结构力学（第3版 上册）/iCourse·教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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朱慈勉，张伟平 编

图书标签:

• 结构力学
• 力学
• 土木工程
• 教材
• iCourse
• 高等教育
• 第三版
• 上册
• 工程力学
• 建筑工程

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040459883

版次：3

商品编码：12059730

包装：平装

丛书名： iCourse·教材

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：233

字数：330000

正文语种：中文

内容简介

　　《结构力学（第3版 上册）/iCourse·教材》进一步贯彻和加强了上述有关概念结构力学的学科发展思想和教学理念。书中通过二维码引入了结构力学数字化教学资源数十则，作为教材立体化建设的一种尝试。
　　《结构力学（第3版 上册）/iCourse·教材》内容包括静定结构部分和力法、位移法。

作者简介

　　朱慈勉（Zhu cimian），同济大学土木工程学院教授，工学博士，博士研究生导师，结构力学研究室主任，曾任国家教育部高等学校力学基础课程教学指导分委员会委员，上海市土木工程学会会员，国家一级注册结构工程师。 1970年毕业于清华大学工程力学数学系固体力学专业，此后几年在国家机械工业部第八设计院从事结构设计工作，1978年进入同济大学。长期从事结构力学等课程的教学和结构工程领域的科学研究与工程实践，发表学术论文数十篇。提出了“概念结构力学”与“计算结构力学”并进的学科发展思想，并付诸于教学和工程实践。1997年和2003年曾先后获得上海市育才奖和高等学校名师奖。

目录

主要符号表
第1章 绪论
1-1 结构力学的研究对象和基本任务
1-2 结构的计算简图
1-3 结构和荷载的分类
1-4 基本假设
习题

第2章 平面体系的几何构造分析
2-1 概述
2-2 平面体系几何不变的必要条件
2-3 平面几何不变体系的基本组成规则
2-4 平面体系几何构造分析举例
2-5 体系的几何构造与静定性
习题

第3章 静定结构
3-1 概述
3-2 静定梁和静定平面刚架
3-3 三铰拱
3-4 静定平面桁架
3-5 组合结构
3-6 静定空间结构
3-7 静定结构的一般性质
习题

第4章 静定结构的影响线
4-1 移动荷载和影响线的概念
4-2 静力法作影响线
4-3 机动法作影响线
4-4 联合法作影响线
4-5 影响线的应用
4-6 简支梁的内力包络图和绝对最大弯矩
习题

第5章 结构位移计算
5-1 概述
5-2 变形体的虚功原理
5-3 结构位移计算的一般公式单位荷载法
5-4 静定结构在荷载作用下的位移计算
5-5 图乘法
5-6 静定结构在非荷载因素作用下的位移计算
5-7 线弹性体系的互等定理
习题

第6章 力法
6-1 力法的基本概念
6-2 超静定次数与力法基本结构
6-3 力法原理与力法方程
6-4 力法解超静定结构
6-5 对称性的利用
6-6 支座位移、温度变化等作用下超静定结构的计算
6-7 超静定结构的位移计算
6-8 超静定结构内力计算的校核
6-9 超静定拱
习题

第7章 位移法
7-1 位移法的基本概念
7-2 位移法基本未知量和基本结构
7-3 等截面直杆的转角位移方程
7-4 位移法原理与位移法方程
7-6 位移法解超静定结构
7-6 对称性的利用
7-7 支座位移、温度变化等作用下的位移法计算
习题

