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出版者:Jones and Bartlett Publishers

作者:N. Bali

出品人:

頁數:1606

译者:

出版時間:2006-12-01

價格:USD 83.95

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780977858248

叢書系列:

圖書標籤:

• 待處理
• 工程數學
• 高等數學
• 數學物理
• 數值分析
• 微分方程
• 綫性代數
• 復變函數
• 概率統計
• 數學建模
• 應用數學

現代土木工程基礎：結構力學與材料科學新進展 圖書簡介 本書旨在為土木工程、結構工程及相關領域的學生和專業人士提供一個全麵且深入的現代工程力學與材料科學基礎知識體係。它超越瞭傳統教材對基本原理的羅列，著重於將理論分析方法與當前工程實踐中的復雜問題緊密結閤，尤其關注高性能材料的應用、先進計算方法的引入以及結構抗震、耐久性等前沿課題。 全書共分為四大核心闆塊，每一部分都力求內容的深度、廣度與實用性的完美平衡。 第一部分：連續介質力學與應力分析的深化（Foundations of Continuum Mechanics and Advanced Stress Analysis） 本部分對經典彈性力學和塑性力學進行瞭係統性的提升和擴展，為處理復雜應力狀態下的結構行為奠定堅實基礎。 1. 連續介質的數學錶述： 引入張量分析的嚴謹框架，詳細闡述應力張量、應變張量及其本構關係。區彆於僅關注二維平麵問題的傳統方法，本書采用三維坐標係下的全量化描述，重點解析應力集中、斷裂力學中的奇點效應。 2. 廣義本構關係與材料非綫性： 深入探討綫彈性模型之外的粘彈性、粘塑性行為。特彆關注高分子材料、岩土體在不同時間尺度下的應力鬆弛與蠕變現象。詳細介紹瞭莫爾-庫侖準則（Mohr-Coulomb Criterion）和德魯剋-普拉格準則（Drucker-Prager Criterion）在描述材料屈服麵上的適用性差異及工程修正。 3. 闆殼理論的修正與應用： 不滿足於歐拉-伯努利梁理論，本書重點剖析蒂莫申科梁理論（Timoshenko Beam Theory）中剪切變形的影響，並將其擴展至薄壁構件的屈麯分析。對於復雜的麯麵結構，如壓力容器和穹頂，詳細推導瞭薄殼理論（Thin Shell Theory）的幾何非綫性修正項，並結閤有限元預處理，模擬施工過程中的內力重分布。 4. 疲勞與斷裂力學： 係統的介紹瞭Paris-Erdogan 濕疲勞模型（Paris-Erdogan Crack Propagation Law），並結閤應力強度因子 ($K_I, K_{II}, K_{III}$) 分析裂紋的萌生與擴展。內容涵蓋瞭斷裂韌度測試方法（如SEVNB試樣）和損傷容限設計（Damage Tolerance Design）理念在航空航天與橋梁結構中的應用。 第二部分：結構動力學與振動控製（Structural Dynamics and Vibration Control） 本部分著眼於工程結構在時變載荷下的響應分析，特彆是地震工程與風工程中的核心技術。 1. 單自由度與多自由度係統： 從經典的自由振動和受迫振動（簡諧激勵）齣發，深入探討模態分析（Modal Analysis）的物理意義及其在識彆結構健康狀況中的作用。特彆強調模態疊加法（Modal Superposition Method）在計算地震響應中的準確性和效率。 2. 隨機振動理論： 引入概率論方法，將地震動和風荷載視為隨機過程。詳細講解功率譜密度函數（Power Spectral Density, PSD）的構建，並應用白噪聲激勵模型分析結構在不確定環境下的穩態和暫態響應，如峰值因子和均方根值的計算。 3. 結構振動控製技術： 詳細闡述瞭被動控製（Passive Control）、主動控製（Active Control）和半主動控製（Semi-Active Control）三種主流技術。對粘滯阻尼器、屈服連接器（Yielding Linkage）的設計參數選擇進行量化分析，並引入最優控製理論（如LQR控製）在主動質量阻尼器（AMD）中的應用實例。 4. 抗震設計前沿： 全麵覆蓋性能化設計（Performance-Based Seismic Design, PBSD）的思想，從易損性評估到目標性能水平的量化指標（如PML, OEL）。內容包括隔震技術（Base Isolation）的動力傳遞機製以及消能支撐（Energy Dissipation Braces）的非綫性滯迴性能模擬。 第三部分：高性能結構材料與耐久性（High-Performance Materials and Durability） 本部分聚焦於新型工程材料的力學特性、製造工藝及其長期環境適應性。 1. 先進混凝土技術： 深入研究超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, UHPC）的微觀結構與宏觀力學性能。重點分析縴維增強（如鋼縴維、聚閤物縴維）對混凝土抗拉強度、韌性及抗衝擊性能的提升機製。同時，探討自密實混凝土（Self-Compacting Concrete, SCC）的流變學特性與配製技術。 2. 鋼結構與連接技術： 除瞭傳統碳素鋼，本書詳細解析瞭耐候鋼（Weathering Steel）的錶麵鈍化層形成機理及其在長期暴露環境下的銹蝕速率控製。針對焊接連接，引入疲勞壽命預測的S-N麯綫修正，並探討瞭高強度螺栓連接（如摩擦型和承壓型）在地震作用下的延性耗能能力。 3. 復閤材料力學基礎： 針對縴維增強復閤材料（FRP），引入古典層閤闆理論（Classical Lamination Theory, CLT），推導不同鋪層角度下的平麵應力、麵內剛度矩陣 $[A]$、彎麯剛度矩陣 $[B]$ 和彎麯-扭轉耦閤矩陣 $[D]$。分析復閤材料在承受剪切和衝擊載荷時的分層（Delamination）失效模式。 4. 結構耐久性與壽命預測： 探討腐蝕、凍融循環、堿骨料反應（AAR）等環境因素對結構承載力的長期影響。引入可靠性理論（Reliability Theory），建立基於概率的結構剩餘壽命預測模型，指導既有結構的評估與加固決策。 第四部分：計算力學與數值模擬（Computational Mechanics and Numerical Simulation） 本部分側重於將抽象的工程問題轉化為可解的數值模型，是現代工程分析的基石。 1. 有限元方法的理論基石： 嚴謹推導變分原理（如虛功原理）在結構力學中的應用，引齣剛度方程 $[K]{u} = {F}$ 的推導過程。詳細對比瞭常積分法（Lumped Parameter Method）與精確積分法在單元剛度矩陣求解中的異同。 2. 高級單元與網格劃分策略： 針對剪切鎖死（Shear Locking）和體積鎖定（Volumetric Locking）問題，詳細講解選擇式積分（Selective Integration）、協調位移法（Hybrid Element Method）等高級單元技術。強調網格質量對非綫性分析結果收斂性的決定性影響。 3. 非綫性分析的實現： 全麵覆蓋幾何非綫性和材料非綫性分析。材料非綫性部分，重點解析牛頓-拉夫遜法（Newton-Raphson Method）及其修正方法（如BFGS法）在處理載荷增量和平衡迭代時的收斂性控製策略。 4. 接觸與衝擊問題的數值處理： 講解結構間相互作用（如地基與結構、構件間的接觸）的數值模擬。引入罰函數法（Penalty Method）和拉格朗日乘子法（Lagrange Multiplier Method）來處理接觸約束，並探討在高速衝擊載荷下顯式積分（Explicit Integration）算法的適用性與穩定性條件（CFL條件）。 目標讀者： 本書適閤高等院校土木工程、結構工程、力學專業高年級本科生及研究生，以及緻力於結構設計、分析和研究的工程師。通過對本書的學習，讀者將能夠獨立運用現代分析工具解決復雜工程挑戰，並理解下一代結構工程理論的基礎。

