将介绍计算梁挠度的方法,包括微分方程法和积分法。重点讲解由弯曲引起的梁的挠曲方程,以及如何根据不同的边界条件计算出梁的挠度。 挠曲角:在挠度的基础上,还将引入挠曲角(或称转角)的概念,并阐述其计算方法。 奇异梁与材料力学在工程中的应用:最后,我们将通过具体的工程案例,如桥梁、屋顶桁架、机床床身等,展示梁的弯曲理论如何在实际工程设计中得到应用,以及如何根据受力情况选择合适的梁的截面形式和材料,以确保结构的强度、刚度和稳定性。 第三章:扭转——螺旋的奥秘 扭转是杆件在绕自身轴线受到的力矩作用下产生的变形。本章将聚焦于扭转问题。 圆轴的扭转:我们首先分析最常见的圆形实心轴和圆形空心轴的扭转。详细推导扭转正应力公式和扭转剪应力公式,分析扭转应力在截面上的分布规律,并引入极惯性矩(Polar Moment of Inertia)的概念,它是抵抗扭转的重要截面特性。 扭转角:与弯曲挠度类似,扭转也会引起杆件的扭转角。本章将推导计算扭转角的方法,并介绍刚度(Stiffness)的概念,即材料抵抗扭转变形的能力。 非圆截面杆件的扭转:简要介绍非圆截面杆件在受扭转时的应力分布比圆截面复杂,并提及一些近似的分析方法。 扭转在工程中的应用:通过实例,如汽车传动轴、风力发电机叶片连接轴、螺旋桨轴等,展示扭转理论在设计这些受扭转部件时的重要作用,强调如何通过材料选择和截面设计来满足强度和刚度要求。 第四章:应力分析与强度理论——安全性的守护者 前面章节分别讨论了不同载荷下的应力状态,本章将是对这些知识的升华,重点关注如何综合分析复杂应力状态,并确保构件的强度。 二维应力状态分析:详细介绍摩尔圆(Mohr's Circle)方法,这是一种直观、几何化的方法,用于确定任意截面上的应力分量,找出最大(最小)主应力以及最大剪应力。 三维应力状态分析:将二维分析推广到三维,介绍主应力、主平面以及最大剪应力的概念,并讨论三维摩尔圆的应用。 强度理论:在确定了构件中的最大应力后,如何判断构件是否会发生破坏?这就需要强度理论。本章将详细介绍几种主要的强度理论,包括: 最大拉应力理论:适用于脆性材料。 最大剪应力理论(Tresca准则):适用于塑性材料。 最大伸长应力理论(Von Mises准则):同样适用于塑性材料,并且是目前应用最广泛、最精确的强度理论之一。 其他强度理论:简要提及其他理论,如刘易斯准则、双强度理论等。 许用应力与安全系数:引入许用应力(Allowable Stress)和安全系数(Factor of Safety)的概念,强调在工程设计中,必须在材料的强度极限和实际工作应力之间留有足够的安全裕度,以应对不可预知的因素和材料性能的离散性。 强度校核与设计:通过实例,展示如何运用强度理论和安全系数对工程构件进行强度校核,以及如何根据强度要求进行构件的设计。 第五章:稳定性——抵抗失稳的智慧 除了强度和刚度,结构的稳定性也是工程设计中不可忽视的重要因素。本章将探讨构件在受压时可能发生的失稳现象。 压杆失稳(屈曲):重点分析细长压杆在轴向压力作用下的屈曲(Buckling)现象。详细推导欧拉(Euler)屈曲公式,并分析影响压杆稳定性的关键因素,如杆件的长度、截面形状(尤其是截面的最小惯性矩)、材料的弹性模量以及约束条件。 临界力:介绍临界力(Critical Load)的概念,即压杆发生屈曲的最小载荷。 其他稳定性问题:简要提及其他形式的稳定性问题,如平面板的屈曲等,并指出其研究方法与压杆屈曲的相似性。 稳定性在工程中的应用:通过实例,如桥梁的支撑杆、飞机的机身骨架、高层建筑的柱子等,说明稳定性分析在这些结构设计中的重要性,以及如何通过合理的设计来防止构件发生失稳。 结论 材料力学是工程科学的核心基石,其原理贯穿于几乎所有的工程设计和分析之中。本书系统地介绍了材料力学的基本概念、核心理论和经典计算方法,并通过大量的工程实例,展现了其在解决实际工程问题中的实用性和重要性。掌握材料力学,不仅是机械、土木、航空航天等专业工程师的必备技能,更是培养严谨的工程思维、提升解决复杂工程问题能力的关键。本书希望能够激发读者对材料力学的兴趣,并为他们在未来的工程实践中提供有力的理论支持。

