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董达善 编

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• 起重机械
• 金属结构
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• 结构工程
• 起重运输机械
• 机械设计
• 材料力学
• 有限元分析
• 结构分析
• 钢结构

出版社： 上海交通大学出版社

ISBN：9787313071040

版次：1

商品编码：10833363

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-08-01

用纸：胶版纸

页数：346

正文语种：中文

内容简介

本教材在原有许用应力设计法的基础上，增加了极限状态设计法的内容。对极限状态设计法的原理、发展阶段、各分项系数的由来等作了介绍。按照新版《起重机设计规范》GB／T 3811-2008，对起重机及其结构件的工作级别、载荷及其载荷组合、轴心受压构件的稳定性计算等进行了重新编写。根据金属结构设计的需要，新增了对钢材脆性破坏的评价、新一代钢铁材料--超细晶钢的应用、焊接残余应力和残余变形及其对结构的影响、梁的剪切中心和扭转的概念、框架柱的计算长度、结构细部设计等内容。
《起重机械金属结构》可作为机械设计制造及自动化专业中起重机械和物流机械方向学生教材，同时为业内人士提供设计参考。

作者简介

董达善，上海海事大学教授、博士、机械系系主任，国家级特色专业负责人、宝钢奖获得者、校教学名师。长期从事金属结构设计、钢结构失效分析的教学和科研工作。主讲起重机械金属结构、结构优化设计、结构力学、材料力学、焊接结构分析等课程。获省部级科技进步奖3项、制定国家标准4项、国家专利3项、参编专业手册2部。《上海海事大学学报》杂志编委，《计算机辅助工程》杂志编委。

目录

第l章 绪论
1.1 金属结构的发展
1.2 起重机金属结构的形式和基本组成构件
1.3 设计起重机金属结构的基本要求
1.4 起重机金属结构发展与研究方向

第2章 金属结构的材料
2.1 金属结构对材料的要求和常用材料
2.2 钢材的性能及影响因素
2.3 钢材的分类、标志代号和特性
2.4 钢材的选择和钢材规格

第3章 载荷及载荷组合
3.1 计算载荷与载荷系数
3.2 载荷的计算组合

第4章 金属结构设计方法与设计计算准则
4.1 结构设计方法的发展
4.2 许用应力设计法
4.3 极限状态设计法
4.4 两种设计法比较
4.5 静强度设计准则
4.6 疲劳强度设计准则
4.7 稳定性设计准则
4.8 刚性设计准则

第5章 金属结构的连接
5.1 连接的作用和方法
5.2 焊接方法和焊接材料
5.3 焊接接头型式和焊缝型式
5.4 焊接接头的静强度计算
5.5 焊接残余应力和焊接残余变形
5.6 设计焊接结构的注意事项
5.7 普通螺栓连接
5.8 剪力螺栓连接的计算
5.9 拉力螺栓连接的计算
5.1 0拉一剪螺栓连接的承载力
5.1 1高强度螺栓连接
5.1 2销轴连接

第6章 轴心受力构件
6.1 轴心受力构件的种类和应用
6.2 轴心受拉构件的设计计算
6.3 理想轴心受压构件的整体稳定性
6.4 构件缺陷对稳定性承载力的影响
6.5 轴心受压构件整体稳定性的实用计算方法
6.6 轴心受压构件的局部稳定性¨
6.7 实腹式轴心受压构件的截面设计
6.8 格构式轴心受压构件的稳定性
6.9 格构式轴心受压构件的截面设计
6.1 0缀材和横隔的设计
6.1 1变截面轴心受压构件

第7章 梁--实腹式受弯构件
7.1 梁的种类和截面形式
7.2 型钢梁的设计
7.3 组合梁合理梁高的确定
7.4 梁的自重
7.5 组合梁截面设计和强度、刚性验算
7.6 变截面组合梁
7.7 梁的剪切中心与扭转
7.8 梁的整体稳定性
7.9 组合梁的局部稳定性
7.1 0组合梁的构造设计和工艺设计

