工程力學:靜力學

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具體描述

  力學是探討物體受力後反應之科學,其中之靜力學則是研究一個靜止不動或以等速度移動之係統。本書內容在探討力和其它嚮量觀念、質點平衡、自由體圖、作用於剛體的力、力矩及剛體平衡、剛體的三維靜力學、平麵和空間桁架的靜力問題、結構和機械的相關主題;並由剛體平衡之觀念討論分布力之閤成力、形心與體力、流體靜力學及摩擦;以及樑和軸受集中力和分布力與力偶作用之分析、最後則探討功原理,為解靜力問題的另一替代方法,亦為動力學概念預作準備。

  本書最大特色為提供大量與日常工程工作相關之例題,其中亦含括設計導嚮型之題目,以應用於真實世界;此外全書架構依SQ3R之學習閱讀方法,引導學生有係統分析來增進理解力,發展學習技巧及解題能力。

  全書策重力學原理的觀念、推導及解釋,結閤學習原理及教授技巧,期能增進讀者對觀念的吸收,將物理和數學原理應用於實際工程,帶領讀者成為一個成功的工程師。

工程力學:材料力學(強度、剛度與穩定性分析) 書籍簡介 本書係統深入地探討瞭工程結構和機械零件在各種載荷作用下的變形與強度問題,是機械工程、土木工程、材料科學以及航空航天等諸多工程學科領域的核心基礎課程教材。不同於側重於物體平衡態分析的靜力學,本書將研究的重點聚焦於物體在應力與應變作用下的力學響應,旨在為工程師提供精確預測結構安全性和工作性能的理論工具。 本書內容組織嚴謹,邏輯清晰,從微觀的應力應變關係齣發,逐步過渡到宏觀的結構分析。全書內容深度與廣度兼備,力求在理論深度與工程應用之間達到最佳平衡。 第一部分:應力與應變基礎 (Fundamentals of Stress and Strain) 本部分奠定瞭材料力學分析的理論基石。 第一章:引論與基本概念 首先迴顧瞭力學體係的分類,明確瞭材料力學在工程分析中的地位。重點定義瞭“應力”——物體內部單位麵積上所承受的內力集度,並詳細區分瞭正應力(拉伸、壓縮)和剪應力。引入瞭“應變”的概念,描述瞭物體的相對變形,包括正應變和剪切應變。 第二章:軸嚮拉伸與壓縮 這是最基礎的應力分析單元。深入探討瞭杆件在軸嚮載荷下的行為。內容涵蓋瞭鬍剋定律(Hooke's Law)在各嚮同性材料中的應用,確定瞭應力 $(sigma = P/A)$ 和應變 $(epsilon = delta/L)$ 的計算公式。詳細分析瞭材料的拉伸試驗圖(屈服點、抗拉強度、極限強度、韌性與脆性),並引入瞭許用應力的概念,指導安全設計。此外,還討論瞭溫度變化引起的內力(熱應力)分析,以及靜不定(超靜定)結構的求解方法。 第三章:扭轉 本章專注於杆件在扭轉力矩作用下的力學分析。對於圓截麵杆件,推導瞭扭轉應力公式 $( au = Tr/J)$ 和扭轉角公式 $(phi = TL/GJ)$,其中 $J$ 為極慣性矩,$G$ 為剪切彈性模量。對比瞭實心軸與空心軸的扭轉效率。更進一步,本章擴展到非圓截麵杆件的扭轉理論(聖維南扭轉理論的簡化應用),以及對組閤變形構件的扭轉分析。 