工程力学基础教程(上) (平装)

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出版者:浙江大学出版社
作者:徐博侯等编
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2004-04-01
价格:18.0
装帧:平装
isbn号码:9787308027588
丛书系列:
图书标签:
  • w
  • 工程力学
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具体描述

《静力学原理与应用》 内容简介 本书是“工程力学基础教程”系列的第一卷,专注于阐述静力学的基本原理及其在工程实践中的广泛应用。静力学作为力学的基础分支,研究的是处于平衡状态下的物体所受的力系以及力系与物体之间的关系。它不仅是后续动力学、材料力学等课程学习的基石,更是理解和解决各类工程问题的必备知识。本书力求以清晰的逻辑、严谨的推导和丰富的实例,帮助读者建立扎实的静力学理论框架,并掌握运用这些原理分析和解决工程实际问题的能力。 第一章 绪论 本章首先介绍了力学在工程科学中的地位和作用,阐述了工程力学研究的基本对象——质点和刚体,并定义了力学研究的三大基本问题:平衡问题、运动问题和变形问题。接着,详细介绍了本书所遵循的科学研究方法,即从宏观到微观、从简化到复杂、从抽象到具体的原则。强调了理想化和模型化在工程力学中的重要性,并简要回顾了历史上经典力学的发展历程,如牛顿运动定律的提出,以及这些理论对人类文明进步产生的深远影响。最后,指出了学习静力学的重要意义,在于培养学生的抽象思维、逻辑推理和空间想象能力,为后续的工程学习和实践打下坚实基础。 第二章 力的基本概念与性质 本章是静力学的入门,系统地介绍了力的基本概念。我们首先定义了力是一种物体之间相互作用的物理量,并详细阐述了力的三要素:大小、方向和作用点。通过生动的图示和具体的例子,解释了这些要素在描述力时不可或缺的重要性。接着,深入探讨了力的性质,包括力的传递性、合成与分解的平行四边形法则,以及向量在力学中的应用。平行四边形法则是分析和解决力系问题的基础,本书将通过大量习题来巩固这一概念。此外,本章还区分了集中力与分布力,并介绍了常见的几种力的类型,如重力(引力)、弹力、摩擦力、压力等,并阐述了它们各自的特点和计算方法。例如,在分析重力时,我们将引入重心的概念,解释其在物体受力分析中的重要性。 第三章 力的投影与力的等效 本章继续深化对力的理解,重点介绍力的投影和等效概念。力的投影是理解力的分解和应用的基础,通过几何关系,我们将演示如何计算一个力在坐标轴上的投影,以及投影的意义。这对于将复杂的力系简化到坐标系中进行分析至关重要。紧接着,我们详细阐述了力的等效原理。力的等效是指用另一个力或力系来代替原力或力系,而对物体产生的效果完全相同。这一定理是解决许多复杂受力分析问题的关键,它允许我们将复杂的力系简化为更容易处理的形式,例如将一个力系简化为一个合力和一个合力偶。本章将通过详细的推导和实例,帮助读者理解力的等效概念,并掌握如何运用等效原理来简化问题。 第四章 力的系及其简化 本章是静力学核心内容的开始,将我们引入力的复杂世界——力的系。我们首先定义了什么是力的系,并将其分为汇交力系、平行力系和任意力系,并对每种力系进行了详细的分类和描述。然后,我们引入了力的合成和力的简化两大概念。力的合成是指将若干个力合成为一个等效的合力,而力的简化则是指将一个复杂的力系简化为一个等效的合力和合力偶。本章的重点将放在对力的系进行简化。我们将详细讲解如何计算汇交力系、平行力系和任意力系的总结果(合力)以及合力偶。对于任意力系,我们还将介绍其简化的两种形式:一个合力和一个合力偶,以及在特定情况下可能出现的其他简化形式。本章的推导将严格遵循数学逻辑,并辅以大量的工程算例,例如桥梁结构上的受力分析,以及机械设备中的力学问题,帮助读者理解力的系简化在实际工程设计中的应用价值。 第五章 截面法 截面法是研究内部受力分析的强大工具,尤其在结构力学中扮演着至关重要的角色。本章将详细介绍截面法的基本原理和应用。我们首先阐述了截面法的核心思想:将一个连续的物体或结构在某个截面上截开,然后分析截面两侧的受力平衡。