第8章 拉弯和压弯构件
8.1 拉弯和压弯构件的种类和应用
8.2 拉弯构件的设计计算
8.3 实腹式压弯构件的整体稳定性
8.4 实腹式压弯构件的截面设计
8.5 格构式压弯构件的设计计算
8.6 框架柱的计算长度
……
第9章 桁架——格构式要受弯桦件
第10章 结构细部设计
附录
参考文献

前言/序言

现代工程材料的创新与应用 本书导言： 在二十一世纪的工程领域，材料科学的进步正以前所未有的速度重塑着我们对结构设计、制造工艺乃至可持续发展的认知。本书《现代工程材料的创新与应用》旨在全面、深入地探讨那些驱动当代工程技术飞速发展的核心材料体系。我们不再局限于传统的钢铁和混凝土，而是将目光投向那些具备超凡性能、能够应对极端工况、并契合绿色制造理念的新型材料。 本书的编写基于对全球最新科研成果和工业实践的深入调研，力求为材料工程师、结构设计师、研发人员以及高年级学生提供一本兼具理论深度与实际指导价值的参考书。我们将材料的选择、性能的表征、制备工艺的优化以及最终应用场景的适配性置于同等重要的地位，构建一个完整的材料应用知识框架。 --- 第一部分：高性能合金的演进与突破 (约400字) 本部分聚焦于传统金属材料如何通过微观结构调控和合金化策略实现性能的飞跃。 第一章：下一代高温合金与热障涂层 本章将详细剖析航空航天、燃气轮机等领域对耐高温、抗蠕变材料的严苛要求。我们将深入探讨单晶镍基高温合金的凝固过程控制、晶界工程学在提升高温强度中的作用。同时，对陶瓷基热障涂层（TBCs）的制备技术——特别是大气等离子喷涂（APS）和电子束物理气相沉积（EB-PVD）的微结构差异及其对热稳定性的影响进行对比分析。材料失效分析将涵盖高温氧化、热腐蚀机制的最新研究成果。 第二章：先进轻质合金的设计与制造 轻量化是汽车、轨道交通和消费电子领域永恒的主题。本章将重点介绍高熵合金（HEAs）的无规则固溶强化机制、其在极端低温环境下的韧性保持能力，并讨论其潜在的腐蚀抵抗性。镁合金和铝锂合金的先进铸造技术，如搅拌摩擦焊（FSW）在连接这些高反应活性材料时的工艺窗口控制，以及如何利用增材制造（AM）技术来定制这些合金的内部孔隙率和晶粒形态，是本章的核心内容。 第三章：功能化金属与智能材料 我们探索那些不仅承载载荷，还具备特定功能（如电、磁、热、声响应）的金属材料。形状记忆合金（SMA）的应力诱发相变机制将被详尽解析，并介绍其在微机电系统（MEMS）和自适应结构中的应用。磁性形状记忆合金（MSMA）在驱动器领域的最新突破，以及如何通过电磁场调控其宏观形变，是本章探讨的重点。 --- 第二部分：先进非金属材料的结构与性能 (约550字) 非金属材料以其优异的耐腐蚀性、低密度和可设计的介电性能，在电子、能源和生物医学领域扮演着越来越重要的角色。 第四章：高性能陶瓷与复合材料 本章深入研究结构陶瓷，特别是碳化硅（SiC）和氮化硅（Si3N4）在高温密封件和耐磨部件中的应用。重点分析了陶瓷的断裂韧性提升策略，如引入纤维增强或利用微裂纹钝化技术。对于陶瓷基复合材料（CMCs），如C/SiC复合材料，其在高温下的抗氧化涂层体系的演化和失效模式是深入探讨的对象。本章还将涉及先进的烧结技术，如热压烧结（HIP）对最终密度的影响。 第五章：高分子材料的分子设计与工程化 从基础的聚合物结构到定制化的功能高分子，本章涵盖了热塑性、热固性树脂的合成化学与宏观性能之间的关联。重点讨论高性能聚酰亚胺（PI）和聚醚醚酮（PEEK）在航空内饰和医疗植入物中的应用。