第四章:截麵幾何性質 為後續的彎麯和扭轉分析做準備,本章係統地介紹瞭截麵的幾何性質,包括麵積慣性矩(Moment of Inertia, $I$)和極慣性矩(Polar Moment of Inertia, $J$)。詳細講解瞭平行軸定理(Steiner's Theorem)在求解復雜截麵慣性矩中的應用,這是結構截麵剛度評估的關鍵。 第二部分:梁的彎麯與撓度 (Bending of Beams and Deflection) 本部分是結構力學分析的重中之重,研究梁在橫嚮載荷下的變形和破壞模式。 第五章:橫嚮彎麯理論 本章的核心是純彎麯和橫力彎麯。推導瞭梁的彎麯正應力公式(正應力分布規律 $sigma = My/I$),揭示瞭梁中性軸的概念。隨後,引入瞭剪應力公式(Jourawski公式 $ au = VQ/It$),分析瞭剪力在梁截麵上的分布情況,特彆關注瞭矩形和工字形截麵的最大剪應力位置。本章還涉及材料失效模式(屈麯與失穩)的初步討論。 第六章:梁的撓度與轉角 結構除瞭強度要求外,還必須滿足剛度要求,即限製變形。本章推導瞭撓度綫方程,主要采用微積分法(Double Integration Method)和彎矩-麵積法(Macaulay Method and Area Moment Method)來求解梁的轉角和撓度。詳細分析瞭簡支梁、懸臂梁等典型結構的撓度計算,並明確瞭允許撓度的工程標準。 第七章:組閤變形分析 現實中的構件通常同時承受軸嚮力、彎矩和扭矩。本章將前麵各章的分析結果綜閤起來,討論復閤應力狀態下的應力分析。核心內容是應力轉換,通過主應力理論(如最大剪應力或最大正應力理論)來判斷構件是否安全,這為理解材料在復雜載荷下的行為提供瞭決定性工具。 第三部分:穩定性與能量法 (Stability and Energy Methods) 本部分將分析從局部強度擴展到整體穩定性,並引入更高效的計算方法。 第八章:壓杆的穩定性(屈麯分析) 專門研究細長杆件(壓杆)在軸嚮壓力作用下,當應力遠未達到材料的屈服極限時,可能發生的失穩現象(屈麯)。引入瞭歐拉屈麯公式(Euler's Formula),分析瞭有效長度係數(End Conditions)對臨界載荷的影響。討論瞭細長杆和中等長度杆的屈麯理論差異,以及非理想因素(如初始偏心)對穩定性的影響。 第九章:材料的應力-應變關係與失效準則 本章深入探討瞭廣義鬍剋定律,處理各嚮異性材料(如復閤材料或晶體材料)的本構關係。重點討論瞭能量法,如單位力法(Unit Load Method)和虛功原理,用於求解復雜結構位移,這比直接積分法更為靈活和高效。引入瞭塑性分析基礎的概念,為後續學習塑性力學做鋪墊。 --- 本書特色: 1. 圖解豐富: 配備大量清晰的力流圖、應力雲圖和變形示意圖,幫助讀者直觀理解抽象的力學概念。 2. 實例驅動: 章節末尾均設有豐富的、與實際工程緊密相關的例題與習題,覆蓋結構設計、機械連接、疲勞分析的初步考量。 3. 理論嚴謹: 嚴格遵循物理學原理和數學推導,確保理論基礎的牢固性,為後續研究生階段的深入學習打下堅實基礎。 本書適用於高等工科院校機械、土木、材料等專業的本科生作為教材或參考書,也為從事結構設計、分析與研究的工程師提供瞭寶貴的理論參考。

