Statics and Mechanics of Materials

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出版者:Prentice Hall
作者:Hibbeler, R.C.
出品人:
页数:800
译者:
出版时间:2004-1
价格:$ 206.79
装帧:HRD
isbn号码:9780130281272
丛书系列:
图书标签:
  • 教材
  • 固体力学
  • 机械
  • 工程
  • JI
  • 力学
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  • 材料力学
  • Statics
  • Mechanics of Materials
  • Engineering Mechanics
  • Structural Analysis
  • Material Properties
  • Stress
  • Strain
  • Deformation
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  • Trusses
  • Beams
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具体描述

For introductory Statics and Mechanics of Materials courses found in ME, CE, AE, and Engineering Mechanics departments. A comprehensive and well-illustrated introduction to theory and application of statics and mechanics of materials. The text presents a commitment to the development of student problem-solving skills and features many pedagogical aids unique to Hibbeler texts.

好的,这是一本关于“流体力学基础与应用”的图书的详细简介,旨在提供对该学科核心概念、分析方法及其在工程实践中应用的全面而深入的概述,完全避开与《Statics and Mechanics of Materials》直接相关的静力学和材料力学内容。 --- 流体力学基础与应用:从理论模型到实际工程挑战 图书定位: 本书旨在为工程科学、物理学、化学工程、航空航天以及土木工程等领域的学生和专业人士提供一套严谨而实用的流体力学知识体系。它不仅涵盖了从基本概念到复杂湍流模型的理论深度,更强调将这些理论应用于解决真实的工程问题。 目标读者: 本科高年级和研究生阶段的学生,以及需要深入理解和应用流体力学原理的工程师和研究人员。 --- 第一部分:流体运动的基本描述与控制方程 本部分奠定了流体力学分析的数学基础,侧重于如何准确描述流体(无论是液体还是气体)的运动状态及其背后的物理规律。 第一章:流体的本构与运动学 本章首先界定什么是流体,并区分了牛顿流体与非牛顿流体。重点在于运动学描述,引入了拉格朗日描述(示踪质点法)和欧拉描述(控制体/控制体法)。详细讨论了流场中的关键概念,如: 流线、迹线与流迹线: 区分瞬时状态与随时间演化的轨迹。 流场微分分析: 速度梯度张量(Velocity Gradient Tensor)的引入,用于解析流体微团的变形——包括线膨胀率(伸长)、角速度(旋转)和剪切应变率。 物质导数(Material Derivative): 阐述了物质导数作为随流体运动的观察者所记录的变化率的重要性,这是后续守恒定律应用的核心工具。 第二章:流体力学的基本守恒定律 本章将经典力学中的守恒定律系统地迁移到流体系统上,这是所有流体力学分析的基石。 1. 质量守恒(连续性方程): 从微分形式(描述局部速度场与密度变化关系)和积分形式(控制体质量平衡)进行推导和应用。特别关注不可压缩流体的简化形式。 2. 动量守恒(纳维-斯托克斯方程): 详细推导了欧拉方程(无粘流动)和考虑粘性效应的纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes Equations)。方程的每个项——惯性项、压力项、粘性项和外力项——的物理意义被清晰剖析。 