Beam formulas

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出版者:F. Ungar Pub. Co
作者:William Griffel
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1970
价格:0
装帧:Unknown Binding
isbn号码:9780804443388
丛书系列:
图书标签:
  • 结构工程
  • 土木工程
  • 力学
  • 材料力学
  • 公式
  • 设计
  • 参考书
  • 工程手册
  • 建筑
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具体描述

《结构动力学基础与应用》 内容简介 本书旨在为土木工程、机械工程及相关领域的研究人员、工程师和高年级本科生提供一套全面而深入的结构动力学理论与应用指南。全书涵盖了从基本概念到复杂系统分析的完整知识体系,特别侧重于工程实际中的问题解决与数值实现。 第一部分:基础理论与自由振动分析 第一章:结构动力学的基本概念与体系 本章首先明确了结构动力学在现代工程分析中的地位与重要性,阐述了其与静力学和材料力学之间的区别与联系。我们将从物理世界中振动现象的观察出发,引申出系统的自由度概念及其对模型简化的影响。核心内容包括:位移、速度、加速度的定义,能量法在动力学问题中的初步应用,以及对线性、非线性、集中参数与分布参数系统的基本分类。我们详细讨论了结构动力学模型的基本假设,如忽略转动惯量、假定材料为线弹性等,并引入了基本的振动量纲分析方法,为后续章节的数学建模打下坚实基础。 第二章:单自由度(SDOF)系统的响应分析 这是结构动力学分析的基石。本章深入探讨了无阻尼、有阻尼以及粘性阻尼单自由度系统的自由振动特性。我们将推导系统的固有频率和阻尼比的计算公式,并详细分析临界阻尼、欠阻尼和过阻尼状态下的自由振动衰减规律。 在被迫振动分析部分,重点介绍了简谐荷载作用下的稳态响应。我们详尽推导了系统的频率响应函数,引入了放大系数和相角的概念,并绘制了典型的频率响应曲线,用以解释共振现象的物理本质和工程危害。 随后,本章转向瞬态响应分析,特别是对冲击荷载(脉冲函数)和阶跃荷载(单位荷载)的响应求解。重点使用复指数法和积分变换法(如拉普拉斯变换)来处理复杂的激励过程,并详细讲解了积分卷积(Duhamel积分)在求解任意激励下响应中的应用。最后,本章通过丰富的工程实例(如简单悬臂梁的近似模型)演示SDOF模型在实际工程简化中的有效性。 第三章:多自由度(MDOF)系统的振动分析 本章将分析的复杂度提升到具有多个相互耦合的自由度的系统。核心任务是建立系统的质量矩阵($[M]$)、刚度矩阵($[K]$)和阻尼矩阵($[C]$)。我们详细阐述了如何通过牛顿第二定律或拉格朗日方程来精确建立这些矩阵,并强调了将物理坐标变换到模态坐标的重要性。 对于无阻尼自由振动,本章着重于求解特征值问题(广义特征值问题),即求解特征值(固有频率的平方)和特征向量(振型)。我们详细解释了瑞利(Rayleigh)法在近似估计低阶固有频率中的应用。 在模态分析中,本书强调了模态正交性的概念,并展示了如何利用振型向量将复杂的MDOF系统解耦为一组独立的SDOF系统。这为后续的模态叠加法分析奠定了理论基础。 