附录A 习题答案
附录B 索引
主要参考文献
Synopsis
Contents

精彩书摘

　　《结构力学（第3版 上册）/iCourse·教材》：
　　4—6—1内力包络图
　　结构分析时常需要求出在恒载和活载共同作用下各截面上的很大和最小（或很大负值）内力，从而为设计提供依据。例如，在混凝土结构构件设汁中，常需按照上述情况来确定钢筋的配置以及构造。如果将结构杆件各截面的很大和最小（或很大负值）内力值按同一比例标在图上，连成曲线，则这种曲线图形就称为内力包络图。因此，内力包络图实际上表达了各截面上内力变化的上、下限。
　　在实际工程设计时，对于移动荷载通常需乘上规定的动力系数以反映荷载的动力影响。在绘制内力包络图时，一般是将杆件分成若干等分，对每一分点所在的截面均按4—5所述方法利用影响线求出其内力的上、下限值，最后再连成曲线。现以简支吊车粱为例介绍内力包络图的绘制方法。
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振动力学基础：理论与工程应用 第一章 振动概述与基本概念 本章旨在为读者建立对振动现象的系统性认识，并引入分析振动问题的基本工具和概念。我们将从宏观层面探讨振动在自然界与工程领域中的普遍性，区分自由振动与强迫振动、有阻尼与无阻尼振动等基本类型。 1.1 振动现象的本质与工程意义 振动是物体或系统在一定约束下，偏离其平衡位置后所做的周期性或近似周期性的往复运动。在工程实践中，振动既可以是系统正常运行的体现（如机械的往复运动），也可能是结构破坏或功能失效的主要诱因（如地震、风载引起的桥梁共振）。深入理解振动的产生机理和传播规律，是保障设备可靠性、提高结构安全性和优化系统性能的关键。 1.2 运动描述与关键参数 描述振动运动的核心在于对位移、速度和加速度的精确量化。本节详细阐述位移的瞬时值、最大值、平均值和有效值（RMS值）的计算方法，并引入角频率($omega$)、圆周频率($f$)及周期($T$)之间的换算关系。 简谐运动（Simple Harmonic Motion, SHM）：作为所有复杂周期运动的基石，我们将重点分析简谐运动的数学模型——正弦函数或余弦函数描述，推导其速度和加速度的相位关系，强调速度领先位移 $pi/2$ 弧度，加速度超前位移 $pi$ 弧度的概念。 1.3 系统的自由度 自由度（Degree of Freedom, DOF）是定义系统运动所需独立坐标的数量。本章将根据系统的复杂程度，分类讨论单自由度（SDOF）系统和多自由度（MDOF）系统的概念。理解自由度的概念是建立精确动力学模型的前提。对于复杂结构，如何通过简化假设确定有效的自由度至关重要。 第二章 单自由度系统的自由振动分析 本章聚焦于最基础的动力学模型——单自由度系统，分析其在无外力作用下的固有特性。 2.1 无阻尼自由振动 系统由一个集中质量 $m$、一个线性弹性刚度 $k$ 组成，忽略能量耗散。 运动方程的建立：基于牛顿第二定律或虚功原理，推导出标准的二阶常微分方程：$mddot{x} + kx = 0$。 固有频率与固有周期：求解该方程，确定系统的固有角频率 $omega_n = sqrt{k/m}$，以及对应的固有频率 $f_n$ 和固有周期 $T_n$。这些参数完全由系统的质量和刚度决定，是系统内在的“脉搏”，独立于初始条件。 初始条件的影响：讨论系统从不同初始状态（如给定初始位移或速度）出发时，其振动响应（振幅和相位角）的变化规律，但系统频率保持不变。 2.2 阻尼振动的引入与粘性阻尼 现实世界中，能量耗散不可避免，引入阻尼项。粘性阻尼（与速度成正比）是最常用的模型。 阻尼器的特性：定义阻尼系数 $c$，阐明阻尼力 $F_d = -cdot{x}$ 的性质。 运动方程：建立带阻尼项的微分方程：$mddot{x} + cdot{x} + kx = 0$。 