工程力学辅导教程

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出版者:清华大学出版社
作者:周水铭
出品人:
页数:289
译者:
出版时间:2005-2
价格:26.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302102328
丛书系列:
图书标签:
  • 工程力学
  • 力学
  • 辅导
  • 教程
  • 教材
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具体描述

本书主要根据高职高专《工程力学》教学大纲进行编写,章节按一般相应教材内容进行设置,共24章。每章主要分为4个部分:学习要求、重点与难点;重点内容及解题辅导;例题解析;思考与练习。本书主要针对教材中缺少或未系统介绍的一些问题,以及作者在教学中的体会和观点来编写,利于学生学习和教师参考。

本书适合机械类、建筑类高职高专学生使用,也适合报考“专升本”或自学考试的学生使用,还可以作为教师教学参考用书。

现代结构设计中的材料科学前沿与应用 本书简介 本书深入探讨了在现代工程结构设计中,材料科学所扮演的关键角色及其前沿发展。着眼于提升结构的安全性能、耐久性以及可持续性,本书系统梳理了高强度钢材、先进复合材料、智能材料以及新型混凝土等关键结构材料的本构关系、微观结构演变及其宏观力学行为。 第一部分:结构材料的本构理论与先进表征 本书首先回顾了经典材料力学在描述宏观尺度下的应力-应变关系,并在此基础上引入了现代结构分析中不可或缺的非线性材料模型。重点阐述了塑性理论、粘弹性理论在土木、航空航天及机械工程领域中的应用。 1.1 复杂应力状态下的本构模型: 详细分析了屈服准则(如Von Mises, Tresca准则)在各向异性材料中的修正与推广。针对高应变率环境(如冲击载荷或地震作用),引入了Johnson-Cook等动态材料模型,并结合实验数据对其参数辨识方法进行了深入探讨。 1.2 损伤力学与疲劳分析: 结构失效往往始于微观损伤的累积。本书聚焦于材料损伤的引入、演化及其对整体结构承载力的影响。重点介绍了Continuum Damage Mechanics (CDM) 的基本框架,特别是基于能量释放率和应变梯度的损伤演化律。在疲劳寿命预测方面,超越了传统的S-N曲线法,深入探讨了基于裂纹扩展的Paris-Erdogan定律在不同载荷谱下的修正,并讨论了高周疲劳与低周疲劳的物理机制差异。 1.3 微观结构与性能的关联: 材料的宏观力学性能根植于其微观结构。本书通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)等表征技术,解析了晶粒尺寸、位错密度、第二相粒子分布对材料强度和韧性的影响。特别关注了材料在极端温度(高温蠕变与低温脆化)下的微观响应机制。 第二部分:高性能结构材料的创新与应用 本部分聚焦于当前工程实践中应用日益广泛的新型结构材料,探讨其独特的力学优势与工程化挑战。 2.1 先进钢材技术: 详细剖析了超高强度钢(UHSS)和马氏体/贝氏体复合相钢(TRIP/TWIP钢)的冶金学基础及其热机械控制过程(TMCP)。讨论了这些钢材在桥梁、高层建筑和压力容器中的应用实例,重点分析了焊接接头区的残余应力与性能退化问题。 2.2 纤维增强复合材料(FRP): 复合材料因其高比强度和耐腐蚀性在结构加固与新建工程中占据重要地位。本书侧重于碳纤维(CFRP)和玻璃纤维(GFRP)层合板的力学行为,包括纤维/基体界面相互作用、层间剪切强度(ILSS)的测试方法,以及层合板在湿热环境下的长期性能衰减模型。讨论了复合材料在抗震结构中的应用,如纤维网格加固技术。 2.3 智能与功能化材料: 介绍了具有自感知、自修复或形状记忆特性的新型材料在结构健康监测(SHM)与主动控制中的潜力。重点分析了形状记忆合金(SMA)在预应力施加与振动抑制中的应用机理,以及压电材料在应力波检测中的换能效应。 第三部分:新型固态胶结材料与可持续发展 认识到传统水泥基材料的环境足迹,本书将大量篇幅献给低碳、高韧性的新型固态胶结材料。 3.1 高性能与超高性能混凝土(HPC/UHPC): 深入解析了UHPC中细骨料、超塑化剂、活性矿物掺合料(如硅灰、偏硅酸盐)的优化配比及其对微观孔隙结构的影响。着重阐述了UHPC中纤维(钢纤维或聚丙烯纤维)对拉伸强度和韧性的显著提升机制,以及其在极端环境(如海洋工程)中的耐久性表现。 3.2 地聚合物与低碳胶凝体系: 探讨了以粉煤灰、矿渣等工业废渣为主要原料的地聚合物材料的化学激活过程与早期强度发展规律。比较了地聚合物与波特兰水泥在力学性能、抗化学侵蚀性以及碳足迹方面的差异,展望了其在可持续基础设施建设中的广阔前景。 第四部分:多场耦合与结构响应的数值模拟 现代结构分析严重依赖于先进的计算工具。本书强调材料模型与数值算法的有效耦合。 4.1 有限元方法的材料实现: 详细介绍了如何将前述非线性、损伤、粘塑性材料模型精确地嵌入到有限元程序(如ABAQUS, ANSYS)的子程序接口中。讨论了积分点应力更新算法,如修正欧拉法和隐式时间积分方案,以保证复杂本构关系下的计算收敛性和精度。 4.2 热-力-电-磁耦合分析: 针对新兴结构系统(如含功能材料的结构或极端环境下的设备),本书引入了多场耦合问题的数学描述和数值求解策略。例如,分析了结构在交变温度和载荷作用下的热-机耦合响应,以及电磁场对压电材料驱动性能的影响。 4.3 尺度效应与多尺度建模: 讨论了从原子尺度到宏观结构尺度的信息传递问题。介绍了均质化方法(Homogenization)在确定复合材料有效力学参数中的应用,以及如何利用 Representative Volume Element (RVE) 概念来桥接微观结构不均匀性与整体结构响应之间的关系。 本书旨在为结构工程师、材料科学家以及从事结构可靠性研究的研究生提供一本深入且实用的参考书,帮助读者掌握高性能结构材料的设计原理、先进测试技术以及精确的数值模拟方法,以应对日益复杂的现代工程挑战。