对于有阻尼MDOF系统,我们讨论了经典阻尼(Rayleigh阻尼)和非经典阻尼的特性,并指出对于非经典阻尼系统,模态解耦的困难性及其在复模态空间中的处理方法。 第二部分:响应分析与数值方法 第四章:结构的振动控制与模态叠加法 本章聚焦于如何利用动力学分析结果指导工程实践。重点介绍模态叠加法(Modal Superposition Method),详细说明了在不同激励类型下(如地震动、风荷载)如何利用计算得到的模态信息快速、准确地获取结构的瞬态响应。本书特别强调了选取足够多模态参与分析的准则(如质量参与因子法)。 此外,本章引入了现代结构振动控制的概念。我们讨论了被动控制(如隔震、消能减震)和主动控制的基本原理,并展示了如何将这些控制元件(阻尼器、隔震支座)的特性融入到系统的质量、刚度和阻尼矩阵中,进而分析受控系统的动力响应。 第五章:线弹性结构对任意激励的响应 本章将理论推向更通用的实际荷载情况。我们将积分卷积的概念从SDOF系统推广到MDOF系统,即模态叠加法下的瞬态响应计算。 重点分析了结构对地震动的响应。我们详细解释了反应谱分析法(Response Spectrum Analysis)作为一种简化的、经济的地震分析方法,其理论依据和适用范围。本书提供了不同地震波形对结构影响的对比分析。 同时,我们探讨了峰值组合规则(如SRSS法和CQC法)在确定结构最大反应值时的应用,并对比了这些近似方法与精确积分法的计算精度和效率。 第六章:数值计算方法与有限元动力学 现代结构动力学分析高度依赖计算机。本章深入探讨了求解动力学微分方程组的数值积分技术。我们详细介绍了直接时间积分方法,包括中心差分法(Central Difference Method)、Newmark-$eta$法和隐式(如Wilson-$ heta$)方法的稳定性和精度分析。我们特别关注了Rayleigh- বাহিনীকে积分的条件稳定性,并提供了工程软件中常用的数值参数选择指南。 此外,本章简要介绍了模态分析在有限元方法(FEM)中的实现流程,包括如何从离散化的单元刚度矩阵和质量矩阵出发,求解出大型结构系统的模态数据。 第三部分:进阶主题与工程应用 第七章:连续体结构的动力学(参数振动) 本章转向处理具有无限自由度(即分布参数系统)的结构,如梁、板和壳体。我们使用偏微分方程(PDE)来描述这些系统的振动。重点分析欧拉-伯努利梁在不同边界条件下的振动特性,推导其振型函数和固有频率。我们详细阐述了分离变量法在求解这些PDE中的应用。 本章也简要介绍了连续体结构的离散化,展示了如何通过空间模态离散化将连续系统转化为MDOF系统,从而过渡到有限元动力学分析。 第八章:随机振动与可靠性分析 在许多实际工程场景中,激励(如风、海洋波浪)具有随机性。本章引入了随机过程理论,用于描述随机荷载。我们将平稳随机过程分解为功率谱密度函数(PSD)。 核心内容包括:计算具有随机输入的线性系统稳态响应的功率谱密度,以及如何从PSD推导出响应的均方根值(RMS)。我们还简要讨论了随机振动分析在结构疲劳寿命和可靠性评估中的初步应用。 总结 本书的结构设计旨在实现理论的严谨性与工程应用性的完美结合。通过清晰的数学推导和大量工程算例,读者将能够掌握结构动力学分析的核心工具,为设计和评估复杂工程结构在动态荷载下的行为提供坚实的理论基础和可靠的数值手段。 --- 目标读者群: 土木工程、结构工程、机械工程、航空航天工程专业的高年级本科生和研究生。 从事结构设计、抗震分析、振动控制的结构工程师和研究人员。 对工程系统动态行为有深入学习需求的专业人士。

