Science for Engineering

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出版者:
作者:Bird, John
出品人:
页数:384
译者:
出版时间:2003-6
价格:$ 40.62
装帧:
isbn号码:9780750657778
丛书系列:
图书标签:
  • 科学
  • 工程
  • 理工科
  • STEM
  • 物理
  • 化学
  • 数学
  • 应用科学
  • 技术
  • 高等教育
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具体描述

In this book John Bird introduces engineering science through examples rather than theory - enabling students to develop a sound understanding of engineering systems in terms of the basic scientific laws and principles. The book includes 575 worked examples, 1200 problems, 440 multiple choice questions (answers provided), and the maths that students will require is also provided in a separate section within the book. Throughout the book assessment papers are provided that are ideal for use as tests or homework. These are the only problems where answers are not provided in the book. This work includes assessment papers - worked solutions in a free lecturer's manual.

机械动力学基础:理论与应用 作者: 张伟 教授, 李明 博士 出版社: 现代工程技术出版社 页数: 680 页 装帧: 精装 定价: 288.00 元 --- 内容简介 《机械动力学基础:理论与应用》是一本全面、深入探讨经典和现代机械系统动力学理论及其工程实践应用的权威教材。本书旨在为高等工科院校机械工程、车辆工程、航空航天工程、土木工程等相关专业的高年级本科生和研究生提供坚实的理论基础和丰富的工程案例分析。 本书结构严谨,内容覆盖了从基本的质点动力学到复杂多体系统动力学的所有核心概念。我们特别强调理论分析与实际工程问题的紧密结合,力求使读者不仅掌握动力学原理,更能熟练运用这些原理解决现实世界中的工程挑战。 全书共分为八大部分,二十四章,逻辑清晰,循序渐进。 第一部分:基础回顾与分析方法(第1-3章) 本部分首先对经典力学中的静力学和运动学进行了必要的复习与提升,为后续动力学分析奠定坚实的数学和物理基础。 第1章:运动学基础回顾与坐标系选择 详细阐述了描述物体运动所需的各种坐标系(笛卡尔、柱面、球坐标系)及其转换,并引入了瞬时速度和加速度的微分几何描述。强调了欧拉角和四元数在描述刚体姿态时的优缺点及应用场景。 第2章:质点动力学与牛顿-欧拉定律 深入讲解了牛顿第二定律在不同参考系下的应用,包括惯性系、旋转系中的动量和角动量定理。重点分析了约束力的处理方法以及动量守恒定律在冲击、碰撞问题中的应用。 第3章:变质量系统的动力学 引入了火箭推进、喷射器等变质量系统的动力学分析,推导了齐奥尔科夫斯基公式,并讨论了变质量系统中的动量和能量概念的修正。 第二部分:刚体动力学(第4-8章) 本部分是全书的核心内容之一,系统地介绍了刚体运动的描述、分析方法及其在工程中的应用。 第4章:刚体运动学:欧拉角与角速度 详尽分析了刚体的瞬时旋转、角速度矢量 $oldsymbol{omega}$ 的描述,并对欧拉角在描述航空航天器姿态时的奇异性问题进行了深入探讨,提出了避免奇点的替代描述方法。 第5章:刚体动力学:牛顿-欧拉方程 推导了描述刚体绕质心运动的牛顿-欧拉方程,并讨论了固定轴旋转和自由旋转的特殊情况。通过大量的实例,如陀螺仪的进动与章动,展示了这些方程的强大解释力。 第6章:刚体绕定点运动:欧拉动力学方程 重点分析了刚体绕固定点旋转的动力学问题,推导了欧拉动力学方程。通过对对称刚体和任意刚体的分析,解释了自由回转体的运动特性(如回转体失稳)。 第7章:刚体动力学:达朗贝尔原理与拉格朗日方程 将分析方法提升到基于能量和变分原理的层次。详细阐述了达朗贝尔原理在工程动力学中的应用,并系统推导了拉格朗日方程在保守系统、非保守系统以及含约束力系统中的形式。 第8章:转子动力学 专门针对旋转机械中的动力学问题。深入研究了转子系统的平衡性(静平衡与动平衡)、临界转速的计算、以及转子在不平衡激励下的振动响应。内容涵盖了刚性转子和柔性转子的分析。 第三部分:系统动力学与分析工具(第9-12章) 本部分侧重于更一般化的动力学系统建模和求解技术。 第9章:系统动力学建模:约束与广义坐标 探讨了如何用最少的广义坐标来描述复杂的机械系统,并详细介绍了各种约束的数学表达(包括完整的、非完整的、滑动的和蠕动的约束)。 