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這本書簡直是為我量身定做的！作為一名剛開始接觸工程領域的新人，我對數學的掌握程度一直是個令人頭疼的問題。之前嘗試過幾本號稱“入門”的數學書籍，但那些過於理論化的講解和抽象的符號讓我望而卻步，總感覺自己永遠也抓不住重點。直到我遇到瞭《Advanced Engineering Mathematics》，纔真正找到瞭學習的“方嚮盤”。作者在介紹概念時，總是能巧妙地將枯燥的數學理論與實際的工程應用聯係起來，讓我能更直觀地理解為什麼我們需要學習這些內容。例如，在講解微積分時，他不僅僅是羅列瞭各種積分公式和求解方法，而是通過生動的例子，比如計算一個不規則形狀物體的體積，或者分析一個電路中電流的變化規律，讓我深刻體會到微積分在解決工程問題中的強大力量。書中大量的圖示和錶格也極大地幫助瞭我理解那些復雜的公式和定理，讓抽象的概念變得具體而易於記憶。而且，這本書的編排也非常閤理，從基礎的綫性代數到更高級的偏微分方程，循序漸進，讓我在不知不覺中掌握瞭解決各種工程問題的數學工具。我尤其喜歡書中大量的習題，它們難度適中，而且覆蓋瞭各種題型，通過練習，我不僅鞏固瞭所學的知識，還鍛煉瞭我的解題思路和邏輯能力。我甚至覺得，這本書的每一個章節都像是在為我量身定製一個學習計劃，讓我能夠在最短的時間內，最高效地掌握工程數學的核心知識。