我们将详细阐述增塑剂、交联剂对材料玻璃化转变温度（Tg）和长期服役性能的影响，并引入反应性挤出技术在动态调控聚合物网络结构中的关键作用。 第六章：纤维增强复合材料的界面控制 复合材料的性能往往受制于基体与增强体之间的界面。本章侧重于碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）。深入分析纤维表面处理（如氧化处理）如何优化界面剪切强度。对于层压板结构，我们将探讨铺层设计（Layup Schedule）如何影响各向异性材料的抗屈曲和抗冲击性能，以及复合材料在疲劳载荷下的损伤累积模型。 --- 第三部分：增材制造与材料的未来 (约550字) 增材制造（AM）正在颠覆传统的材料成型思维，本书的第三部分将重点关注AM技术对材料选择和结构设计的根本性影响。 第七章：增材制造的材料科学基础 本章不讨论具体的机器操作，而是聚焦于AM过程中材料状态的快速变化。对于金属粉末床熔融（PBF）工艺，我们将分析快速加热和冷却速率对最终微观组织的影响，如非平衡凝固导致的亚结构细化。对于聚合物光固化（SLA/DLP），材料的粘度、光敏剂的浓度与光照能量密度之间的关系，如何决定最终部件的尺寸精度和内应力分布，将被深入探讨。 第八章：拓扑优化与生成式设计 AM技术使复杂几何形状的制造成为可能，这反过来推动了拓扑优化理论的发展。本章介绍如何结合有限元分析（FEA）和优化算法，设计出仅在受力路径上保留材料的仿生结构。我们将重点讨论在生成式设计流程中，如何将制造约束（如最小特征尺寸、支撑结构需求）融入到材料的性能目标函数中，以实现性能和可制造性的统一。 第九章：多功能集成与可持续性 未来材料系统必然是多功能的。本章探讨如何通过材料梯度设计（Functionally Graded Materials, FGMs）在单个部件中实现性能的连续过渡，例如从高韧性外部过渡到高强度核心。最后，我们讨论材料的循环经济与可持续性：如何设计易于拆解、材料可回收的结构系统，以及利用生物基和回收材料进行高性能工程应用的最新进展。 --- 结语： 《现代工程材料的创新与应用》旨在为读者提供一个全面、前沿的视角，认识到材料选择的复杂性与重要性。掌握这些知识，是应对二十一世纪工程挑战、实现技术跨越的关键。本书的最终目标是激发读者对材料科学深层机制的探索欲望，从而推动下一代工程实践的进步。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是机械设计领域的“圣经”！我刚接触这一块的时候，对着那些复杂的应力分析和材料选择简直一头雾水，但自从翻开了这本《起重机械金属结构》，我感觉我的世界观都被刷新了。它不像那种枯燥的教科书，上来就是一堆公式砸过来，而是非常注重实际应用。比如，它在讲解疲劳强度和断裂韧性时，会结合实际起重机在港口、建筑工地上遭遇的极端载荷情况进行深入分析，让你明白为什么某个结构件需要特定的焊接工艺和热处理。书里对各种连接方式，从传统的铆接、螺栓连接到现代的高强度螺栓和焊接技术，都有非常详尽的对比和优缺点分析。最让我印象深刻的是它对轻量化设计的探讨，面对日益增长的起重能力要求和对能效的关注，书中提出了许多创新的结构优化思路，比如采用箱形截面和桁架结构如何平衡刚度和自重。如果你是工程师，这本书绝对是案头必备，里面大量的图表和案例分析，足以支撑你在项目设计中的每一个决策。