著者信息

圖書目錄

圖書序言

圖書試讀

用戶評價

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對於我這種非力學專業的學生來說,《工程力學:靜力學》這本書無疑是一次不小的挑戰。但幸運的是,這本書的編寫質量非常高,它就像一位耐心的嚮導,帶領我穿越瞭看似艱深的力學迷宮。我特彆欣賞書中對於“自由體圖”的強調,這本書反復告誡讀者,繪製準確的自由體圖是解決一切力學問題的前提。我因此養成瞭畫圖的習慣,也大大減少瞭齣錯的幾率。書中關於“重力”和“重心”的講解也讓我印象深刻,它讓我明白瞭物體本身的重量分布對整體平衡的影響,並且學習瞭如何計算復雜物體的重心。最讓我感到欣慰的是,書中有很多練習題,從易到難,梯度明顯,而且每一道題的題乾都非常清晰,沒有歧義。我喜歡挑戰難題,也享受解決問題的過程,這本書正好滿足瞭我的需求。通過大量的練習,我不僅掌握瞭靜力學的基本原理,還鍛煉瞭我的邏輯思維能力和解決問題的能力。當然,這本書也有一些可以改進的地方。比如,在講解“鏈杆機構”時,如果能提供一些動畫演示,展示不同構件的運動軌跡和受力情況,可能會讓讀者對機構的受力有更直觀的認識。另外,書中對於一些高等數學工具的應用,比如微積分,雖然有所涉及,但如果能提供一些復習性的內容,幫助讀者迴憶和鞏固相關知識,可能會對那些數學基礎不夠牢固的讀者更加友好。

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這本《工程力學:靜力學》的編寫風格非常獨特,它不是那種填鴨式的教材,而是更像一位循循善誘的導師,引導你一步步地去探索力學世界的奧秘。我最欣賞的是書中對概念的解釋,總是能用非常形象的比喻和貼切的類比,將抽象的力學概念變得生動易懂。比如,在講解“力矩”時,書中用到瞭“開門”、“擰螺絲”等日常生活的例子,讓我一下子就明白瞭力矩的大小和方嚮是如何影響物體的轉動的。而且,書中非常注重培養讀者的“物理直覺”,通過大量的思考題和引導性的問題,鼓勵讀者去質疑、去探索,而不是死記硬背公式。這一點對於我來說是非常寶貴的,因為我一直覺得,真正的學習不是記住多少,而是理解多少。書中的習題設計也非常巧妙,從基礎的受力分析到復雜的機構設計,都涵蓋瞭靜力學的各個方麵。我尤其喜歡那些開放性的問題,它們沒有唯一的標準答案,需要讀者發揮自己的創造力和想象力,去設計齣滿足條件的解決方案。這一點讓我覺得非常有成就感。當然,這本書也不是沒有缺點。我發現,在某些章節,比如關於“摩擦力”的部分,如果能增加更多不同類型的摩擦案例,比如滑動摩擦、滾動摩擦、靜摩擦的極限等,並且對它們的應用場景進行更詳細的說明,可能對讀者會有更大的幫助。另外,書中在介紹某些高級概念時,如果能提供一些相關的曆史背景或者發展脈絡,比如第一個提齣這個概念的科學傢是誰,它在當時是如何被接受和發展的,這樣可以增加一些人文色彩,也更容易讓讀者記住。

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我最近在啃這本《工程力學:靜力學》,說實話,這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期。它不僅僅是簡單地羅列公式和解題技巧,更側重於培養讀者對力的本質、力的傳遞以及物體在力作用下的平衡狀態的深刻理解。我特彆喜歡書中關於“虛功原理”的章節,雖然一開始看得雲裏霧裏,但經過反復推敲和對比例題,我逐漸體會到瞭這種解題方法的優雅和高效。書裏講解瞭如何從能量的角度來分析力學問題,這對我來說是一種全新的視角,也讓我明白瞭為什麼有些看似復雜的結構,可以用如此簡潔的原理來求解。書中涉及的案例非常廣泛,從簡單的梁、杆件,到復雜的桁架、拱架,再到一些實際工程中的應用,比如起重機、橋梁結構等等,都做瞭詳盡的分析。這讓我深刻地意識到,靜力學原理在現實世界中的重要性,也激發瞭我對土木工程、機械工程等領域的興趣。然而,書中對於一些高級的概念,比如非保守力、慣性力等,雖然有提及,但沒有深入展開,這讓我覺得有些意猶未盡。我理解靜力學主要關注的是平衡狀態,但如果能對一些動態過程對靜力學平衡的影響做一些預告或者暗示,對於想要繼續深入學習動力學或者更高級力學課程的讀者來說,會更加有幫助。另外,書中的有些公式推導過程,對於數學基礎不是特彆紮實的讀者來說,可能會顯得有些吃力。比如,在處理三維空間力係的平衡方程時,涉及到大量的矢量運算和矩陣運算,這需要讀者具備紮實的綫性代數知識。我個人就花瞭相當長的時間來迴顧和理解這部分內容。不過,總的來說,這本書為我打開瞭一扇理解工程世界的大門,讓我看到瞭那些宏偉建築背後隱藏著的嚴謹的科學原理。

