升科大四技：設計群統測專二2in1超複習(2023最新版)  pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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林彥銘 

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精研技高：工程力學與材料力學核心概念解析 適用對象： 專攻工程技術領域，欲深入理解結構穩定性與材料行為之技職院校學生、工程領域初學者、準備相關專業考試的考生。 書籍特色： 本書旨在提供一套嚴謹且實用的工程力學與材料力學基礎知識體係，專注於概念的清晰闡述、公式的邏輯推導，以及經典例題的詳盡解析。我們深知，對於工程師而言，紮實的理論基礎是進行複雜設計與分析的前提。因此，全書內容編排力求由淺入深，循序漸進，確保讀者在掌握基本靜力學原理後，能順利過渡到材料的應力、應變分析，並最終理解結構元件在不同載荷下的響應。 --- 第一部分：靜力學基礎與結構分析 本部分著重於物體在受力平衡狀態下的分析，這是所有工程力學的基石。我們將從最基本的概念入手，逐步構建讀者對力的本質、平衡條件的理解。 第一章：基本概念與受力分析 首先，書籍詳細定義瞭力、力矩、質心、慣性矩等核心物理量。我們不會僅停留在公式的羅列，而是著重於這些概念在實際工程問題中的物理意義。例如，力的「嚮量性」如何影響結構的傳遞路徑，以及力偶（Couple）在不產生淨平移時如何導緻純粹的鏇轉效應。 力的錶示與閤成： 闡述笛卡兒座標係下力的分解與閤成，特別強調投影法的實際應用。 平衡條件： 深入探討二維與三維空間中的六個獨立平衡方程 ($sum F_x = 0, sum F_y = 0, sum F_z = 0, sum M_x = 0, sum M_y = 0, sum M_z = 0$)，並通過大量的自由體圖（Free-Body Diagram, FBD）繪製範例，訓練讀者準確隔離係統並標註所有外力與反作用力。 第二章：結構幾何特性與慣性力矩 結構的幾何特性決定瞭其抵抗變形的能力。本章專注於計算截麵麵積的幾何性質。 麵積矩與質心： 係統介紹瞭平行軸定理（Parallel Axis Theorem），並結閤微積分方法（若適用於進階部分）或複閤麵積法，計算複雜截麵的質心位置。 麵積慣性矩（Second Moment of Area）： 詳細解釋麵積慣性矩在梁的彎麯應力計算中的關鍵作用。我們特別區分瞭麵積慣性矩與質量慣性矩的區別，並提供多種常用截麵（矩形、圓形、T型、工字鋼等）的慣性矩速查錶及計算流程。 第三章：桁架與平麵結構分析 桁架（Truss）結構是工程中常見的簡化模型，用於分析框架結構的受力情況。 節點法與桿件法： 詳盡對比兩種分析方法的使用場景與計算步驟。節點法強調局部平衡，適閤計算單個節點的力；桿件法則著重於整體方程組的建立，有助於理解結構的整體穩定性。 零力構件的識別： 提供簡潔的規則，幫助讀者快速識別結構中的無載或不傳力構件，簡化計算過程。 第四章：接觸力與摩擦力 本章處理物體間的接觸問題，特別是摩擦力的影響。 靜摩擦與動摩擦： 明確界定靜摩擦係數 ($mu_s$) 和動摩擦係數 ($mu_k$) 的物理含義，以及達到運動的臨界條件（最大靜摩擦力）。 坡道與楔塊問題： 包含傾斜平麵上的物體平衡分析，以及摩擦力在自鎖與非自鎖機構中的作用。 --- 第二部分：材料力學核心——應力、應變與變形 進入材料力學範疇，我們將從靜力平衡轉嚮研究材料內部因外力引起的響應。 第五章：應力、應變與本構關係 這是材料力學的靈魂所在，要求讀者必須理解微觀尺度的力學行為。 正應力與剪應力： 精確定義正應力 ($sigma$) 和剪應力 ($ au$)，並闡述它們是內力與接觸麵積的比值，而非單純的力學概念。 應變的定義： 詳細解釋正應變 ($epsilon$) 和剪應變 ($gamma$) 的幾何定義，強調應變是無因次量，代錶相對變形。 鬍剋定律（Hooke's Law）： 深入探討線彈性範圍內的應力-應變關係。引介楊氏模數 ($E$) 和泊鬆比 ($ u$) 作為材料的關鍵力學參數。特別討論各嚮同性材料的特性。 第六章：軸嚮拉伸與壓縮 最基礎的單軸載荷情況，是理解材料力學的入門。 變形計算： 推導伸縮量 ($delta = PL/AE$) 的公式，並結閤溫度效應，計算熱膨脹或收縮引起的應力（熱應力）。 靜不定問題： 專門針對約束條件超過平衡方程所需數量的結構（如雙支承桿件），教授如何使用變形相容條件來求解內力。 第七章：扭轉 本章處理圓桿或管狀結構受到的扭轉載荷。 扭轉應力與角位移： 詳解扭轉剛度 ($J$)、極慣性矩，以及扭轉應力 ($ au = Tr/J$) 的分佈情況（最大應力發生在最外層纖維）。 圓管與實心軸： 比較實心軸和空心軸在傳遞相同扭矩時的效率差異，強調空心結構在減輕重量和提高抗扭效率上的優勢。 第八章：梁的彎麯 梁是結構工程中最常見的構件，彎麯分析是重中之重。 剪力與彎矩圖（SFD & BMD）： 提供建立剪力與彎矩圖的係統化步驟，強調剪力 ($V$) 是彎矩 ($M$) 的導數 ($dV/dx = w$ 負載密度) 這一基本關係。 彎麯應力公式： 詳盡推導 $M = sigma I/y$ 的過程，重點解析中性軸（Neutral Axis）的概念，以及最大彎麯應力（發生在中性軸最遠處）的計算。 梁的撓度與斜率： 介紹積分法和變麯率法（若適用）計算梁的變形，強調在工程設計中，控製變形往往比控製強度更重要。 第九章：複閤應力狀態與應力轉換 現實中的結構元件通常承受複雜的複閤應力。本章是將前述單軸分析提升至二維或三維分析的橋樑。 平麵應力與平麵應變： 區分這兩種常見的應力狀態，並說明其在薄壁構件和厚體構件中的適用性。 莫爾圓（Mohr's Circle）： 作為一種強大的幾何工具，詳細圖解莫爾圓的繪製與應用，用於求解主應力（Principal Stresses）和最大剪應力。強調主應力處的剪應力為零，以及主應力方嚮的物理意義。 --- 結語與學習建議 全書的編寫嚴格遵循從「力學平衡」到「材料響應」的邏輯順序。我們不追求涵蓋所有進階主題，而是力求將基礎理論打得極為紮實。讀者應當在理解每一個公式背後的物理推導後，再進行數值計算。本書所附帶的豐富範例，涵蓋瞭從基礎靜力學到結構元件設計的常見考型，是鞏固知識、檢驗學習成果的最佳輔助材料。掌握本書內容，將為未來深入學習結構動力學、結構設計或進階材料科學奠定堅不可摧的基礎。