通过研究截面上的内力,我们可以了解构件内部所承受的拉、压、剪、弯、扭等各种力的作用。本书将详细讲解如何运用静力学平衡方程对截面上的内力进行求解。我们将区分平面图形和空间图形中的截面法,并重点讲解在平面桁架、梁等结构中的应用。通过大量的工程实例,例如分析桥梁或屋顶桁架中杆件的内力,或者分析悬臂梁在荷载作用下的剪力和弯矩,读者将能够熟练掌握截面法的应用,从而为后续的材料力学学习打下坚实基础。 第六章 刚体绕定轴转动的平衡 本章将研究在力的作用下,刚体绕固定轴转动的平衡问题。我们将引入转矩(力矩)的概念,并详细阐述力矩的大小、方向和作用线。通过引入虚位移原理和虚功原理,我们将推导出刚体绕定轴转动的平衡方程。本书将重点分析平面机构中的转动平衡问题,并提供丰富的工程实例,例如利用力矩平衡原理设计起重设备、滑轮组或简单的机械传动装置。我们将深入探讨力矩的叠加原理,以及如何通过分析各构件的力矩来判断机构是否处于平衡状态。此外,本章还将简要介绍螺旋机构的平衡问题,为理解更复杂的机械系统提供铺垫。 第七章 虚位移原理 虚位移原理是研究力学平衡问题的一种能量方法,它具有高度的普遍性和简洁性。本章将深入探讨虚位移原理。我们首先定义了虚位移的概念,它是一种假想的、不引起物体实际变形的位移。然后,我们阐述了虚功的概念,并推导了虚位移原理的核心——虚功原理:当一个物体处于平衡状态时,其上所有力的虚功之和恒等于零。本书将详细演示如何运用虚位移原理来求解平面机构的平衡问题,以及确定机构的约束反力。通过大量算例,例如利用虚位移原理分析滑轮组、杠杆机构或简单的万向节的平衡,读者将体会到该原理的强大之处。本章的推导将严谨且逻辑清晰,旨在让读者深刻理解虚位移原理的物理意义和数学形式。 第八章 摩擦 摩擦力是工程实践中普遍存在且不可忽视的一种力,它既可能是有益的,也可能是有害的。本章将对摩擦力进行系统的研究。我们首先区分了静摩擦和动摩擦,并详细介绍了摩擦的产生原因、摩擦角的概念以及最大静摩擦力的大小。接着,我们将深入分析动摩擦力,并介绍滑动摩擦系数和滚动摩擦系数。本章将重点研究平面斜坡上的摩擦问题,以及具有摩擦的螺纹连接、轴承和皮带传动等工程实际问题。我们将运用静力学平衡方程和摩擦定律来分析这些问题,例如计算起重机在斜坡上提升重物的所需力,或者分析制动器的工作原理。通过丰富的实例,读者将能够全面理解摩擦的力学特性,并学会如何在工程设计中合理利用或克服摩擦。 第九章 浮力与重力 本章将聚焦于两种重要的力的性质:浮力和重力。我们将首先深入研究重力的概念,包括重心的定义、确定重心的方法(包括几何法和分割法),以及重心在物体受力分析中的重要性。本书将重点讲解如何计算各种几何形状物体的重心,例如均质梁、柱体、球体等。接着,我们将转向浮力的研究。我们将详细阐述阿基米德原理,并分析物体在液体中所受浮力的大小和方向。本章将通过计算物体在液体中的漂浮、悬浮和下沉条件,来理解浮力与重力的相互作用。大量的工程实例将被引入,例如船舶的浮力设计,以及浮体稳定性的分析。此外,我们还将讨论气体中的浮力现象,例如热气球的升空原理。 第十章 组合体和不规则形状物体的受力分析 本章将进一步扩展静力学知识的应用范围,重点研究组合体和不规则形状物体的受力分析。我们将学习如何将复杂的组合体分解为若干个基本几何形状,然后分别计算它们的重心,并根据重心叠加原理计算整体的重心。我们将运用已学过的静力学原理,例如力的合成与分解,来分析这些组合体所受的外部载荷。对于不规则形状的物体,我们将介绍利用数值方法(如微积分求积法)来确定其质心和惯性力矩。本章将提供大量的工程应用案例,例如分析起重设备吊装的复杂构件,或者计算飞机机翼的受力分布。通过本章的学习,读者将能够掌握对更复杂、更贴近实际的工程对象进行受力分析的能力。 总结 《静力学原理与应用》旨在为读者提供一个全面、深入的静力学学习体验。本书在理论讲解上力求严谨,在方法演示上注重实践,在工程应用上贴近现实。通过对本书内容的学习,读者不仅能够掌握静力学的基本概念和原理,更重要的是能够将其灵活运用到解决各种工程问题中,为未来的专业学习和职业生涯奠定坚实的力学基础。本书的章节安排循序渐进,由浅入深,逻辑清晰,配合大量的例题和习题,相信能帮助广大工程技术人员和相关专业的学生,深刻理解并熟练掌握静力学这门重要的学科。