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這本《工程力學:靜力學》給我的感覺就是“夠用”,而且“夠深入”。它不僅包含瞭靜力學的所有核心概念,而且對每一個概念都進行瞭深入淺齣的講解。我最喜歡的是書中關於“彎矩”的計算,它讓我明白瞭在受彎構件中,彎矩是如何産生的,以及它對構件的變形有什麼影響。書中的插圖也非常豐富,各種受力圖、變形圖都非常清晰,讓我能夠更好地理解公式的意義。而且,書中還提供瞭一些實際工程案例,比如橋梁、高層建築等,讓我看到瞭靜力學原理在現實世界中的重要應用。通過這些案例,我不僅鞏固瞭書本知識,還對工程設計有瞭更深的認識。我特彆要提的是,書中關於“梁的受力分析”的章節,它詳細講解瞭如何根據不同的支承條件和荷載情況,來計算梁的內力,包括剪力和彎矩。這一點對我來說非常實用,也讓我對工程師的工作有瞭更深的理解。然而,我也覺得這本書在一些細節上可以做得更好。比如,在講解“組閤體的慣性矩”時,如果能提供一些計算公式的推導過程,或者一些速算技巧,可能會讓讀者更加容易記憶和應用。另外,書中對於一些高級話題,比如“疲勞強度”、“斷裂力學”等,雖然沒有涉及,但如果能在一兩個章節簡要地介紹這些概念,並說明它們與靜力學的關係,可能會激發讀者對更廣闊工程領域的好奇心。

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我必須說,這本《工程力學:靜力學》徹底改變瞭我對工程力學的看法。之前我總覺得力學就是冰冷的數字和公式,但這本書記載瞭無數工程的智慧和實踐。我特彆喜歡書中關於“連接件”的分析,比如螺栓、銷釘、鉚釘等,它們在實際工程中扮演著至關重要的角色,而書中的講解讓我明白瞭如何計算它們的受力,如何保證結構的可靠性。書中還涉及到很多關於“應力”和“應變”的概念,雖然靜力學主要關注平衡,但這些概念為理解材料的強度和變形打下瞭基礎,讓我對工程材料有瞭更初步的瞭解。我最滿意的是,書中的每一個例題,都配有詳細的文字說明和圖示,引導讀者一步步地思考,而不是直接給齣答案。這讓我能夠更好地理解解題思路,而不是死記硬背。我曾花瞭好幾天的時間反復研究書中關於“三維空間力係的平衡”的章節,因為這是靜力學中最具挑戰性的部分之一。書中的講解非常係統,從建立空間直角坐標係,到列齣六個平衡方程,再到求解未知力,每一步都清晰明瞭。然而,我也有一些小小的建議。比如,在講解“虛擬位移”時,如果能增加一些物理模型,讓讀者能夠更直觀地感受到虛位移的存在,可能更容易理解其在力學分析中的應用。另外,對於一些非常復雜的工程結構,書中雖然給齣瞭分析方法,但如果能提供一些簡化模型或者近似計算的技巧,對於初學者來說,會更容易上手。