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读后感

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用户评价

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在学习过程中,我发现这本书的章节顺序安排,似乎并不总是最符合逻辑的学习路径。有时候,我会觉得某些知识点,如果能在更早的章节介绍,后续的学习会更加顺畅。这种“不合时宜”的知识点出现,会让我产生一种“打乱仗”的感觉,我不知道是应该先记下这个,等后面学到相关内容再来理解,还是硬着头皮去理解这个超前的概念。如果能对章节的划分和内容的顺序进行优化,使得知识点能够按照一个更自然的“递进”关系来呈现,相信对读者的学习曲线会更加友好。

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这本书的语言风格,我感觉比较学术化,这本身是无可厚非的,毕竟是工程力学教程。但是,在某些地方,这种学术化的表达,可能会让一些基础相对薄弱的读者感到一定的距离感。我希望能有一些部分,能够用更贴近生活、更生动的语言来解释一些抽象的物理现象。例如,在讲解惯性时,如果能结合一些日常生活中物体运动的例子,会比单纯地给出公式和定义更容易被理解。这种“平易近人”的表达方式,虽然不能替代严谨的科学定义,但绝对能起到很好的“铺垫”作用。

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我对这本书的附录和索引部分,也有些看法。一本好的辅导教程,应该能够方便读者快速查找所需信息。然而,这本书的索引,感觉不够详尽,很多我想查找的关键词,在索引里找不到对应的页码。而附录部分,虽然有一些补充材料,但感觉不够系统,很多时候需要自己去搜集其他资料才能填补知识的空白。如果能有一个更完善的索引,并且在附录中提供一些更具参考价值的扩展阅读、常用公式汇总或者常见问题解答,相信会大大提升这本书的实用性和检索效率。

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我在学习过程中,经常会遇到一些概念的表述,虽然语法上没有错误,但总觉得在用词和句式上,可以更加精炼和准确。有时候,为了理解一个简单的物理概念,需要反复阅读同一句话,尝试从不同的角度去理解它。书中的一些句子,可能包含了好几个层面的信息,对于初学者来说,一次性消化这些信息量,确实需要花费不少精力。我感觉,如果能在一些关键的概念定义或者原理阐述上,采用更简洁、更具概括性的语言,并且辅以恰当的插图或图示,一定会极大地提升学习的效率和体验。

