向量式结构力学 丁承先,段元锋,吴东岳 9787030331816 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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丁承先，段元锋，吴东岳 著

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店铺： 书逸天下图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030331816

商品编码：29297605294

包装：平装

出版时间：2012-09-01

基本信息

书名：向量式结构力学

定价：68.00元

作者：丁承先,段元锋,吴东岳

出版社：科学出版社

出版日期：2012-09-01

ISBN：9787030331816

字数：439000

页码：348

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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丁承先、段元锋、吴东岳编著的《向量式结构力学》的重点是讲解一个不同于传统方法的分析概念，因此内容偏重于对结构基本理论的探讨。首先，书中提出了设计分析与行为分析在应用及需求上的区别；向量式理论是为了在工程上进行行为分析而产生的。行为分析的目的是要对真实的结构和行为进行准确的解析和预测。引用传统结构学的标准处理方式，无论是早期的手算方法还是近期的多功能软件，都有相当的困难。

内容提要

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向量式理论是结构行为分析的一个创新概念。此法为求解大变形、大变位、碰撞、倒塌等力学行为应运而生。以此理论为基础，可以用简单而 系统化的程序对结构做实境模拟，通过计算，预测出在受到外力之后结构的真实反应。丁承先、段元锋、吴东岳编著的《向量式结构力学》的重点在 于诠释和比较传统理论和向量式理论的基本概念和分析步骤。在推导公式并解说了计算步骤之后，每一章都举出一组例题。例题中除了有控制公式，也列出详细的计算步骤和MATLAB程序。