阻尼比（Critical Damping Ratio, $zeta$）：定义无量纲参数 $zeta = c / c_c$，其中 $c_c = 2sqrt{mk}$ 是临界阻尼系数。阻尼比是判断系统振动特性的核心指标。 2.3 阻尼自由振动的解 根据阻尼比 $zeta$ 的大小，系统分为三种状态： 1. 无阻尼 ($zeta = 0$)：即前述的简谐振动。 2. 欠阻尼 ($zeta < 1$)：系统发生衰减振动。详细推导位移的指数衰减形式，计算对数衰减率 $delta$ 和半衰期，并解释振动衰减的物理意义。 3. 临界阻尼 ($zeta = 1$)：系统以最快速度返回平衡位置而不发生振荡。 4. 过阻尼 ($zeta > 1$)：系统缓慢返回平衡位置，不发生振荡。 2.4 能量分析与能量耗散率 从能量角度理解阻尼的作用。计算系统在一个周期内储存的弹性势能、动能，以及由阻尼力做功耗散的能量。引入能量衰减率与系统总能量的关系，验证对数衰减率的另一种表达形式。 第三章 单自由度系统的强迫振动分析 本章研究当系统受到外部周期性激励力 $F(t)$ 作用时的响应，这是结构动力学中最常见的分析场景。 3.1 无阻尼强迫振动 考虑外部激励力为简谐力 $F(t) = F_0 sin(omega t)$。 运动方程与稳态解：建立 $mddot{x} + kx = F_0 sin(omega t)$。求解得稳态响应，其频率与激励频率 $omega$ 相同。 频率比与振型：引入频率比 $r = omega / omega_n$。稳态解的振幅与初始条件无关，只取决于频率比。 共振现象：当激励频率 $omega$ 接近系统固有频率 $omega_n$（即 $r o 1$）时，振幅趋于无穷大。详细分析共振的破坏性，并指出在实际工程中，由于阻尼的存在，共振幅值是有限的，但仍具有重要意义。 3.2 有阻尼强迫振动 在有阻尼的系统 $mddot{x} + cdot{x} + kx = F_0 sin(omega t)$ 中，响应包含一个瞬态响应（随时间衰减）和一个稳态响应。工程上主要关注稳态响应。 稳态响应的求解：推导稳态位移响应 $x_s(t)$ 的表达式，它同样是与激励频率相同的正弦函数，但振幅和相位均发生变化。 振动放大系数（Magnification Factor, $M_F$）：定义 $M_F$ 为最大响应位移与静力位移 $delta_{st} = F_0/k$ 的比值。$M_F$ 是频率比 $r$ 和阻尼比 $zeta$ 的函数： $$M_F = frac{1}{sqrt{[(1-r^2)^2 + (2zeta r)^2]}}$$ 详细讨论 $M_F$ 曲线随 $zeta$ 的变化规律，特别是最大放大系数的峰值及其发生的位置。 相位滞后：分析激励力与稳态响应之间的相位差 $phi$，阐述相位角如何从 $0$ 变化到 $pi$ 随 $r$ 的增大而变化。 3.3 基础激励下的振动（地基激励） 在地震工程中，激励常表现为支撑点的运动 $u(t)$，而非施加在质量上的外力。 运动方程的转化：将相对位移 $z = x - u(t)$ 代入方程，推导出基于相对位移的运动方程。 位移传递率与加速度传递率：定义并推导位移传递率 $TR_d$ 和加速度传递率 $TR_a$。分析传递率与频率比 $r$ 和阻尼比 $zeta$ 的关系，解释在不同频率范围内，系统是如何传递或隔绝基础运动的。 第四章 系统的能量吸收与耗散 本章侧重于工程中如何利用能量原理来评估或控制系统的振动特性，特别是针对机械系统的阻尼特性。 4.1 振动中的能量关系 重新回顾一个周期内动能、弹性势能和阻尼耗散能之间的平衡关系。强调在稳态响应下，平均耗散功率必须等于平均输入功率。 4.2 振动系统中的阻尼模型 除了粘性阻尼，还引入其他工程中常见的阻尼模型： 库仑阻尼（摩擦阻尼）：阻尼力与速度的大小成正比，与速度方向相反，是恒定幅值的。