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这本书的习题集设计,也给我带来了一些挑战。通常一本好的教材,习题应该能够有效地检验读者对知识的掌握程度,并且循序渐进地提升解题能力。这本书的习题,我感觉它的难度分布上,要么是过于简单,基本上就是把例题换个数字;要么就是突然冒出一些非常棘手的难题,而且这些难题的思路,在前面的理论和例题中,并没有得到充分的引导。这让我觉得,这本书的习题,更多的是在考验读者“是否见过”这类题目,而不是在“如何思考”和“如何解决”这类题目。当我做不出来的时候,后面的答案解析又往往过于简略,只是给出一个最终结果,缺少了详细的解题过程和思路分析,这使得我的学习效率大打折扣。

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这本书的例题部分,是我最先仔细研究的部分。理论知识的学习,最终都要落到解题能力上来。我期待的是,例题能够紧密结合理论,一步一步地展示解题思路,并且能覆盖到各种可能出现的题型。然而,实际情况是,虽然例题数量不少,但很多例题的难度跨度有点大,并且在讲解上,有时候会跳跃性地出现一些中间步骤,尤其是对于一些关键的数学推导,并没有给予足够的细致讲解。这使得我经常在看例题的时候,需要反复翻阅前面的理论部分,或者自己拿出草稿纸进行大量的补充推导,才能真正弄明白其中的逻辑。有时候,一道例题反复看了好几遍,依然觉得云里雾里,这种感觉非常令人沮丧,因为它直接影响到了我独立解题的信心。

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最后,我想说,这本书在某些方面确实提供了一些有价值的信息,也为我理解工程力学的一些核心概念打下了一定的基础。但是,作为一本“辅导教程”,它在引导读者建立清晰的知识体系、提升独立解题能力以及培养物理直觉方面,还有很大的进步空间。我希望未来的版本,能够更加关注读者的学习体验,在概念的引入、例题的讲解、习题的设计以及语言的表达等方面,都能进行更细致的打磨,让它真正成为一本能帮助广大读者掌握工程力学的得力助手。

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这本书,说实话,我抱着极大的期望去买的,毕竟“工程力学”这个名字本身就带着一种严谨和厚重感,而“辅导教程”四个字又似乎预示着它能成为我学习道路上的“救星”。拿到手的时候,纸张的手感和排版设计都还不错,初步看来,是一本挺有诚意的教材。然而,在我花了将近一个月的时间,几乎是啃着这本厚厚的书,每天都在公式和定理之间纠缠不清之后,我不得不说,我的体验,实在是……太复杂了。 这本书在概念的引入上,感觉上是想要做到循序渐进,但是这种“循序渐进”有时候反而像是在绕远路。很多基础概念的讲解,虽然用了不少篇幅,但总觉得缺少那么一点“点睛之笔”,就是那种一旦读懂,就能豁然开朗的感觉。我常常发现,当我理解了一个概念,回头再看它在前面是如何被引入的,就会觉得前期的铺垫有点冗长,甚至有些概念的解释,换一种说法可能就更容易理解。尤其是在初期,对于一些物理直觉的要求,这本书的处理方式更像是直接给出结论,然后推导过程,却忽略了读者在初次接触这些抽象概念时,可能需要更多形象的比喻或者生活中的实例来帮助理解。这让我感觉,它更像是一本写给已经有一定基础的学生看的“参考书”,而不是一本真正意义上从零开始的“入门教程”。

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这本书的排版和图示,虽然整体上没有大的硬伤,但在一些细节上,我觉得还有提升的空间。例如,某些公式的排版,字体大小或者间距,有时候会让我觉得不够清晰,尤其是在打印出来之后,一些细小的标示可能会变得模糊。还有,一些示意图,虽然有,但感觉不够丰富,或者在关键部位的标注不够突出,导致我在理解某些受力分析或者运动轨迹时,需要花费更多的时间去揣摩。如果能增加更多高质量的、多角度的示意图,并且对图中的关键要素进行更清晰、更集中的标注,相信会给读者带来更大的便利。

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书中对于不同章节之间的联系,我感觉还可以做得更好。工程力学是一个系统性的学科,各部分之间相互关联,但在这本书里,有时候感觉章节之间的衔接处理得不够自然。比如,学完某个部分的理论,紧接着的下一章就进入了一个完全不同的领域,虽然这本身是学科的划分,但如果在过渡部分,能够更清晰地指出新知识点与之前所学知识点的联系和区别,会更有助于形成一个整体的知识体系。我常常在学习新章节时,会思考:“这个知识点和上章讲的那个有什么关系?它是在什么场景下使用的?”而书中关于这方面的提示,相对较少,更多的是在讲述“是什么”和“怎么算”,而对于“为什么”和“在哪里用”的深度挖掘,还有待加强。

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