计算结果除了有数据，还展示了结构行为的动画。

《向量式结构力学》可供结构力学、结构动力学等学科领域的研究人员 及高等院校土木工程、机械工程、航天航空专业的师生参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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工程力学基础与应用：从理论基石到复杂系统分析 本书旨在为读者构建一个全面、深入且实用的工程力学知识体系，侧重于从基本原理出发，逐步过渡到复杂工程问题的分析与解决。内容涵盖经典力学、材料力学、结构力学等核心领域，强调理论的严谨性与工程实践的紧密结合。 --- 第一部分：经典力学基础——理解力的本质与物体的平衡 本部分是整个力学体系的基石，详细阐述了物体在外力作用下保持静力平衡或进行动力学运动的基本规律。 第一章：质点运动学与动力学基础 运动的描述： 详细介绍描述物体运动的几何概念，如位移、速度、加速度，区分线运动、平面运动和空间运动的数学表征。引入矢量分析方法，为后续的力分析奠定数学工具基础。 牛顿运动定律的深化理解： 重新审视牛顿三大定律，特别关注第二定律（$mathbf{F} = mmathbf{a}$）在不同参考系（惯性系与非惯性系）下的应用。引入质量、动量和冲量的概念及其守恒定律，探讨冲击、碰撞等瞬态问题的处理方法。 功、能与功率： 能量守恒原理是解决复杂动力学问题的核心工具。本书深入探讨了保守力与非保守力的功的计算，系统阐述了动能定理、动量定理以及系统机械能守恒的条件与应用范围，并引入功率的概念，用于评估能量转换速率。 第二章：刚体静力学——平衡的艺术 力的基本概念与平衡条件： 明确力的本质、分类（集中力、分布力）和特性（作用线、力矩）。系统推导平面与空间刚体平衡的必要与充分条件，即六个平衡方程，并强调这些方程的物理意义。 约束与反力： 详细分析各种工程约束（如铰链、滚动支座、固定端）对系统自由度的限制，并精确计算约束反力的方法。通过大量的实例，展示如何正确建立自由体图（Free Body Diagram, FBD）这一关键步骤。 桁架、刚架与构架分析： 引入结构分析的基本单元。对于桁架，系统介绍节点法和截面法（Ritter法），分析如何判断杆件的受力状态（拉、压、零力杆）。对于刚架和拱，应用平衡方程进行静定性分析和内力求解。 第三章：摩擦力与稳定性分析 摩擦理论： 区分静摩擦、动摩擦和滚动摩擦。深入分析库仑摩擦定律，并解决涉及摩擦力的平衡问题，如楔块、螺旋机构和皮带传动中的受力分析。 稳定性问题： 引入失稳的概念，特别是关于构件在受压下的稳定性。初步介绍欧拉公式的推导背景和应用限制，为后续的细长杆件稳定性分析做好铺垫。 --- 第二部分：材料本构关系与变形分析——固体力学 本部分聚焦于材料在外力作用下发生的形变和应力状态，是连接理论力学与实际工程设计的重要桥梁。 第四章：应力与应变分析 应力状态的描述： 深入剖析应力的定义，区分正应力和剪应力。系统地引入柯西应力张量，解释其在不同截面上的分量及其坐标变换关系（如莫尔圆在二维情况下的应用）。 应变与本构关系： 定义几何应变，特别是线应变和角应变。重点阐述线弹性材料的本构关系——胡克定律，引入杨氏模量（弹性模量）、泊松比和剪切模量之间的关系，构建三维应力-应变张量方程。 应力分析的经典问题： 求解拉伸、压缩、扭转和弯曲载荷下的应力与变形。详细推导圆轴扭转的应力分布公式，以及梁的挠度与转角计算的积分方程。 第五章：梁的弯曲理论进阶 剪力、弯矩方程与图示法： 强化对剪力图（V-图）和弯矩图（M-图）的绘制能力，掌握剪力与弯矩图之间的微分关系。 中性轴与惯性矩： 详细计算各种截面（矩形、工字形、圆形）的面积惯性矩和形心轴，理解截面对抗弯刚度的影响。 弯曲应力与正应力计算： 熟练应用纯弯、横力弯曲的应力公式，并分析最大应力位置。讨论弯曲正应力与剪切应力的相互转化关系。 疲劳与失效初步： 介绍材料在循环载荷下的行为，初步探讨疲劳极限、疲劳设计曲线（S-N曲线）和安全系数的确定方法。 第六章：复合应力状态与失效准则 主应力与最大剪应力： 通过应力转换，确定在某一点上应力状态的极值，即主应力。解释主平面与最大剪应力平面的意义。 应力强度因子与断裂力学入门： 针对材料中存在的裂纹等缺陷，引入应力集中系数。初步介绍线弹性断裂力学（LEFM）的基本思想，如裂纹尖端应力场和断裂韧性 $K_{IC}$ 的概念。 材料失效判据： 系统比较和应用不同的失效理论，如最大剪应力理论（Tresca准则）和最大变形能理论（Von Mises准则），指导工程构件的安全设计。 --- 第三部分：结构力学与超静定分析——面向复杂工程系统 本部分将已掌握的材料力学知识提升到结构层面，专注于分析超静定结构，并引入能量法等更强大的分析工具。 第七章：结构位移计算的能量法 虚功原理与虚位移法： 深入讲解虚功原理（Castigliano定理的前身），并将其系统应用于静定结构的位移求解。 结构变形的能量法： 推导结构在轴力、剪力、弯矩作用下的总应变能公式。重点应用卡氏第二定理（Castigliano's Second Theorem）求解复杂结构中任意一点的位移或转角。 第八章：超静定结构分析 静定性判断与冗余度： 明确静定结构与超静定结构的区分标准，并计算结构的静不定次数。 力法（超静定分析的基本方法）： 详细介绍力法的基本步骤，包括选择多余约束、建立基本体系、构造挠度方程（或挠力方程）和求解方程组。通过大量的平面刚架和组合梁实例，展示如何利用单位力的概念计算支座反力和内力。 位移法（纳维安法/挠度法）： 引入以位移为基本未知数的分析方法。阐述结构自由度（位移/转角）的选择，建立力荷与挠度方程，并通过结构刚度矩阵（Stiffness Matrix）求解杆件端部的力和位移。 第九章：矩阵结构分析基础 单元刚度矩阵的建立： 将梁单元的变形与内力关系用矩阵形式表达，明确单元刚度矩阵的物理含义。 整体刚度矩阵的组装： 介绍直接刚度法的基本流程，即通过位移法原理，将所有单元刚度矩阵组装成描述整个结构力学行为的整体刚度矩阵。分析边界条件施加与方程的求解过程。 --- 本书特色： 本书内容组织逻辑严密，从最基础的质点运动学出发，逐步拓展到复杂材料的本构关系，最终落脚于现代结构分析的矩阵方法。每一章节均配有大量的工程算例和习题，强调工程思维的培养，确保读者不仅理解“如何计算”，更理解“为何这样计算”，为从事结构设计、分析和研究工作提供坚实的理论基础和实操能力。