3. 能量守恒(热力学第一定律在流体中的应用): 建立针对速度和温度场的能量方程,区分等熵、等温和定常流动中的简化形式,并引入了热传导和粘性耗散的贡献。 --- 第二部分:经典分析方法与简化模型 本部分着重于求解复杂控制方程的简化策略,通过引入无量纲数和特定的假设,解决具有解析解或半解析解的经典问题。 第三章:无粘流动理论与势流 在忽略粘性效应($mu = 0$)的假设下,流体力学大幅简化。 欧拉方程的应用: 导出力在流场中分布的规律。 伯努利方程的全面探讨: 区分静力学、动能项的伯努利常数,并讨论其在等熵和水平管流中的适用边界。 势流理论(Potential Flow): 引入速度势函数 $phi$ 和流函数 $psi$。重点讨论流函数的物理意义(等值线代表流线)以及在二维流动分析中的强大应用。 基本势流元件的叠加: 汇、源、偶极子、均匀流以及它们叠加形成复杂流场(如绕圆柱体流动)的分析。 第四章:相似性、量纲分析与粘性流动入门 本章关注如何通过无量纲化来组织实验数据和预测物理行为。 白金汉 $pi$ 定理: 详细介绍如何通过选择基本量(如长度、质量、时间)来构造无量纲群。 关键无量纲数: 深入分析雷诺数(Reynolds Number, Re)的物理含义——惯性力与粘性力的比值,它对判断流动是层流还是湍流至关重要。此外,还讨论了弗劳德数(Fr)、马赫数(Ma)等在特定流体问题中的作用。 边界层理论的引入: 认识到在许多工程问题中,粘性效应仅集中在靠近固壁的薄层内。本章将边界层视为连接无粘外流场和固壁条件的关键桥梁。 --- 第三部分:粘性流动:层流与湍流 本部分是流体力学分析的核心难点,涉及实际流动中耗散和混合现象的数学描述。 第五章:层流分析与解析解 本章集中于低雷诺数下的精确解,这些解是理解更复杂流动的基础。 二维恒定流: 求解库埃特流(Couette Flow,两平行板间的剪切流)和泊肃叶流(Poiseuille Flow,管道内的压力驱动流)。 圆管内牛顿流体流动: 详细分析完全发展(Fully Developed)的层流的剖面形状、平均速度、最大速度以及沿程的压力损失(Friction Factor)。 斯托克斯流(Stokes Flow): 探讨极低雷诺数下(惯性项可忽略)的流动,如悬浮颗粒的沉降问题。 第六章:湍流基础与工程应用 湍流是大多数工程问题的现实状态,其随机性和高耗散性需要专门的统计方法来处理。 湍流的特征: 描述湍流的瞬时脉动(Fluctuations)、统计平均量(Reynolds Averaging)以及对速度场、压力场和标量的影响。 雷诺时均方程(RANS): 导出时均纳维-斯托克斯方程,引入雷诺应力项(Reynolds Stresses)这一新的未知量。 湍流模型概述: 简要介绍处理雷诺应力的方法。重点介绍零方程模型(如经验公式)和一/两方程模型(如 $k-epsilon$ 或 $k-omega$ 模型)的基本思想,用以封闭RANS方程组。 湍流边界层与摩擦阻力: 讨论湍流边界层比层流边界层更“厚”且混合更强,并给出工程上常用的壁面函数和摩擦系数经验关系。 --- 第四部分:特殊流动现象与高级主题 本部分探索流体在特定物理条件(如高速、多相)下的行为。 第七章:可压缩流动导论 当流体速度接近或超过音速时,密度变化成为决定性因素。 基本声速与马赫数: 定义声速,并依据马赫数将流动分类(亚声速、跨声速、超声速)。 等熵流动: 讨论气体在无摩擦、无热交换下的膨胀与压缩过程,以及与管道长度、面积变化相关的关系。 激波(Shock Waves): 重点分析正激波(Normal Shock Wave)的形成、不可逆性以及奥尼尔关系(Rayleigh Pitot Formulae),理解激波对流场参数的剧烈影响。 第八章:流体机械与传热 将流体力学原理应用于实际设备的设计和性能评估。 动量交换机械: 介绍泵、风机和透平机的基本原理,应用欧拉涡轮方程计算能量传递。 管道流动与局部阻力: 深入分析弯头、阀门、突扩/突缩等局部构件引起的能量损失(局部阻力系数)。 对流传热: 讨论流体运动对热量传递的影响。引入努塞尔数(Nusselt Number)和佩克莱特数(Péclet Number),区分强制对流和自然对流中的传热机制。 --- 附录与特色 本书包含大量的工程实例、图表和数值算例,旨在巩固理论理解。附录提供必要的流体物性数据表、单位换算以及重要的数学工具回顾。本书尤其注重从物理现象出发,引导读者推导出适用的数学模型,确保读者不仅知道“如何计算”,更理解“为何如此计算”。