评分☆☆☆☆☆

这套书的阅读体验非常舒畅，尤其是在处理“特殊结构”的部分，简直是教科书级别的范例展示。比如，对于桁架节点的设计，它不仅仅是给出强度校核公式，而是深入分析了不同节点形式（如搭接、插入式）在受力状态下的差异化表现，以及如何通过合理的节点板尺寸和加劲肋布置来避免应力集中。再比如，在论述塔式起重机的抗倾覆设计时，书中对地基反力和风振对倾覆力矩的影响做了详细的量化分析，这一点在很多通用设计手册中是很难找到如此细致的论述的。这本书体现了作者深厚的工程经验，它似乎已经预想到了你在设计过程中可能遇到的所有“坑”，并在相应的章节里提前设置好了“安全门”。对于想要从事高端起重设备研发的专业人士来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种严谨、细致、追求极致可靠性的专业态度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度让人叹为观止，但它最可贵之处在于对“制造工艺”的重视。金属结构的设计从来不是纸上谈兵，如何制造出来、如何保证制造质量，才是决定结构成败的关键。这本书花了相当大的篇幅讨论了各种制造过程中的缺陷控制。比如，在介绍焊接残余应力和变形控制时，它不仅分析了应力的来源，还给出了具体的矫正方法和预留措施。对于材料的选择，作者似乎也是精挑细选，对不同牌号钢材的焊接性能、低温脆性以及抗蠕变特性做了非常细致的对比。我印象最深的是它对超高强度钢在起重机吊臂上的应用潜力进行了探讨，指出了应用中的挑战，比如如何保证焊接区的塑性和韧性不低于母材。这本书让我意识到，设计一个好的起重机结构，必须是材料学、力学、制造工艺三者深度融合的结果，而不是孤立地看待某一个环节。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的结构组织非常清晰，逻辑性极强。它不像那种东拉西扯的参考书，而是像一条清晰的思路链条，从基础的材料性能、构件设计，逐步过渡到整体的稳定性分析和疲劳评估。尤其是在讲解整体稳定性，也就是我们常说的“失稳”问题时，作者通过大量的图示和公式推导，把屈曲理论讲得非常透彻。对于大型、柔性结构件的几何非线性和材料非线性行为的分析，这本书也给出了非常实用的数值模拟指导思路，虽然没有直接教你用软件，但它告诉你软件背后计算的物理意义是什么。这种对“为什么”的深入挖掘，让读者能够跳出软件的黑箱，真正理解计算结果的合理性。每次我遇到一个棘手的结构计算难题时，翻开这本书，总能找到那个关键的切入点和正确的理论框架来指导我。

评分☆☆☆☆☆

读完这本《起重机械金属结构》，我感觉自己对“安全系数”这个词有了全新的、更深刻的理解。以前总觉得安全系数就是个随便套用的数字，但这本书把这个概念彻底“解剖”了。它详细阐述了不同荷载类型（静载、动载、冲击载荷）如何影响最终的安全系数取值，特别是对工作环境的温度、腐蚀程度以及使用寿命的考量，都融入到了结构设计规范的解读中。我特别喜欢其中关于可靠性理论和概率设计的章节，它不再是简单地告诉你“必须满足某个标准”，而是解释了为什么会有这个标准，以及在面对不确定性时，如何通过更科学的方法来设计出既经济又可靠的结构。书中的一些计算实例非常贴合实际，比如在设计大型门式起重机的横梁时，如何综合考虑风载和制动冲击力，确保在最不利荷载组合下的结构完整性。对于刚毕业的学生来说，这本书是弥补学校教育与实际工程差距的绝佳桥梁，它教你如何“像一个老手一样去思考问题”。

评分☆☆☆☆☆

好书，看了了解不少知识

评分☆☆☆☆☆

正品图书，值得推荐，已开始借阅。

评分☆☆☆☆☆

质量还不错，印的挺好，还是新规范

评分☆☆☆☆☆

在起重机械金属结构中比较好的一本书！

评分☆☆☆☆☆

很好的讲解起重机械金属结构的书籍

评分☆☆☆☆☆

对机械和设计要点介绍的比较清楚

评分☆☆☆☆☆

快递速度还不错，书也没有损坏

评分☆☆☆☆☆

好，挺好的，很实用的书，很不错。

评分☆☆☆☆☆

写的不错，正在仔细拜读，非常好