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从专业的角度来看，一本好的结构力学著作，其价值往往体现在它对“奇异点”和“特例”的处理上。比如，在处理连续梁、桁架体系的超静定问题时，那些非常规的加载方式或者几何突变情况，往往是衡量教材深度的试金石。我非常好奇，这本书在“力法”、“位移法”等经典解法之外，是否融入了现代计算力学的一些新思路，比如拓扑优化或者先进的数值算法的初步介绍？当然，核心还得是经典理论的扎实掌握。如果它能提供一些案例分析，展示如何利用所学的理论去批判性地评估现有的工程结构设计，那就更具指导意义了。它应该能帮助我们建立一种“工程师的直觉”，不仅仅是算出答案，而是能判断答案是否合理，这才是真正的能力所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来就充满了力量感，那种扎实的理论基础和严谨的逻辑推理，绝对是结构力学学习者梦寐以求的宝典。我一直觉得，结构力学这门学科，不仅是理解力的传递和结构稳定性的关键，更是培养工程师思维的基石。这本书的作者们想必在业内有着深厚的造诣，能够将如此复杂的概念用清晰易懂的方式呈现出来，这一点非常难得。我特别期待它在处理那些经典难题时的独到见解，比如如何将抽象的数学模型与实际工程问题完美结合，尤其是在处理非线性问题和动力学分析时，我相信它一定有非常深入的探讨。一本好的教材，不应该只是知识的堆砌，更应该是一种思维方式的引导，能让人在阅读后，面对复杂结构时，不再感到迷茫，而是能自信地构建起自己的分析框架。如果这本书能做到这一点，那它无疑是教科书级别的存在，值得所有相关专业的学生和工程师反复研读，作为案头的常备参考书。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的作者团队非常看重，他们在这个领域的积累想必深厚。因此，我特别关注书中对于工程背景的融合程度。结构力学不应该只是一门纯粹的数学课，它与土木工程、机械工程等实际应用领域紧密相连。我希望书中能够穿插一些历史上的经典工程案例，分析它们的设计原理和失效教训，这样能极大地增强学习的代入感和兴趣。例如，在讲解屈曲理论时，如果能结合埃菲尔铁塔或者一些著名的桥梁案例进行剖析，效果会远胜于空泛的理论阐述。一本好的教材应该能激发我们对工程美的敬畏之心，让我们理解结构是如何在力的作用下实现其功能的。如果这本书能成为一座连接理论知识与宏伟工程实践的坚实桥梁，那么它的价值就无可估量了。

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到这本书的时候，我的第一感觉就是“厚重”。这种厚重感不仅仅是纸张的物理重量，更是内容深度和广度的体现。在学习结构力学时，我们常常会遇到一些理论上的“瓶颈”，感觉知识点之间难以串联，或者在某些关键步骤上卡壳。我希望这本书能在这些地方提供“拨云见日”的解释。尤其是一些比较新的分析方法，比如有限元法的理论基础在其中的体现，是否能做到既有理论深度，又不失工程实用性？毕竟，理论的价值最终要体现在解决实际问题上。我非常关注它对材料本构关系和边界条件的讨论深度，这往往是决定计算结果准确性的关键所在。如果能通过一些精心设计的例题，展现出不同假设对最终结果的影响，那就太棒了。一本优秀的教材，应当是能够激发读者主动思考的催化剂，而不是被动接受知识的容器。

评分☆☆☆☆☆

我是一个偏爱图示化学习的人，所以对于结构力学教材中图表的质量要求特别高。那些弯矩图、剪力图、位移云图，如果画得不清晰、不规范，不仅会误导初学者，甚至会让有经验的人也产生困惑。我非常期待这本书的插图和排版能达到顶级水准。清晰的受力分析图，精确的几何表示，以及规范的符号体系，都是保证学习效率的基础。此外，这本书的理论推导过程是否足够详尽？很多教材在关键的公式推导上会一笔带过，留下很多“不言自明”的步骤，但这对于正在摸索中的人来说，恰恰是最需要帮助的地方。我希望能看到那种“手把手”的推导过程，哪怕是繁琐一些，只要逻辑链条完整、每一步都交代清楚，都会让学习体验提升一个档次。