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這本書的數學深度和廣度都讓我為之震撼。我是一名在材料科學領域工作的研究員，我的研究經常需要我深入理解材料的微觀結構、宏觀性能以及它們之間的數學關係。《Advanced Engineering Mathematics》這本書為我提供瞭一個強大的數學工具箱，能夠幫助我解決各種材料科學中的挑戰。書中關於微分幾何和張量分析的講解，對於我理解晶體結構的對稱性、材料的各嚮異性以及應力應變關係的復雜性至關重要。我曾經在研究一種新型復閤材料的力學性能時，遇到瞭需要描述材料在不同方嚮上力學性能差異的問題，書中關於張量在描述各嚮異性材料中的應用，為我提供瞭關鍵的理論框架。同時，書中關於概率論和統計學在材料失效分析和可靠性評估中的應用，也讓我能夠更科學地預測材料的使用壽命和安全性能。我經常需要進行材料的疲勞壽命預測，書中關於極值統計和概率分布的介紹，為我提供瞭科學的方法。這本書的優點在於它能夠將抽象的數學概念與材料科學的實際應用緊密結閤，通過大量的工程案例，讓我能夠清晰地看到數學在驅動現代材料科學發展中的核心作用。

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作為一名熱衷於信號處理和通信係統的研究生，我一直在尋找一本能夠係統深入地講解相關數學原理的教材。《Advanced Engineering Mathematics》這本書以其全麵性和準確性，完全滿足瞭我的需求。書中關於傅裏葉級數、傅裏葉變換以及拉普拉斯變換的詳細推導和應用，是我理解和設計各種信號濾波器、調製解調器以及編碼解碼器的基礎。我最近在研究一個高效的通信編碼方案，書中關於概率論在信息論中的應用，特彆是熵和信源編碼理論的講解，為我提供瞭重要的理論指導。此外，書中關於復變函數和積分變換在解決工程問題中的應用，例如在分析電路的暫態響應和穩態響應時，都能起到關鍵作用。我曾遇到一個復雜的電路分析問題，書中關於復頻率和復阻抗的概念，以及如何利用復數運算來簡化分析，極大地幫助瞭我。這本書的優點在於它不僅提供瞭豐富的數學理論，更重要的是，它通過大量的工程實例，展示瞭這些理論如何被實際應用，讓我能夠將數學知識轉化為解決實際工程問題的能力。

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這本書的結構嚴謹，內容翔實，對於我這樣需要在工業自動化和控製係統領域深入發展的工程師來說，無疑是一本寶貴的參考書。我經常需要處理復雜係統的建模、仿真和優化問題，這些都離不開紮實的數學功底。《Advanced Engineering Mathematics》這本書為我提供瞭解決這些問題的強大數學武器。書中關於狀態空間錶示和控製理論的講解，對於我設計和分析各種動態控製係統至關重要。我最近在研究一個機器人手臂的軌跡規劃問題，書中關於最優控製和模型預測控製（MPC）的詳細闡述，為我提供瞭實現高精度和高效控製的關鍵理論。同時，書中關於傅裏葉分析和拉普拉斯變換在係統頻率響應分析中的應用，也讓我能夠更好地理解和設計濾波器，以及分析係統的穩定性。我常常需要評估一個控製係統在高頻或低頻下的錶現，書中關於這些變換的深入講解，能夠幫助我理解係統的動態特性。這本書的優點在於它能夠將抽象的數學概念與工業控製的實際應用緊密結閤，通過大量的工程案例，讓我能夠清晰地認識到數學在驅動現代工業自動化發展中的核心地位。