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作为一个对工程材料性能和结构稳定性有着深入研究的学者,我一直关注材料特性如何影响结构的力学行为。《Beam Formulas》这个书名,虽然侧重于“公式”,但我相信它也应该涵盖对不同材料属性在梁理论中的影响的讨论。我希望这本书不仅仅提供计算公式,更能深入探讨材料的本构关系,如线弹性、弹塑性、甚至粘弹性等,在梁的变形和强度分析中的作用。 例如,在分析梁的弯曲时,我期望书中能够详细讲解不同材料(如钢、铝、混凝土、木材等)的弹性模量、泊松比、屈服强度等参数如何影响梁的刚度和承载能力。对于塑性梁理论,我希望书中能够阐述屈服发生的过程,以及塑性铰的形成和发展如何影响梁的极限承载力。此外,书中是否会讨论梁的疲劳、蠕变等长期性能,以及这些性能如何通过修改梁的本构模型来纳入计算?我更期待看到的是,如何根据不同的材料特性,选择最合适的梁理论模型,并据此制定出最经济、最安全的结构设计方案。这本书是否能够提供一些材料选型和性能评估的指导,并将其与梁的计算公式相结合,以期为工程实践提供更全面的支持?

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我是一名对工程项目的历史和发展轨迹着迷的工程爱好者,对经典理论的起源和演进充满好奇。《Beam Formulas》这个书名,虽然听起来现代化,但我相信其背后也凝聚了历史上重要的力学思想。《Beam Formulas》如果能够追溯梁理论的发展脉络,并介绍一些重要的历史人物和他们的贡献,那将非常有吸引力。 我期望书中能够简要介绍早期关于梁受力分析的朴素认识,以及像伽利略、库仑、欧拉、伯努利等先驱者是如何一步步发展出系统的梁理论的。例如,欧拉-伯努利梁理论是如何在十九世纪逐渐成熟的?书中是否会引用一些历史上的经典梁算例,并分析当时的技术条件和计算方法?我也会关注书中是否会提及一些非欧几里得几何学的梁理论,或者关于材料力学发展史的背景知识。此外,对于一些现代梁理论的出现,例如有限元方法,我希望能够了解其产生和发展的历史背景,以及它如何颠覆了传统的梁分析方法。我更期待看到的是,这本书是否能够通过梳理梁理论的发展历程,让我们更深刻地理解现代工程力学的精髓,并对未来的发展方向有所启示。

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我对工程力学一直怀有浓厚的兴趣,尤其对那些能够用简洁数学语言描述复杂物理现象的理论感到着迷。《Beam Formulas》这个书名,虽然听起来像是工具书,但我相信其背后一定蕴含着深刻的力学原理。《Beam Formulas》如果能够深入浅出地讲解梁的受力机理,并且能够展示不同数学方法在梁理论中的应用,那将对我非常有吸引力。 我希望书中能够从最基本的应力、应变概念出发,通过对材料力学基本假设的阐释,逐步引入梁的弯曲理论。我期待看到书中能够清晰地展示各种公式的推导过程,例如如何从梁的微段平衡方程出发,推导出弯矩方程、剪力方程,最终得到梁的挠曲线微分方程。书中是否会涉及不同边界条件下的微分方程解法,例如用傅里叶级数法、叠加法等来求解复杂荷载下的梁的挠度和内力?对于一些经典梁问题,如四种基本荷载下的简支梁和悬臂梁,我希望书中能够提供非常详细的计算步骤和结果,作为学习的典范。此外,如果书中能够介绍一些更高级的梁理论,例如弹性力学中关于三维梁的理论,或者非齐次边界条件的处理方法,那将是对我理论视野的极大拓展。

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作为一个对工程项目管理和成本控制有着密切关注的专业人士,我深知设计决策对项目整体效益的巨大影响。《Beam Formulas》这个书名,虽然侧重于技术细节,但我相信它也应该包含一些与实际项目相关的考量。《Beam Formulas》如果能够将技术公式与经济效益相结合,并提供一些成本优化的思路,那将非常有价值。 我期待书中能够从梁的材料选择、截面设计等方面,提供一些关于成本效益分析的指导。例如,对于相同承载能力的梁,如何根据不同材料的成本和加工难度来选择最经济的方案?书中是否会讨论优化梁的截面形状,以在满足强度和刚度要求的同时,最大程度地减少材料用量?我也会关注书中是否会涉及一些关于梁的安装、维护成本的考量,以及这些因素如何影响整体的项目预算。此外,对于一些特殊应用场景,例如在极端环境下使用的梁,书中是否会提供一些关于提高其耐久性和降低长期维护成本的建议?我希望这本书能够成为一个连接工程技术与经济效益的桥梁,帮助工程师在满足技术要求的同时,做出最符合项目整体利益的设计决策。