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我花瞭好幾個星期纔把這本《工程力學:靜力學》啃完,感覺就像完成瞭一項艱巨的任務,但同時又充滿瞭滿足感。這本書的知識密度非常大,每一個章節都像是一個小型的知識寶庫。我特彆喜歡書中關於“外力與內力”的區分,以及如何通過截麵法來分析構件內部的受力情況。這一點讓我對各種機械零件和結構有瞭更深刻的認識。書中的例題設計得非常好,覆蓋瞭各種常見的問題類型,而且解題過程都非常詳細,包括每一步的理由和公式的來源。我經常會對照著例題,自己再重新做一遍,這樣可以鞏固記憶,加深理解。我特彆要提的是,書中關於“摩擦力”的講解,真的是非常細緻,從靜摩擦的滑動趨勢到最大靜摩擦力,再到動摩擦的性質,都做瞭深入的分析,並且用瞭很多的圖示來輔助說明,讓我徹底理解瞭這個曾經讓我非常睏惑的概念。然而,我也發現,這本書在一些地方的邏輯跳轉略顯生硬。有時候,從一個概念突然跳到另一個概念,中間的過渡不夠自然,需要讀者自己去連接。而且,對於一些需要大量數學推導的章節,如果能把推導過程中的一些關鍵步驟進行更詳盡的解釋,或者提供一些輔助性的數學公式迴顧,可能會對一些讀者更加友好。總的來說,這本書是一本非常紮實的教材,適閤那些想要係統學習靜力學知識的讀者。

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我不得不承認,在拿到這本《工程力學:靜力學》之前,我對力學的認知還停留在高中物理的層麵。然而,這本書的齣現,完全顛覆瞭我的想法。它不僅僅是一本教材,更像是一本百科全書,裏麵包含瞭工程力學中關於靜力學的一切。我最欣賞的是書中對“力的疊加原理”的講解,它讓我明白,無論有多少個力作用在一個物體上,我們都可以將它們分解成更簡單的力,然後進行疊加分析。這一點極大地簡化瞭復雜的力學問題。書中的例題也非常具有代錶性,涵蓋瞭各種典型工況,從最簡單的受力分析,到復雜的結構穩定性分析,都應有盡有。我特彆喜歡書中關於“桁架結構”的分析,它讓我明白瞭為什麼那些看似簡陋的鋼架,卻能支撐起如此宏偉的建築。而且,書中還提供瞭很多關於“實際工程應用”的案例,比如起重機、挖掘機等,讓我看到瞭理論知識是如何轉化為實際生産力的。我曾花費大量的時間來研究書中關於“土體穩定分析”的部分,雖然這是靜力學的一個分支,但它在土木工程領域有著極其重要的應用。然而,我也覺得這本書在某些地方可以進一步優化。比如,在講解“杆件的軸嚮力、剪力和彎矩”時,如果能提供一些互動式的圖錶,讓讀者可以拖動鼠標來改變荷載的位置或者大小,然後觀察內力的變化,可能會更加生動有趣。另外,對於一些涉及復雜幾何形狀的物體,如果能提供一些三維建模軟件的接口或者數據,讓讀者可以導入到軟件中進行分析,可能會更符閤現代工程實踐的趨勢。

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這本《工程力學:靜力學》真的是讓我又愛又恨,愛它的是書中紮實的理論基礎和清晰的例題解析,恨它的是有些地方的敘述方式對我這種初學者來說,還是稍顯晦澀。翻開書的第一頁,我就被密密麻麻的公式和符號淹沒瞭,靜力學的基本概念,比如力的概念、力的閤成與分解、力偶等等,雖然書裏都給齣瞭定義和推導,但總覺得少瞭點“感覺”。我花瞭好多時間去理解牛頓運動定律在靜力學中的應用,特彆是那幾個關鍵的公式,比如F=ma,雖然知道這是基礎,但真正應用到具體的受力分析圖上,總會有點卡頓。最讓我頭疼的是剛體的受力分析,什麼時候是平麵問題,什麼時候是空間問題,力矩的計算,特彆是空間力矩的叉乘運算,真的是讓我頭大。書裏的例題算是救星,每個例題都詳細地展示瞭從建立坐標係、畫受力圖、列平衡方程到解方程的完整過程,這一點我非常贊賞。但有時候,即使照著例題一步步來,自己做的時候還是會齣錯,可能是對某些力的方嚮判斷不準,或者是在列平衡方程時漏掉瞭某個支反力。而且,書中的習題量很大,有的是基礎題,有的是綜閤題,對於想把知識融會貫通的人來說,這是一個寶藏,但對於我這種剛入門的小白,有時候做完幾道就覺得腦子快要炸瞭,需要休息很久纔能重新找迴狀態。總的來說,這本書就像一位嚴謹的老師,它不會直接給你答案,而是讓你自己去探索、去理解。對於那些已經有一定基礎,或者對物理學有濃厚興趣的讀者來說,這絕對是一本值得深入研究的著作,但如果是完全零基礎的同學,可能需要搭配其他的學習資源,或者找老師同學多請教,纔能更好地掌握其中的知識點。書的排版也算清晰,插圖也比較到位,但有時候圖的比例尺讓人有點難以捉摸,這在計算一些角度或者距離時會造成一些小睏擾。

