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出版者:重慶大學齣版社

作者:王軍 編

出品人:

頁數:244

译者:

出版時間:2008-2

價格:25.00元

裝幀:

isbn號碼:9787562443407

叢書系列:

圖書標籤:

• 電子
• 工具書
• 自動控製
• 控製理論
• 控製係統
• 經典控製
• 現代控製
• MATLAB控製
• 自動化
• 電氣工程
• 機械工程
• 係統工程

經典工程力學教材：結構與性能分析 本書聚焦於結構力學與材料科學的交叉領域，旨在為工程專業學生和初級工程師提供一套全麵、深入的分析工具和理論基礎。它不涉及任何自動控製係統的理論、算法或實踐應用。 第一部分：靜力學基礎與結構平衡 第一章：力、矩與平衡條件 本章從牛頓運動定律的靜態應用齣發，係統闡述瞭物體在慣性參考係中受力平衡的嚴格數學描述。重點討論瞭二維與三維空間中的力係平衡方程，包括閤力為零和閤力矩為零的條件。內容細緻區分瞭自由體圖的精確繪製技巧，以及如何處理約束反力，包括鉸鏈、輥子、固定端等典型約束的建模。對剛體概念的物理內涵進行瞭深入剖析，強調瞭在分析過程中對微小形變的閤理假設。 第二章：平麵桁架分析 本章詳細介紹瞭平麵桁架的結構特性及其在靜載荷下的受力分析方法。首先引入桁架的幾何組成條件，區分瞭足夠、不足與冗餘約束的桁架結構。隨後，係統講解瞭節點法（位移法的前身）和截麵法（或稱節點法）的步驟與計算流程。通過大量實例，展示瞭如何確定桁架內部杆件的拉伸或壓縮內力。同時，探討瞭零力杆的識彆及其在簡化計算中的作用。本章的重點完全停留在結構幾何形狀的穩定性與內力求解上，不涉及任何動態響應或反饋機製。 第三章：梁的內力分析 梁作為工程中最常見的構件之一，其內力分析是本教材的核心內容。本章專注於剪力、彎矩和軸力的計算。詳細講解瞭載荷函數與內力圖（剪力圖V和彎矩圖M）之間的微分關係，即 $dV/dx = q(x)$ 和 $dM/dx = V(x)$。通過逐步積分法和荷載-剪力-彎矩的傳遞關係，指導讀者精確繪製復雜載荷組閤下的內力圖。此外，本章引入瞭集中荷載、均布荷載以及任意分布荷載作用下的求解技術，為後續的梁的撓度和應力計算奠定基礎。 第二部分：材料性質與應力、應變分析 第四章：材料本構關係與本構方程 本章深入探討瞭固體材料在外部載荷作用下的內部響應。詳細介紹瞭綫彈性材料的假設，重點闡述瞭鬍剋定律（Hooke's Law）在三維應力狀態下的張量形式，包括主應力與主應變的概念。討論瞭材料的彈性模量（楊氏模量）、泊鬆比和剪切模量之間的相互關係，並解釋瞭它們如何通過本構矩陣聯係起來。本章完全緻力於材料的靜態力學行為描述，不涉及材料的時間依賴性或溫度效應。 第五章：應力分析與失效準則 本章聚焦於結構內部應力狀態的評估。詳細講解瞭柯西應力張量（Cauchy Stress Tensor）的定義及其在不同坐標係之間的轉換，特彆是從笛卡爾坐標係到柱坐標係和球坐標係的轉換公式。內容側重於莫爾圓（Mohr's Circle）在二維應力狀態下的幾何意義與應用，用於確定最大和最小主應力。最後，本章引入瞭常用的梁和壓力容器的強度失效判據，如最大剪應力理論（Tresca準則）和最大畸變能理論（Von Mises準則），用於預測材料是否會發生屈服，這是純粹的強度問題。 第六章：變形分析與幾何關係 本章探討瞭結構在應力作用下發生的幾何變化——應變。定義瞭綫應變、剪應變，並推導瞭它們與位移場的偏導數之間的關係。內容涵蓋瞭軸嚮拉伸變形的計算，以及剪切變形在薄壁結構中的影響。重點在於位移與應變之間的幾何約束關係，並引齣瞭應變張量。本章的分析嚴格基於幾何相容性原理，確保瞭計算齣的變形場是連續且物理可實現的。 第三部分：結構變形與穩定性理論 第七章：梁的撓度與轉角計算 本章將前麵對內力的分析（彎矩）與材料的彈性特性結閤起來，分析梁的宏觀變形。詳細介紹瞭歐拉-伯努利梁理論的基本假設與核心方程——彎麯微分方程 $EI frac{d^2w}{dx^2} = M(x)$。係統講解瞭積分法、彎矩-麵積法（或稱第二力矩法）以及撓度函數與能量法（如虛功原理）來求解梁的撓度和轉角。大量篇幅用於處理簡支梁、懸臂梁在集中載荷和均布載荷下的精確變形計算。 第八章：扭轉理論與薄壁結構 本章處理扭轉載荷下的構件分析。首先，針對圓形截麵，推導瞭純扭轉下的剪應力和角位移公式，引入瞭極慣性矩的概念。隨後，將理論擴展到非圓形截麵梁的扭轉，引入瞭扭轉剛度參數 $J$ 和聖維南（St. Venant）扭轉理論的基本概念，但求解過程保持在經典彈性力學的範疇內。薄壁管的翹麯剛度問題被作為高級主題介紹，但其分析工具仍基於應力函數和平衡方程的求解。 第九章：壓杆的失穩與歐拉臨界力 本章關注結構在受壓時可能發生的突然、非綫性破壞模式——屈麯（Buckling）。核心內容圍繞歐拉屈麯理論展開，分析細長壓杆在軸嚮壓力作用下的臨界失穩載荷 $P_{cr}$。詳細討論瞭不同端部約束條件（如兩端鉸接、一端固定一端自由等）對有效長度係數 $K$ 的影響。本章分析的本質是結構剛度的喪失，屬於靜態穩定性分析，與係統響應速度或控製反饋完全無關。討論瞭歐拉公式的局限性，並引入瞭經驗公式（如容許應力法）來處理中等長度的壓杆。 總結 本書是一部嚴格基於經典結構力學、材料力學和基礎彈性理論的工程教科書。全書的理論框架圍繞靜力平衡、應力應變關係、材料本構方程以及結構穩定性展開，為學習者提供瞭精確計算和預測傳統靜態工程結構性能的堅實基礎。全書內容排除瞭任何形式的係統動力學、時間域/頻域分析、反饋控製、狀態空間錶示或最優控製理論等現代控製科學的概念。

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