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作为一名多年从事桥梁设计的工程师,我深知梁的计算在桥梁工程中的核心地位。在我的日常工作中,经常需要处理各种跨度、荷载和材料特性的梁桥结构。《Beam Formulas》这个书名,让我联想到这可能是一本能够迅速提供我所需解决方案的“捷径”。我期待这本书能够专注于实际工程应用,提供大量针对不同桥梁结构类型(如梁式桥、连续梁桥、组合梁桥等)的计算公式和设计图表。 我尤其希望书中能够涵盖不同受力工况下的梁计算,比如均布荷载、集中荷载、移动荷载、甚至包括温度变化和支座沉降等非传统荷载对梁的影响。对于多跨连续梁,我希望能够找到关于内力包络图、弯矩最不利组合等高效的计算方法。同时,我也会关注书中关于梁的材料选择和截面设计的建议,例如混凝土梁、钢梁、组合梁的配筋和构造要求。这本书是否能够提供一些实用的设计验算表格,或者介绍一些常用的桥梁设计软件中梁计算模块的原理?我希望它能成为我桥梁设计过程中不可或缺的参考工具,帮助我更快速、更准确地完成设计任务。

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我是一个初涉结构设计领域的新手,对许多工程概念还感到陌生和困惑。《Beam formulas》这个名字听起来就非常具有指导性,仿佛它能像一位经验丰富的导师,一步步地引领我走入梁理论的世界。我最期待的是这本书能够从最基础的“什么是梁?”、“梁在工程中扮演什么角色?”开始,用最通俗易懂的语言解释清楚。我希望它能涵盖梁的基本分类,例如简支梁、悬臂梁、连续梁等,并对每种梁的典型应用场景进行描述,让我能够直观地感受到梁理论的重要性。 更具体地说,我希望作者能够用生动的图示来辅助讲解,比如用不同颜色或线条粗细来表示受力、变形等,让抽象的力学概念变得具体可感。对于初学者来说,理解“弯矩”和“剪力”这两个核心概念是至关重要的,我希望这本书能通过形象的比喻或实际的例子,例如弯曲的尺子、受压的柱子等,来帮助我们理解这两个力的产生原因和作用效果。此外,书中是否会提供一些简单的计算练习,并附带详细的解题步骤,让我能够及时检验自己的理解程度?我期待这本书能成为我学习梁理论的“启蒙书”,为我打下坚实的基础。

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作为一个对精细化工程和模拟分析有着极致追求的工程师,我深知数值方法在解决复杂工程问题中的重要性。《Beam Formulas》这个书名,虽然听起来传统,但我相信它应该与时俱进,涵盖现代工程计算方法。《Beam Formulas》如果能够将解析解与数值解相结合,并且对数值方法的应用进行深入剖析,那将非常有价值。 我期待书中能够详细介绍有限元方法(FEM)在梁分析中的应用。例如,如何将梁离散化为梁单元,如何建立单元的刚度矩阵和载荷向量,以及如何通过组装全局矩阵方程来求解梁的位移和内力。书中是否会提供一些关于单元类型选择(如经典梁单元、Hermite插值单元、Timoshenko梁单元等)的讨论,以及它们在精度和计算效率上的权衡?此外,我也会关注书中关于其他数值方法,如有限差分法(FDM)在梁问题中的应用。对于一些复杂的边界条件或非均匀荷载,我希望能够看到如何利用这些数值方法来获得高精度的计算结果。这本书是否能够提供一些结构分析软件的接口或指导,或者展示如何利用这些软件来验证解析解和数值解?我希望它能够成为连接理论公式与现代计算工具的桥梁。