分析库仑阻尼下自由振动的衰减特性，说明其衰减曲线不再是指数形式，而是线性衰减。 滞后阻尼（Hysteretic Damping）：常见于材料阻尼，其阻尼力与位移成正比，且相位滞后激励力 $pi/2$ 弧度。引入复刚度 $ ilde{k} = k(1 + ieta)$ 来描述滞后阻尼，其中 $eta$ 为材料阻尼比。 4.3 振动吸收器的原理与应用 引入调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）的概念。 TMD的基本原理：将一个附加的质量-弹簧-阻尼系统（TMD）连接到主结构上，通过合理设计TMD的固有频率使其与主结构固有频率接近，从而在共振区转移和耗散主结构的振动能量。 TMD的优化设计：分析无阻尼TMD和有阻尼TMD对主系统共振峰值的抑制效果。探讨如何确定最佳的质量比、频率比和阻尼比以达到最优的减振效果。 第五章 多自由度系统的基础分析 本章将分析自由度增加到两个或两个以上的系统，探讨其耦合振动特性。 5.1 多自由度系统的运动方程 拉格朗日方程与矩阵形式：使用牛顿法或能量法建立 $n$ 个自由度系统的耦合微分方程组，并以矩阵形式表达：$mathbf{M}ddot{mathbf{x}} + mathbf{C}dot{mathbf{x}} + mathbf{K}mathbf{x} = mathbf{F}(t)$。重点解释质量矩阵 $mathbf{M}$、阻尼矩阵 $mathbf{C}$ 和刚度矩阵 $mathbf{K}$ 的物理含义和构成。 5.2 无阻尼自由振动与特征值问题 在无阻尼、无激励条件下，系统解耦的关键在于寻找特征解（模态）。 特征方程的导出：假设解为 $mathbf{x}(t) = mathbf{Phi}e^{iomega t}$，代入方程，得到广义特征值问题：$(mathbf{K} - omega^2 mathbf{M})mathbf{Phi} = mathbf{0}$。 固有频率与振型：理解 $omega^2$ 是特征值，对应的 $omega_n$ 是系统的固有频率；$mathbf{Phi}$ 是特征向量，代表系统的振型（Mode Shape）。解释振型在不同节点上的相对位移模式。 模态正交性：推导质量矩阵和刚度矩阵对振型（特征向量）的正交性关系，这是后续解耦的基础。 5.3 模态分析（Modal Analysis） 模态分析是多自由度系统动力学分析的核心。 模态坐标变换：利用振型将复杂的耦合系统坐标 $mathbf{x}$ 变换到独立的模态坐标 $mathbf{q}$（主坐标）。 解耦后的运动方程：得到一系列相互独立的单自由度系统方程，每个方程代表一个模态的振动。 反应谱法的初步介绍：说明如何利用模态叠加法，将各阶模态的响应（由单自由度系统理论求解）按特定方式（通常是平方和开根号，SRSS）组合起来，估算结构的总响应，为大型结构的地震反应分析奠定基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名非结构工程专业的科研人员，我接触结构力学更多的是出于跨学科研究的需要。很多时候，我需要理解一些涉及结构行为的物理过程，但又不可能花费大量时间去钻研整个结构工程的知识体系。《结构力学（第3版 上册）》在这方面给予了我极大的帮助。它并非一本纯粹的理论教材，而是能够让我快速掌握理解结构行为所需的关键概念和分析方法。书中对不同材料在受力状态下的宏观表现和微观形变机理的阐述，为我的研究提供了重要的理论基础。我特别关注书中关于边界条件和荷载施加的讨论，这对我模拟和分析实验现象至关重要。而且，它在介绍一些经典理论的同时，也提及了相关的研究前沿和发展趋势，这对于我把握研究方向非常有益。这本书的语言风格严谨而不失流畅，即使是跨专业的读者，也能在相对短的时间内掌握核心内容，并将其应用到自己的研究领域。

