具体描述
本书是根据冶金类高等院校采矿专业教学计划和《矿井通风与防法》课程教学大纲的要求编写的。全书包括矿井通风与矿井防尘两部分。矿井通风部分主要论述矿内大气的性质、矿内风流运动的规律、矿井通风管理与检查技术以及矿井通风设计和计算方法；矿井防尘部分主要论述矿尘的性质、以风水为主的综合防法措施和测尘技术。
本教材是在冶金工业出版社1979年出版的《矿井通风与安全》教材的基础上改编的。本书删去了原教材中的安全技术部分（另编新著）。矿井通风与防尘的内容，根据近十年国内外的技术发展，本着少而精的原则，有所充实与提高。本教材与《矿井通风与防尘习题集》配套使用，将有助于提高学生分析问题和解决问题的能力。
现代工程力学：原理与应用 图书简介 《现代工程力学：原理与应用》是一本旨在系统阐述经典力学原理并将其与现代工程实践紧密结合的权威性教材。本书超越了传统力学课程的范畴，着重于培养读者从宏观到微观、从理论到应用的综合工程分析能力。全书结构严谨，逻辑清晰，内容涵盖了理论基础、分析方法以及前沿技术在实际工程问题中的应用，旨在为工程师、科研人员以及高年级工科学生提供一本坚实的理论基石和实用的工具书。 第一部分：理论基础与结构分析 本书的第一部分聚焦于工程力学最核心的理论基础，奠定读者理解复杂工程问题的基石。 第一章：绪论与力学基本概念 本章首先界定了工程力学的学科范畴及其在现代工程设计中的不可替代性。详细阐述了质点、刚体、理想化模型等基本概念，强调了理想化模型构建在工程分析中的重要性。接着，深入探讨了力的概念、力的合成与平衡原理，特别是针对复杂结构下的静力平衡条件。引入了约束理论，分析了不同类型约束对结构行为的影响，并教授如何建立准确的受力分析图（Free-Body Diagrams，FBDs），这是后续所有力学分析的起点。 第二章：结构静力学：刚体平衡分析 本章是结构分析的基础。重点讲解了平面与空间力系平衡方程的推导与应用。详细分析了桁架、框架等常见结构在各种荷载（集中力、均布载荷、力矩）作用下的内力求解方法，包括力的平衡法和截面法。对于桁架结构，除了经典的节点法和截面法外，还引入了虚功原理在求解桁架冗余或欠约束情况下的应用潜力探讨。强调了工程中对静定与静不定结构区别的判断标准及其分析方法的差异。 第三章：材料力学基础：应力与应变 材料力学是连接理想模型与真实材料性能的桥梁。本章从微观应力状态入手，定义了正应力、剪应力以及广义应力状态（柯西应力张量）。详细阐述了胡克定律、线弹性本构关系，并区分了各向同性与各向异性材料的力学行为。应变分析部分，不仅包括线应变和剪应变，还引入了应变张量概念。通过对拉伸、压缩、剪切、扭转等基本变形模式的深入分析，读者将掌握如何计算构件的强度、刚度和稳定性极限。 第四章：结构变形分析与能量原理 本章侧重于能量方法在结构分析中的应用，这在解决复杂边值问题时尤为高效。详细阐述了单位力法（虚功原理）在计算位移和转角中的应用，并扩展到弹性体系的位移计算。能量原理部分，重点讲解了弹性势能、外力虚功以及互等定理（Maxwell-Betti Reciprocity Theorem）的物理意义与工程应用。通过瑞利-里兹法（Rayleigh-Ritz Method）的介绍，为后续有限元方法（FEM）的理解埋下伏笔，展示了如何利用能量泛函求取结构的近似解。 第二部分：动力学与振动分析 第二部分将分析对象的运动与时间相关性，深入研究工程系统中的动态响应。 第五章：质点与刚体动力学 本章从牛顿第二定律出发，系统阐述了质点动力学，包括直线运动和曲线运动的动力学分析。重点在于引入动量定理、角动量定理及其守恒定律在瞬态冲击和旋转系统分析中的应用。刚体动力学部分，详细分析了刚体的平面运动和空间运动，特别是转动惯量的计算与对主惯量轴的理解。通过达朗贝尔原理（D'Alembert's Principle），将动力学问题转化为等效的静力学问题，简化了复杂运动系统的分析过程。 第六章：振动学基础：单自由度系统 振动是所有工程结构固有的特性，本章专注于最基础的单自由度（SDOF）系统。内容涵盖自由振动（无阻尼与有阻尼）、强迫振动（简谐激励）以及瞬态响应分析。对阻尼特性（粘滞阻尼、库仑阻尼等）进行了细致的物理描述和数学建模。着重讲解了系统的固有频率、阻尼比对系统响应的影响，以及共振现象的产生机理与避免措施，这是机械和土木工程中至关重要的安全考量。 第七章：多自由度系统与模态分析 将振动分析从单自由度扩展到多自由度（MDOF）系统。本章推导了 MDOF 系统的运动微分方程，并重点讲解了模态分析（Modal Analysis）的概念和方法，包括质量矩阵、刚度矩阵的构建。通过特征值问题的求解，确定系统的固有频率和振型。本章强调了模态叠加法在分析复杂结构动力响应中的应用，为理解结构在地震、风载等随机激励下的行为提供了理论框架。 第三部分：高级主题与工程应用 第三部分则侧重于现代工程分析中更复杂、更具挑战性的领域，并将理论知识应用于实际工程场景。 第八章：材料的非线性行为与失效分析 现代材料往往表现出超越线弹性的行为。本章深入探讨了材料的塑性、蠕变和疲劳特性。详细介绍了塑性本构模型（如理想弹塑性、随动硬化模型）及其在应力重分布中的作用。疲劳部分，从微观裂纹萌生到宏观断裂的整个过程进行了系统梳理，讲解了S-N曲线、Miner准则等疲劳寿命评估方法。失效分析部分，结合断口形貌分析，指导读者如何根据失效模式反推设计或载荷缺陷。 第九章：结构稳定性分析 本章聚焦于结构在受压或受热作用下的失稳问题。从欧拉屈曲理论出发，分析了理想细长杆的临界载荷，并拓展到考虑初始缺陷、侧向支撑和不同边界条件下的梁柱失稳问题。对双曲率失稳、侧向扭转屈曲等复杂模式进行了深入剖析。此外，还引入了非线性稳定性理论，讨论了后屈曲行为和承载力突变现象。 第十章：计算力学导论与有限元方法（FEM） 本章作为现代工程分析工具的引入，重点介绍有限元方法（FEM）的基本思想。从变分原理出发，推导了单元刚度矩阵的构建过程，阐述了网格划分、边界条件施加和求解线性方程组的关键步骤。本书不追求复杂的编程实现，而是侧重于帮助读者理解有限元结果的物理意义、误差来源（如网格依赖性、本构模型选择）以及如何正确地解释和验证有限元模拟结果，是实现“仿真工程师”到“理性工程师”转变的关键一章。 总结 《现代工程力学：原理与应用》力求在理论深度和工程广度之间取得完美平衡。通过对静力学、动力学、材料科学和计算方法的整合阐述，本书旨在培养读者独立分析和解决复杂工程问题的能力，确保读者不仅“知其然”，更能“知其所以然”，为应对未来工程挑战做好充分准备。
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