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這本《工程力學:靜力學》給我最大的感受就是“嚴謹”。書中的每一個概念,每一個公式,都經過瞭嚴密的推導和論證。我曾經在其他地方學過一些力學知識,但總是感覺不夠係統,不夠深入。這本書填補瞭我的知識空白。我尤其喜歡書中關於“約束”的講解,它讓我明白瞭為什麼在分析受力時,需要考慮支座、鉸鏈等約束反力。書中的插圖非常精美,各種受力圖都繪製得非常標準,讓我能夠快速地識彆齣各個力的方嚮和作用點。而且,書中的語言也非常精煉,沒有一句廢話,每一個字都充滿瞭信息量。在閱讀過程中,我經常會發現一些自己以前沒有注意到的細節,這些細節對於準確地進行力學分析至關重要。我最佩服的是,作者能夠將如此復雜的力學知識,用如此清晰易懂的方式呈現齣來。當然,這本書也不是完美的。我發現在一些章節,比如關於“慣性矩”的計算,如果能提供更多不同形狀物體的慣性矩錶格,或者介紹一些快速計算慣性矩的技巧,可能會讓讀者更加受益。而且,書中對於一些特殊的受力情況,比如衝擊、振動等,雖然在靜力學範疇內進行瞭初步的介紹,但如果能更深入地講解這些因素對靜力學平衡的影響,可能會讓讀者對力學有更全麵的認識。

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拿到這本《工程力學:靜力學》的時候,我並沒有抱太高的期望,畢竟工程力學給我的感覺就是枯燥乏味。然而,這本書卻讓我耳目一新。它在保持科學嚴謹性的同時,融入瞭大量的工程實例,讓我真切地感受到瞭理論知識是如何與實際應用相結閤的。書中的圖片質量非常高,各種結構圖、受力分析圖都繪製得清晰明瞭,讓我能夠直觀地理解復雜的力學模型。我特彆喜歡書中關於“結構力學”的章節,它將靜力學原理應用到橋梁、建築物等大型結構的設計中,讓我驚嘆於人類智慧的偉大。比如,書中對桁架結構的受力分析,讓我明白瞭為什麼一些看似單薄的杆件組閤,卻能承受巨大的載荷。而且,書中的語言風格非常樸實,沒有太多華麗的辭藻,但每一個字都充滿瞭力量,直擊核心。在閱讀過程中,我時常會停下來,對照書中的圖示,自己動手去畫受力圖,去列平衡方程,這種主動的學習方式讓我受益匪淺。不過,我也覺得有些地方可以改進。比如,在講解“虛功原理”等高級內容時,如果能提供一些更直觀的動畫演示或者交互式模擬,讓讀者可以更形象地理解這些抽象的概念,可能會事半功倍。另外,書中對於一些軟件的應用,比如有限元分析軟件,隻是簡單提及,並沒有深入介紹其在靜力學分析中的具體應用,這對於希望瞭解現代工程力學發展趨勢的讀者來說,可能略顯不足。

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