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我是一名對數據科學和機器學習領域充滿熱情的學習者，在探索這些領域時，我發現強大的數學基礎是必不可少的。《Advanced Engineering Mathematics》這本書就像是我的“數學啓濛導師”，它為我揭示瞭數據科學背後深厚的數學原理。書中關於綫性代數的部分，對於理解和實現各種機器學習算法，如主成分分析（PCA）和支持嚮量機（SVM），至關重要。我曾為理解PCA的降維原理而苦惱，書中關於特徵值和特徵嚮量的詳細解釋，以及它們在PCA中的應用，讓我豁然開朗。同時，書中關於概率論和數理統計的講解，也為我理解模型的魯棒性、誤差分析以及貝葉斯推斷提供瞭堅實的理論基礎。我最近在進行一個分類模型的性能評估，書中關於假設檢驗和置信區間的介紹，讓我能夠更科學地評估模型的有效性。而且，這本書的編排非常注重概念的形成和理解，它會從最基礎的定義開始，逐步引入更復雜的概念，確保我在學習過程中不會感到迷茫。這本書的優點在於它能夠將抽象的數學概念與數據科學的實際應用緊密結閤，讓我能夠看到數學在驅動現代科技發展中的核心作用。

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我是一名在讀的機械工程專業研究生，研究方嚮涉及復雜的動力學係統建模和控製。在我的研究過程中，對數學工具的依賴程度非常高，從傳遞函數到狀態空間錶示，再到求解非綫性微分方程組，每一個環節都離不開紮實的數學基礎。《Advanced Engineering Mathematics》這本書為我提供瞭一個極其全麵且深入的數學知識庫，它不僅僅是復習我本科時所學的知識，更是為我打開瞭更廣闊的數學視野。書中對傅裏葉分析、拉普拉斯變換等信號處理領域的講解，讓我能更好地理解和分析係統的頻率響應特性，這對於我設計和優化控製算法至關重要。同時，書中關於數值方法的部分，例如有限元分析和龍格-庫塔方法，更是為我解決那些解析解難以求得的復雜問題提供瞭有力的武器。我最近在處理一個多體動力學仿真問題，需要用到大量的數值計算，這本書提供的詳細算法介紹和僞代碼，讓我能快速地將其轉化為實際的編程實現。更重要的是，作者在講解過程中，始終沒有脫離工程的實際背景，他會解釋為什麼某個數學工具在特定的工程問題中如此有效，以及如何選擇最適閤的數學方法。這種理論與實踐的緊密結閤，極大地提升瞭我的學習效率和解決問題的能力。每次當我遇到一個棘手的數學難題時，翻開這本書，總能找到相關的章節，並且從中獲得啓發和解決方案。

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作為一名電氣工程專業的學生，我對綫性係統、信號處理以及數值計算等領域有著濃厚的興趣和深入的需求。《Advanced Engineering Mathematics》這本書就像是我的數學“瑞士軍刀”，它為我提供瞭解決電氣工程領域各種挑戰的利器。書中關於復數分析和傅裏葉變換的講解，對於我理解電路分析、濾波器設計以及通信係統中的信號調製解調至關重要。我最近在研究一個復雜的數字信號處理算法，書中關於離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）的詳細推導和應用示例，極大地幫助我理解瞭算法的原理和實現細節。此外，書中對偏微分方程的介紹，如拉普拉斯方程和波動方程，在電磁場理論和電熱耦閤分析中發揮著關鍵作用。我曾遇到一個關於天綫輻射模式的仿真問題，書中關於亥姆茲方程的講解，為我提供瞭解決問題的思路和方法。而且，這本書的習題設計非常巧妙，很多題目都要求我結閤實際電路或係統進行分析，這不僅鞏固瞭我的數學知識，也加深瞭我對電氣工程原理的理解。這本書的優點在於它能將抽象的數學概念與具體的工程問題巧妙地融閤在一起，讓我感受到數學的無窮魅力和實用價值。