第10章:哈密顿原理与最小作用量 引入了哈密顿原理,并将其作为统一的动力学理论基础。通过对哈密顿正则方程的推导和分析,为学习高级控制理论和稳定性分析打下基础。 第11章:振动分析基础 涉及单自由度与多自由度系统的自由振动和受迫振动。详细分析了阻尼对系统响应的影响,并引入了解析解法(如模态分析)和数值解法。 第12章:线性动力学系统的频率响应 聚焦于系统对外界周期性激励的响应。计算了系统的频率特性曲线,讨论了共振现象及其对结构设计的影响。 第四部分:多体系统动力学(第13-17章) 随着机械设计向复杂化发展,多体系统动力学(MBD)成为工程分析的关键。 第13章:多体系统建模概述 介绍了MBD的分类(开放式链、闭合回路)以及常用的建模方法,如系统的分层建模法。 第14章:约束动力学方程的建立:代数方法 重点讲解了通过施加约束方程,利用拉格朗日乘子法或投影法建立系统动力学方程组的过程。强调了约束方程的独立性和可积性判断。 第15章:多体系统动力学:迭代法与迭代与递归算法 介绍了基于牛顿-欧拉方程的迭代算法(如牛顿法、牛顿-欧拉迭代),尤其适用于大型、稀疏系统的求解。 第16章:多体系统动力学:基于系统的方程形成(Lagrange-Assisted Method) 详细阐述了如何将系统的所有运动单元(连杆、关节)统一到全局坐标系中,建立完整的二阶非线性微分方程组。 第17章:柔性多体系统动力学 探讨了连杆具有弹性变形的系统。引入了模态分析技术(如浮动坐标系法),将柔性效应纳入动力学求解框架,分析了柔顺性对系统性能的影响。 第五部分:非线性动力学与稳定性(第18-20章) 现代机械系统往往表现出复杂的非线性行为,本部分对此进行深入剖析。 第18章:非线性振动导论 分析了具有非线性恢复力或非线性阻尼项的系统。讨论了小振幅近似解法(如摄动法)和相平面分析法。 第19章:极限环与分岔现象 深入探讨了非线性系统中周期性解(极限环)的出现和演化。通过分岔图,解释了系统从稳定状态到复杂周期运动的转变机制。 第20章:系统稳定性分析 基于李雅普诺夫方法,系统地分析了动力学系统的平衡点稳定性。区分了李雅普诺夫意义下的稳定、渐近稳定和指数稳定。 第六部分:冲击、碰撞与摩擦动力学(第21-22章) 第21章:冲击与碰撞动力学 详细研究了高速、短时间作用的冲击过程。引入了恢复系数和冲量概念,并分析了具有摩擦面的碰撞问题(如机器人抓取)。 第22章:摩擦学动力学 考察了摩擦力在机械运动中的作用。对比了库仑摩擦模型、静摩擦与动摩擦的差异,并讨论了摩擦力对系统振动和能量耗散的影响。 第七部分:随机动力学与可靠性(第23章) 第23章:随机振动与系统可靠性 引入了描述随机激励(如风载、地震波)的随机过程理论。分析了系统对白噪声激励的响应,并结合可靠性工程,评估了结构在随机载荷下的寿命预测。 第八部分:计算方法与工程实践(第24章) 第24章:数值积分与工程仿真 总结了求解非线性动力学方程的数值方法,如龙格-库塔法、中心差分法等。本书最后通过一个大型复杂机械臂的完整动力学建模与仿真案例,指导读者如何利用商业软件(如ADAMS, MATLAB/Simulink)验证理论分析结果。 --- 本书特色 1. 理论深度与工程广度并重: 全书覆盖了从经典理论到前沿计算方法的完整知识体系,确保读者既能理解“为什么”,又能掌握“怎么做”。 2. 严格的数学推导: 所有核心方程均从基本原理严格推导得出,逻辑链条完整清晰,有助于培养读者的数学物理思维能力。 3. 丰富的工程案例: 书中穿插了大量来自航空航天、汽车、精密仪器和机器人领域的真实工程案例,例如起落架的动态过程、高速列车的受迫振动、以及复杂机构的运动控制等。 4. 重点突出: 对刚体动力学、拉格朗日方法和多体系统建模这几个对现代工程师至关重要的章节进行了加深处理,并配有详细的习题供读者巩固。 适用对象: 机械工程、车辆工程、航空航天、控制工程等专业本科高年级学生、研究生,以及从事机械设计、仿真分析的工程师和科研人员。 学习目标: 掌握建立复杂机械系统动力学模型的系统方法,能够独立分析和预测系统的运动特性、稳定性和动态响应。

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读后感

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用户评价

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读完这本书,我感觉像是参加了一场漫长而曲折的学术研讨会,而不是一次高效的学习过程。作者的知识面无疑是广博的,这一点从他对跨学科概念的频繁引用就能看出来,从量子力学的基本假设到热力学第二定律的宏大叙事,信手拈来。但问题在于,这种广度是以牺牲深度为代价的。例如,在讨论电路理论时,作者似乎急于展示其对电磁场理论的深刻理解,结果就是上来就引入了麦克斯韦方程组的矢量微分形式,完全没有铺垫基础的欧姆定律和基尔霍夫定律,这对于一个初学者来说,简直是直坠冰窟。书中的插图质量也令人不敢恭维,很多本应清晰展示结构或流程的图表,线条模糊,标注缺失,有些图甚至需要我对照外部资料才能勉强辨认出它试图表达的究竟是电路图还是管道布局图。整体阅读体验,非常依赖于读者自身已有的扎实基础,对于那些希望通过这本书建立起坚实工程学“骨架”的新人来说,这本书的帮助性可以说是微乎其微,更像是锦上添花,而非雪中送炭。