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读后感

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用户评价

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这本书的叙事风格,我必须用“严谨而又不失温度”来形容。作者在阐述每一个物理原理时,总会穿插一些历史背景或者实验发现的简短插叙,这使得原本可能枯燥的公式推导过程,增添了许多人文色彩。例如,在讲解屈服准则的时候,他详细回顾了几位先驱科学家为了确定这些准则所做的艰苦努力和争论,这让我体会到科学的进步并非一蹴而就,而是充满了探索的艰辛。这种叙事方式,极大地激发了我对这门学科的好奇心,我不再只是为了应付考试而学习,而是真正想去理解这些力学定律是如何被发现和验证的。而且,作者的语言表达非常精准,即便是涉及高度抽象的力学概念,他也能用清晰、无歧义的语句进行阐述,极少出现需要反复揣摩才能领会的情况。这种高水平的写作功底,让整个阅读过程变成了一种享受,它既满足了工程师对精确性的要求,又兼顾了学者对知识深度的追求。

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这本书的图解部分,无疑是其最出彩的亮点之一。坦白说,在学习结构力学和材料力学时,脑海中的三维空间想象力往往是最大的挑战。然而,这本书通过大量的、精心绘制的三维透视图和剖面图,完美地解决了这个问题。我记得在讲解扭转问题时,作者使用了不同颜色来区分材料内部的不同应力梯度分布,这种视觉化的处理方式,比任何文字描述都来得直观和震撼。而且,图注的清晰度和规范性也达到了专业水准,每一个向量、每一个坐标轴的设定都有明确的说明,这避免了我们在分析图示时产生任何误解。更妙的是,作者还加入了一些动态过程的示意图(尽管是静态的图表,但通过线条的引导,给人以运动的错觉),例如破坏扩展的过程,这让原本静态的力学分析变得生动起来。可以说,这本书在“可视化教学”这一块,达到了教科书的顶尖水平,极大地增强了我们对复杂内部受力状态的直观感知。

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如果让我从一个高阶学习者的角度来评价这本书,我会着重强调它在“前沿连接”方面的出色表现。这本书的内容远不止于传统工科教育的范畴,它在基础章节建立稳固的地基后,很自然地过渡到了更现代的研究领域。例如,在处理非线性材料行为和断裂力学时,它所引用的最新研究成果和模型,显示出编著者紧跟学术前沿的敏锐度。它不是一本停留在经典理论上的“老古董”,而是为我们这些渴望继续深造的人,打开了一扇通往更复杂、更具挑战性领域的大门。书中对于高级本构模型(比如粘弹性、塑性模型)的介绍,不仅提供了数学描述,还深入探讨了它们在实际工程模拟(如有限元分析的预处理)中的应用考量,这对于未来打算从事研发工作的读者来说,是无价之宝。这本书成功地架起了理论基础与尖端工程实践之间的桥梁,让学习者在掌握“如何做”的同时,也开始思考“为何要这样做”以及“未来如何做得更好”。

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这本书的装帧设计简直让人眼前一亮,封面的那种沉稳的蓝色调配上简洁的白色字体,透露出一种古典的学术气息,拿在手里沉甸甸的,明显是经过精心打磨的实体书。我特别喜欢它内页的纸张选择,那种略微偏黄的米白色,读起来眼睛一点都不累,即便是在长时间阅读之后,也不会感到明显的视觉疲劳。排版方面,作者和出版商显然下了不少功夫,正文和图表的间距把握得恰到好处,每页的信息密度适中,不会给人一种信息过载的感觉。更不用说那些复杂的公式和示意图了,它们被清晰地呈现出来,每一个符号、每一个箭头都力求精准,这对于我们理解抽象的力学概念至关重要。尤其是那些剖面图和受力分析图,线条的粗细和阴影的处理,简直就像是一件艺术品,让我能迅速捕捉到问题的核心。此外,书脊的装订也非常牢固,我这本书翻阅了不下几十次,随便放在桌子上或者背着到处跑,它依然保持着完美的原状,这对于经常需要带着参考书跑实验室和自习室的学生来说,简直是福音。这本书的物理形态本身,就提供了一种沉浸式的学习体验,它不仅仅是一堆知识的载体,更像是一个可靠的学习伙伴,让人愿意一页一页地深入探索下去。

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初次翻开这本书的目录时,我就意识到这本书在知识体系构建上的深度和广度,它不像市面上某些教材那样,只是浅尝辄止地罗列概念,而是采取了一种非常系统化的、由浅入深的编排逻辑。它并没有急于抛出那些让人望而生畏的复杂方程,而是先从最基础的应力应变关系讲起,用非常生活化的例子引入材料的本构关系。这种循序渐进的方式,极大地降低了初学者的入门门槛。我尤其欣赏它在引入微积分和张量分析时的处理手法——它不是把这些数学工具当作障碍物横在那里,而是巧妙地将其融入到力学问题的分析过程中,让读者在解决实际问题的同时,自然而然地掌握了必要的数学工具。每章的末尾都附带了大量的习题,这些习题的难度梯度设计得极其合理,从基础的计算题到需要综合运用多章节知识的综合题,类型丰富,覆盖面广,这确保了我们不仅仅是“知道”理论,更是“会用”理论。每一次成功解出一道难题,那种成就感,很大程度上要归功于作者在知识点铺陈上的精心布局。

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刘西拉+此书 但求固力不挂

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拜神书。拜西拉爷爷。

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豆瓣儿上居然还有这货-v-简直是找ME同仁的绝佳渠道 固力A-向西拉爷爷致敬

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