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说实话,这本书的排版风格相当的古朴,甚至是有点落后了。我拿到的是影印版,纸张的泛黄程度仿佛诉说着它悠久的历史,很多图示都是那种很老式的黑白线条图,线条的粗细和清晰度跟现在市面上那些色彩鲜艳、配有大量三维渲染图的教材完全没法比。有时候看那些受力图,我需要眯起眼睛,努力区分哪些是外力,哪些是反力,哪些是截面上的内力分量。但是,奇怪的是,虽然视觉体验不太友好,一旦你沉下心去理解那些线条背后的物理意义,你会发现它的逻辑性异常清晰和严密。它没有用花哨的图形分散你的注意力,而是强迫你必须完全依赖文字和那些最基础的几何图形去构建你的物理图像。这种“返璞归真”的教学方式,虽然初期上手比较困难,但长期来看,它建立起来的力学思维体系非常扎实,不会因为过于依赖可视化工具而变得浮于表面。

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我接触过好几本不同版本的材料力学和理论力学教材,但这本书在“通用部分”的阐述上,有一种难以言喻的哲学深度。它似乎不太关心如何快速地解决工程上的具体问题,而是执着于探究“力”和“变形”的本质联系。例如,在讨论变形几何学的那一章,作者花了大量篇幅去定义和区分位移场、速度场和变形梯度张量,这些概念在实际的梁柱分析中几乎用不到,但在理论推导上却是至关重要的基石。我感觉作者在试图搭建一个尽可能完备的理论框架,让所有的力学现象都能在这个框架下得到统一的解释。这种宏大的视角,使得我在学习过程中时常会停下来思考:为什么材料会以这种方式响应外载?这种响应背后的物理规律到底是什么?这本书更像是一本关于“力学哲学”的导论,而不是一本单纯的工具书,它要求你对物理世界有更深层次的敬畏和理解。

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这本书的习题设计简直是“反人类”级别的难度,这一点我深有体会。很多国内教材的习题都是计算导向的,你只要套用公式,算出数字,就大功告成了。但这本《工程力学·Ⅱ·通用部分》的很多题目,特别是章节末尾那些被加粗标示的“思考题”,更多的是要求你进行理论推导或者构造反例。我记得有一道题,要求证明在特定边界条件下,一个复杂应力状态下的能量泛函的极小值点对应于结构的真实平衡态,整个推导过程涉及到了变分原理和泛函分析的知识,我为了弄懂它,不得不去图书馆翻阅其他更高级的数学物理教材来辅助理解,这本书本身只给出了极其精简的引导。这让我明白,这本书的目标读者群体定位非常高,它不是为应付考试而编写的,而是为培养未来理论研究人员而准备的,它培养的不是解题员,而是问题发现者和理论构建者。

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这本《工程力学·Ⅱ·通用部分》的厚度着实让人望而生畏,拿到手里就感觉沉甸甸的,这应该就是知识的重量吧。我本来以为力学这东西无非就是那些公式的堆砌,无非就是受力分析图和一些基本的刚体平衡问题,结果翻开目录才发现,里面的内容广度远超我的想象。它不仅仅是满足于计算悬臂梁的挠度或者分析桁架的内力,而是深入到了材料的本构关系、应力状态的描述,甚至连一些更抽象的连续介质力学的概念也有所涉及。我记得在讲到应力张量和应变张量的时候,书里用了大量的矩阵表示法,那部分内容对于我这种刚接触高级力学的学生来说,简直像在看密码本,需要反复研读好几遍才能勉强跟上作者的思路。更别提后面关于材料弹塑性转变的章节,简直是理论的深渊,我得时刻备着笔和草稿纸,生怕一步跟不上就彻底迷失在无穷无尽的偏微分方程和边界条件里。这本书显然不是那种可以轻松读完,合上书就能“会了”的教材,它更像是一座需要攀登的知识高峰,每一次阅读都是一次对思维极限的挑战。

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与其他我读过的教材相比,这本书的叙事风格极其冷静和克制,几乎看不到任何带有情感色彩的鼓励性语言。作者的文字就像是冷光下的精密仪器,精确、客观,不带一丝多余的修饰。当你读到关于结构屈曲或者材料破坏的章节时,它只是平静地描述了破坏的力学条件和临界点,没有任何关于“危险”或“预防”的警告,所有的信息都以纯粹的数学语言和物理定律的形式呈现。这种高度的抽象性,起初让人感到有些疏远和难以亲近,仿佛在阅读一本写给机器看的说明书。然而,一旦你适应了这种沟通方式,你会发现它带来的好处是巨大的:它极大地锻炼了你用纯粹的逻辑链条进行思考的能力,让你学会将复杂问题剥离至最基本的力学公理层面进行审视。这种训练,对于构建严谨的工程分析思维,无疑是不可替代的宝贵财富。

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