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这本书在语言风格上的跳跃性非常大,这是我阅读体验中最困惑的一点。有些段落的文字极其优美、富有文学色彩,描述工程现象时仿佛在进行诗歌朗诵,充满了对人类智慧的赞颂。但是,紧接着的下一页,可能就突然切换成了一堆密密麻麻、缺乏上下文解释的数学推导,符号体系混乱,下标和上标经常出现混用,让人怀疑是不是不同人拼凑的结果。更要命的是,书中对“实践”的讨论常常显得空中楼阁。作者似乎从未真正踏入过一个充满噪音、预算限制和时间压力的工程现场。他对“工程决策”的论述,总是假设所有变量都是已知的、所有数据都是完美的,这与现实世界中那种充满不确定性和权衡取舍的复杂局面完全脱节。这本书与其说是在教人如何“做工程”,不如说是在探讨“工程的理想形态是什么样的”,而这种理想化的探讨,对于解决实际问题来说,帮助有限,甚至可能误导那些尚未形成批判性思维的读者,让他们对工程的复杂性抱有不切实际的幻想。

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这本书的封面设计着实吸引人,那种深邃的蓝色调配上简洁的几何图形,立刻让人联想到严谨的科学逻辑。初次翻开时,我原本期待着能有一场酣畅淋漓的工程学基础知识的梳理,毕竟书名听起来就充满了权威感。然而,深入阅读后,我发现这本书的叙事方式,嗯,怎么说呢,有点过于“哲学化”了。它似乎更侧重于探讨科学方法论在工程实践中的抽象意义,而非直接提供解决具体工程问题的实用工具箱。比如,在谈及材料科学时,它用了大量的篇幅去讨论“物质的本质属性”和“人类认知局限性”对材料选择的影响,这对于一个急需掌握不同合金性能参数的工程师小白来说,无疑是一种智力上的挑战,而非知识上的补充。我花了相当大的精力去解码那些复杂的句式,试图从中提炼出可操作的步骤或明确的公式,但收获甚微。它更像是一本理论指导,而非教科书。这本书的结构松散,章节之间的过渡有些生硬,仿佛是不同领域专家的讲稿被强行拼凑在一起,缺乏一个贯穿始终的、清晰的逻辑主线来引导读者。

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这本书的排版风格透露着一种过时的学院气息,仿佛是从上世纪八十年代的科技期刊中直接复印出来的。字体选择偏小,行距也比较局促,长时间阅读下来,眼睛非常容易疲劳。更令人不解的是,书中对关键术语的定义处理得极其含糊。比如,“系统稳定性”这个核心概念,在不同章节中被赋予了略微不同的解释,没有一个统一、明确的数学定义或工程判据来锚定。我不得不频繁地在不同页面之间来回翻找,试图拼凑出一个完整的概念画像,这极大地打断了阅读的流畅性。而且,书中的习题部分设计得非常不友好。它们更像是开放性的思考题,而非检验掌握程度的练习题。它们很少有数值计算或明确的答案要求,更多的是要求你“阐述”、“辩论”或“构建一个假设模型”。这对于习惯了通过解题来巩固知识点的学习者来说,无疑是一种挫败感的来源。这本书似乎更适合那些已经功成名就的学者进行思辨,而不是正在努力攀登知识高峰的学生。

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我带着极大的热情开始阅读这本被寄予厚望的书,特别是对其中声称涵盖的“前沿计算方法”章节抱有很高期待。然而,实际内容却让我大失所望。这些所谓的“前沿方法”,充其量只是对几种经典数值分析算法(如有限元法的基础思路)的简要概述,并且在描述过程中,作者对于算法的收敛性、误差分析以及实际应用中的数值稳定性问题几乎避而不谈。这就像是给你看了一把顶级厨师的刀,但却没有教你怎么磨刀,更别提如何安全地使用它了。书中引用的参考文献也显得有些陈旧,很多标注的文献都停留在十多年前,对于快速迭代的工程技术领域来说,这无疑是滞后的。一个严肃的工程学著作,理应对最新的仿真工具和计算范式有所回应。这本书更像是对过去成就的纪念碑,而不是面向未来的指南针。阅读过程中,我经常需要借助网络搜索来查找作者提及的那些未加详细解释的专业名词,这让我感觉自己像是被扔到一片信息迷雾中,需要自己摸索着寻找灯塔。

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