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作为一个对结构力学和材料力学有着浓厚兴趣的工程师,我一直渴望能有一本系统、深入地讲解梁理论的著作,能够满足我从基础概念到高级应用的全面需求。《Beam formulas》这个书名本身就带着一种直观的实用性,让我第一时间联想到它会是一本实用手册,一本能够快速查找和应用各种梁的挠度、内力、应力等计算公式的工具书。我期待这本书能够以清晰易懂的方式,呈现不同边界条件、不同荷载类型下的梁的受力特性,并且提供详尽的图表和计算示例,帮助读者快速理解和掌握这些核心知识。 更进一步地,我希望这本书不仅仅停留在公式的罗列,而是能够对这些公式的推导过程进行细致的讲解。理解公式的由来,对于深刻理解其适用范围和局限性至关重要。例如,在推导欧拉-伯努利梁理论时,作者是否会详细阐述其基本假设,例如小挠度、平面假设、材料的线弹性等,并解释这些假设在实际工程中可能带来的误差?我希望这本书能从最基础的应力-应变关系出发,通过虚功原理、能量法或者直接微分方程法,一步步引出梁的挠曲线方程,然后在此基础上推导出弯矩方程、剪力方程以及相应的挠度和转角公式。对于不同截面形状的梁,如矩形、圆形、工字形等,书中是否会提供如何计算截面惯性矩的方法,并展示这些截面特性如何影响梁的刚度和承载能力?我非常期待能看到一个逻辑清晰、推导严谨的学习路径。

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我是一位对理论深度有很高要求的科研人员,在研究复杂结构的力学行为时,梁理论的精确性和普适性是关键。《Beam Formulas》这个书名略显朴实,但其中蕴含的“公式”二字,可能预示着其在理论层面上的严谨和完备。我希望这本书能够超越简单的工程应用手册,深入探讨梁理论的数学基础和物理内涵。 例如,在描述梁的弯曲理论时,我期望看到对卡斯蒂格里亚诺定理、莫尔积分法、单位荷载法等能量方法的详细阐述,以及这些方法如何能够有效地求解梁的挠度和转角,甚至在处理超静定结构时展现其优势。此外,书中是否会涉及非经典梁理论,例如考虑剪切变形的蒂莫申科梁理论,或者在处理厚梁、短梁时的情形?对于材料非线性、大变形等更复杂的情况,这本书是否会给出相应的理论框架或计算方法?我希望这本书能够提供一个深入研究梁行为的理论工具箱,不仅限于标准情况,更能为解决实际工程中的复杂问题提供理论指导,甚至为进一步的理论创新提供启示。

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我是一名对工程结构动态响应有着深刻理解的学者,对梁在振动、屈曲等动力学问题中的表现非常感兴趣。《Beam Formulas》这个书名,虽然直接,但其所包含的“公式”也可能延伸到动力学领域的计算。《Beam Formulas》如果能够深入探讨梁的振动特性和稳定性分析,那将非常有吸引力。 我期望书中能够从梁的质量分布和刚度出发,推导出梁的自由振动方程,并详细介绍如何求解梁的固有频率和振型。例如,对于简支梁、悬臂梁、固定梁等不同边界条件下的振动,我希望看到清晰的求解过程和结果。书中是否会涉及阻尼对梁振动的影响,以及如何通过引入阻尼项来分析梁的受迫振动响应?此外,对于梁的稳定性问题,我希望看到对临界屈曲载荷的推导,例如如何利用能量法或微分方程法来求解梁在轴向压力下的稳定性。书中是否会讨论侧向扭转屈曲,以及如何通过考虑梁的扭转刚度和抗剪刚度来分析其稳定性?我更期待看到的是,如何将梁的动力学特性与实际工程中的动态载荷(如地震、风载、机械振动)相结合,以期为工程结构的安全设计提供更全面的动力学分析支持。

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