评分☆☆☆☆☆

我是一名准备考研的学生，结构力学是我的核心考试科目之一。在选择教材时，我非常谨慎，希望找到一本既能帮助我扎实掌握基础知识，又能应对考试难题的参考书。《结构力学（第3版 上册）》无疑是我的明智之选。这本书的体系结构非常完整，涵盖了考研大纲中的绝大部分内容，而且知识点梳理得非常清晰。它的例题和习题设计非常有代表性，既有基础巩固型的，也有综合运用型的，能够有效地检验我的学习成果。我尤其喜欢书中对一些难点问题的详细解析，往往能够从多个角度剖析，让我能够深入理解其原理，而不是死记硬背。此外，它还提供了一些解题技巧和方法，这对于提高我的解题速度和准确率起到了关键作用。这本书已经成为了我复习备考期间不可或缺的伙伴，为我打下了坚实的理论基础，也给了我巨大的信心去迎接挑战。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对结构力学都有种“只知其然，不知其所以然”的困惑。直到我翻开这本《结构力学（第3版 上册）》，才感觉像是打开了一扇新的大门。这本书最吸引我的地方在于，它并没有将复杂的理论包装得高高在上，而是用一种非常“接地气”的方式，将那些看似高深的原理娓娓道来。它深入浅出地剖析了每一个概念的由来和意义，让我能够真正理解为什么会是这样，而不是简单地接受一个结论。书中对于不同荷载形式和边界条件如何影响结构响应的阐释，清晰且富有逻辑。我印象深刻的是，它并没有局限于单一的理论框架，而是会时不时地将其与其他学科知识联系起来，比如材料力学、高等数学等，这让我在学习结构力学知识的同时，也能够触类旁通，加深对相关学科的理解。这本书不仅教会了我“怎么做”，更重要的是让我明白了“为什么这么做”，这种对本质的追求，让我觉得受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我在开始阅读《结构力学（第3版 上册）》之前，对结构力学这个科目一直抱着一种敬畏又略带畏惧的心情。大学里学的时候，虽然老师讲得尽心尽力，但很多概念还是觉得很抽象，尤其是那些复杂的受力图和应力应变张量，总感觉离我有点遥远。然而，这本书的编排和内容设计，却让我对结构力学有了全新的认识。它从最基础的力学概念讲起，循序渐进，每个章节都像是一个精心设计的阶梯，引导读者一步步攀登。我尤其欣赏它在解释一些核心概念时，使用了非常形象的比喻和直观的图示，这对于我这种“视觉型”学习者来说简直是福音。很多之前困扰我的难题，在这本书里得到了清晰的解答。它没有上来就丢给我一大堆公式，而是先建立起扎实的物理直觉，然后再引入数学工具。这种教学方式，让我在理解理论的同时，也能体会到其中的逻辑和美感，不再觉得结构力学是一门枯燥的学科。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是结构力学领域的一股清流！我作为一个已经从业几年的结构工程师，深知理论与实践脱节的痛点。很多时候，教科书上的公式推导看得我头晕眼花，但到了实际项目中，却不知道如何灵活运用。这本《结构力学（第3版 上册）》恰恰解决了这个问题。它在讲解经典理论的同时，非常注重与实际工程应用的联系。书中举例的案例都非常贴近现实，比如桥梁的受力分析、建筑结构的变形模拟等等，让我能够清晰地看到那些抽象的力学原理是如何在实际工程中发挥作用的。更重要的是，它还融入了一些现代化的设计理念和工具的应用，虽然是“上册”，但已经让我看到了未来结构设计的发展方向。读这本书，就像是请了一位经验丰富的工程师在一旁耐心指导，不断点拨，让人茅塞顿开。我特别喜欢它在处理一些复杂结构问题时，提供的多种分析思路和方法，这极大地拓宽了我的视野，也让我能够根据实际情况选择最合适的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

质量好，物流快

评分☆☆☆☆☆

书还可以，，。，。。，正在看，学了十多年了，都忘记了

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正版书籍，印刷不错。

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书还可以，就是包装不太满意，比第二版纸质要差一点感觉

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不错不错不错不错不错不错

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书里面是脏的

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知识是人类进步的阶梯，而她，正是梯子上的扶手

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书本很清晰，页面整洁，谢谢