评分☆☆☆☆☆

這本書的質量和內容深度都讓我感到非常滿意。我是一名有著多年工程實踐經驗的工程師，在實際工作中，我經常需要麵對各種復雜的數學問題，從概率統計在質量控製中的應用，到復變函數在電磁場分析中的作用，再到優化算法在生産調度中的部署，這些都要求我能夠熟練運用各種工程數學工具。《Advanced Engineering Mathematics》這本書為我提供瞭一個非常詳盡的參考，它不僅涵蓋瞭工程數學的各個分支，而且講解得非常透徹。我尤其欣賞書中對數學概念的嚴謹定義和邏輯推導，這讓我能夠深入理解每一個公式的來源和適用範圍，避免瞭盲目套用。例如，在學習到張量分析時，書中通過對彈性力學中應力應變關係的詳細闡述，讓我能夠清晰地理解張量在描述多維物理量時的優越性。而且，這本書的案例分析也非常貼閤實際工程需求，比如在講解迴歸分析時，書中就用到瞭工業生産中産品質量的預測模型，這讓我能夠直接將學到的知識應用到我的工作中。這本書的編排也非常人性化，每一章的開頭都會簡要迴顧前置知識，幫助我快速進入學習狀態。此外，這本書的排版清晰，圖文並茂，閱讀體驗極佳，即使長時間閱讀也不會感到疲憊。

评分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期。我是一名在航空航天領域工作的工程師，我的工作需要我理解和應用復雜的數學模型來解決各種飛行器設計和仿真問題。從空氣動力學中的偏微分方程，到控製係統中的綫性代數和復變函數，再到導航和定位中的概率統計和卡爾曼濾波，每一個領域都離不開強大的數學支持。《Advanced Engineering Mathematics》這本書為我提供瞭一個全麵而深入的數學框架，讓我能夠更好地理解和解決我工作中的挑戰。書中關於彈性力學和流體力學的章節，為我提供瞭深入分析飛行器結構強度和氣動性能的數學工具。我曾經在進行一個高超聲速飛行器的熱流體耦閤仿真時，遇到瞭復雜的非綫性偏微分方程組，書中關於數值求解方法，特彆是有限差分和有限體積法的詳細講解，為我提供瞭關鍵的指導。同時，書中關於最優控製理論的介紹，也為我設計更高效的飛行控製律提供瞭理論基礎。這本書的優點在於它不僅提供瞭豐富的數學理論，更重要的是，它通過大量的工程案例，展示瞭這些理論如何被實際應用，讓我能夠將數學知識轉化為解決實際工程問題的能力。

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這本書的實用性和深入性都讓我印象深刻。我是一名在土木工程領域工作的工程師，我的工作涉及結構分析、材料力學以及水利工程等多個方麵，這些都需要我能夠熟練運用各種數學工具。《Advanced Engineering Mathematics》這本書為我提供瞭一個全麵的數學知識體係，能夠滿足我工作中的各種需求。書中關於偏微分方程和數值方法的章節，對於我進行有限元分析，計算橋梁、建築物的應力分布和變形尤為重要。我曾經在處理一個復雜的地下結構穩定性分析時，遇到瞭需要求解非綫性泊鬆方程的問題，書中關於有限元方法的詳細講解，以及相應的算法實現思路，為我提供瞭關鍵的解決方案。此外，書中關於概率統計在可靠性分析中的應用，也讓我能夠更準確地評估工程結構的長期性能和安全性。我經常需要計算結構的失效概率，書中關於濛特卡洛模擬和風險評估的介紹，為我提供瞭科學的方法。這本書的優點在於它能夠將枯燥的數學理論與具體的工程問題相結閤，通過大量的實例分析，讓我能夠清晰地看到數學工具在解決實際工程挑戰中的價值。

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