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用户评价

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这本书的习题设计简直是教科书级别的精妙,真正做到了理论与实践的完美结合。我之前看的很多教材,习题要么过于简单,只是对概念的机械重复,要么就是难度陡增,超出了正常学习的范围,让人抓狂。而这本《工程力学基础教程》,它在每一章的末尾提供的练习题,难度梯度设置得极其合理。刚开始的题目,主要是检验你是否理解了基本定义和公式的应用,做起来很有成就感;紧接着,就开始引入一些稍微复杂一点的组合受力问题,需要你动脑筋去分解、去简化;最后,总会有几道“思考题”或者“综合应用题”,这些题目往往需要你结合前后章节的知识点进行融会贯通的分析,这才是真正考验学习效果的地方。更值得称赞的是,书后附带的参考答案和解题步骤非常详尽,不像有些书只给个最终结果,让人费解。它会清晰地展示出每一步的逻辑推导过程,即便我一开始做错了,也能通过对照解析,立刻明白自己是在哪个环节出现了思维上的偏差。这种高质量的习题和解析,使得这本书成为了我案头常备的“练习宝典”,而不是仅仅用来“翻阅”的工具书。

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这本书简直是我的“救命稻草”,尤其是在我面对那些抽象的力学概念时。我记得第一次翻开它的时候,内心是有点忐忑的,毕竟“工程力学”这四个字听起来就挺让人头疼的。然而,这本书的叙述方式非常平易近人,它不像某些教科书那样,上来就是一堆公式和复杂的数学推导,让人望而却步。相反,作者似乎非常理解初学者的困境,总能找到一种非常直观的方式来解释那些看似深奥的原理。比如,对于静力学的平衡概念,它不是直接给出复杂的矢量分析,而是通过很多贴近生活的例子,比如桥梁的受力、吊车的平衡状态,让我一下子就能抓住问题的核心。这种“由浅入深,循序渐进”的编排思路,真的让我感觉学习过程不再那么痛苦。而且,书中配的图例简直是教科书级别的清晰,每一个受力分析图都标注得明明白白,阴影和箭头的使用都恰到好处,极大地降低了我的理解难度。这本书让我明白,力学并非是枯燥的代数游戏,而是理解我们周围世界如何运作的一把钥匙。我强烈推荐给任何感觉力学是“天书”的同学,它能帮你真正地建立起对力学思维的信心。

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这本书带给我的最宝贵财富,是它所培养起来的“工程思维”和“问题分解能力”。工程力学并不仅仅是计算,更是一种看待和解决实际工程问题的思维模式。这本书在很多案例分析中,都潜移默化地引导我们如何将一个复杂的实际问题,抽象化、理想化,最终转化为一个可以用力学方法求解的数学模型。比如,书中分析一个复杂桁架结构的受力时,它会先引导我们识别哪些连接点可以视为理想铰接,哪些构件可以视为只受拉或受压,这种简化过程,是初学者最难掌握的一环。这本书通过大量的文字引导和图示对比,教会我们如何进行合理的假设和简化,而不至于在细节中迷失方向。这种系统性的思维训练,让我即使在面对一些全新的、书中没有出现过的结构类型时,也能迅速构建出分析框架。它不是一套死板的公式集,而是一套灵活的、可迁移的分析工具箱。这本书真正让我体会到,一个合格的工程师,首先必须是一个优秀的力学思维者。

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这本书的理论深度和广度,在基础教程这个定位上,把握得可谓是炉火纯青。它没有为了追求“高深”而堆砌那些在入门阶段用不上的高阶内容,也没有为了“简单”而牺牲掉工程实践中必须掌握的核心知识点。它精准地定位在了“工程力学基础”的黄金分割点上。例如,在讲述材料力学的基础时,它对胡克定律、泊松比这些基本关系的引入,都建立在对微小变形的物理图像理解之上,而不是直接抛出应力张量,这为后续学习更高级的理论打下了坚实的物理基础。同时,它也没有忽视结构稳定性的重要性,对欧拉公式的推导和应用讲解得非常透彻,让我深刻理解了细长杆件在受压时失稳的内在机理。这本书的作者似乎深谙“授人以渔”的道理,不仅告诉我们“是什么”,更重要的是解释了“为什么会这样”,以及在实际工程中应该如何“应用这个为什么”。这种既有深度又不失广度的平衡感,让我确信,这本书将是我未来几年内,在结构分析和设计领域学习的基石。

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我必须得说,这本书的排版和印刷质量,体现出了一种对读者极大的尊重。在这个越来越追求数字化的时代,实体书的阅读体验变得尤为重要,而这本书在这方面做得非常出色。纸张的选用恰到好处,既不是那种反光的亮纸,也不是容易沾染指纹的粗糙纸,长期阅读下来,眼睛的疲劳感明显减轻了不少。字体设计清晰、大小适中,关键是公式的排版,简直是艺术品级别的。复杂的微积分表达式、张量符号,甚至希腊字母,都排列得错落有致,一点也不拥挤,这对于需要反复查看公式细节的读者来说,太重要了。我以前看的某些教材,公式挤在一起,看了半天都分不清上下标,严重影响了学习效率。而这本教程,即便是涉及到一些复杂的应力应变矩阵,也能保持极佳的可读性。装订方面,平装的设计让它非常便于携带,而且书脊的弹性处理得很好,可以平摊在桌面上,这对于需要边看书边写笔记的我来说,简直是太方便了。这种对细节的关注,使得每一次拿起它都成为一种享受。

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