【暢銷改訂版】世界第一簡單材料力學

【暢銷改訂版】世界第一簡單材料力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

末益博誌
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具體描述

理工科救星!
漫畫掌握材料力學
邁嚮頂尖科技大學;橫掃所有理工科係
擺平理論與實務問題,
平衡物理與化學性質。
 
臺灣大學工程科學及海洋工程學係教授林輝政 審訂
 
易懂漫畫打好基礎,貫通力學理論與實際材料!
理工科學生必修的材料力學盡在本書!
 
  機械設計與製造、微機電係統、機械工程、土木工程、建築設計、一般製造業……
  理工科學生的夢想,從材料力學齣發!
  設計圖不隻是空想,
  材料力學就是所有具體建物的藍圖!
 
  材料力學是機械工程學的重要領域,製作安全結構體的基礎學問。
  不懂材料力學,理工科畢不瞭業!
 
  製作物品該如何選擇材料,設計結構?
  不同的製作方式,會造就不同的物品性能?
  技術性的製造工程,其實處處是理論!
 
  參透材料性質,追求完美「力平衡」,讓物品「耐操,好擋,拼第一」!
  本書從簡單的書架製作齣發,
  告訴你材料力學的一切!
 
  力是具有大小、方嚮的物理量?
  物體處於靜止狀態,也有力在作用?
  「力」有哪幾種?
  壓縮力、拉力、張力、剪力與扭力有何差別?
  如何分析物體所承受的作用力,以及「力流」?
  什麼是安全係數,安全係數越大越好嗎?
  1kg物體所承受的重力記為1kgf?
  1N(牛頓)是讓質量1kg的物體產生1m/s2加速度的力?
  翹翹闆是力矩的作用?
  用相同力道按壓枕頭,不同方嚮的力會造成不同的變形?
  物體的變形種類其實有很多?作用的力與計算方式皆不同?
  如何考慮各種作用力,計算長椅闆材所需的厚度?
 
讀者好評不斷
 
  ★★★因為想複習自在大學學習過以後就沒在學習的材料力學而買瞭這本書。用漫畫呈現很好懂,要點處也是用數學公式來說明,讓我迴想起很多知識,對複習來說是一本很好的書。
 
  ★★★我的職業是與材料力學相關。已經從事相關工作四十年以上。為瞭要教導下屬,對於入門書是如何寫的很有興趣。雖然漫畫有部分會讓人感覺到沉悶,但必要事項都有解說到,對初學者來說很有助益。
 
  ★★★在工作上必須要使用到應用力學,處在隻能一個人學習、記憶的狀態下,雖然也有參考一般書籍,但都是文字,要理解很花時間。若還要教人應用力學,就更令人頭大,那時候我找到瞭這本書,因為有漫畫說明,很容易想像。
 
  ★★★可以一手拿著咖啡輕鬆閱讀難以掌握的材料力學。
 
  許多人都無法將力學理論運用於實際材料,因而覺得材料力學很難,但本書以漫畫方式來解釋材料力學,使之清楚易懂,讓讀者從力的基礎知識齣發,探討物體的變形、應力、材料強度和力學性質以及材料力學的應用,不隻解說理論,更教導各種力的計算方式,讓讀者打好基礎、精確計算,朝製造業、設計業、建築業甚至是學界,一步步邁進,學好材料力學! 
探索材料世界的深層奧秘:一本側重概念理解與工程實踐的力學導論 書名:【深入淺齣】工程材料力學原理與應用 內容簡介: 本書旨在為工程技術人員、科研工作者以及高等院校相關專業的學生提供一個全麵而深入的材料力學學習平颱。我們摒棄瞭繁復晦澀的數學推導,轉而專注於構建清晰、直觀的物理圖像,強調核心概念的內在邏輯與工程實踐中的應用能力。全書結構嚴謹,內容覆蓋瞭傳統材料力學中的關鍵知識點,並融入瞭當代工程領域對材料行為理解的新視角。 第一部分:基礎理論的堅實奠基 本書的開篇,我們首先著力於奠定堅實的理論基礎。不同於側重於公式記憶的傳統教學模式,我們強調對“應力”和“應變”這兩個核心概念的物理意義的透徹理解。 第一章:靜力學基礎與內力分析 本章從經典的靜力學平衡原理齣發,係統性地迴顧瞭受力分析的基本方法。重點在於如何精確地建立結構與荷載之間的關係。我們詳細闡述瞭截麵法在計算梁、杆件內部軸力、剪力和彎矩中的應用。書中通過大量的工程實例,如橋梁的桁架分析、復雜機械零件的受力分解,幫助讀者建立起“內力是抵抗外力的內在反應”的直觀認識。特彆地,我們引入瞭主靜力平衡方程的概念,強調在三維應力狀態下,力的平衡是分析一切內部響應的起點。 第二章:應力狀態與應力分析 應力是材料力學的靈魂。本章深入探討瞭應力狀態的描述,包括正應力與剪應力。我們詳細解釋瞭柯西應力四麵體的幾何意義,並闡述瞭如何通過鏇轉坐標係來求解任意截麵上的應力分量。最核心的部分是應力變換原理,我們采用幾何直觀的方法(如莫爾圓)來揭示應力在不同截麵上的變化規律,明確瞭主應力的物理意義——即不存在剪應力的方嚮,它們代錶瞭結構中最大的拉伸和壓縮強度。 第三章:應變與本構關係 理解應變是連接力與變形的關鍵。本章首先界定瞭幾何應變的概念,區彆瞭綫應變、角應變與剪應變。隨後,我們將重點放在廣義鬍剋定律——即材料的本構關係上。我們不僅介紹瞭各嚮同性材料的彈性常數(楊氏模量$E$、泊鬆比$mu$、剪變模量$G$)之間的內在聯係,還對溫度效應和非綫性彈性的初步概念進行瞭探討,為後續更復雜的材料模型打下基礎。 第二部分:構件的變形與強度設計 在掌握瞭應力與應變的基本概念後,本書將焦點轉嚮實際工程構件的響應分析。 第四章:軸嚮變形與穩定性 本章係統研究拉伸和壓縮杆件的變形問題。除瞭計算伸長或縮短量外,我們投入大量篇幅討論瞭靜不定結構的解題方法,強調在求解超靜定問題時,必須結閤平衡方程和變形(或位移)相容方程。隨後,本章引入瞭至關重要的壓杆失穩理論——歐拉公式。我們深入剖析瞭臨界力和柔度的概念,並討論瞭不同約束條件對杆件穩定性的影響,強調瞭工程設計中“強度”與“剛度/穩定性”並重的原則。 第五章:扭轉與圓截麵構件 扭轉是機械傳動係統中的常見載荷形式。本章詳細分析瞭圓軸和空心軸的扭轉特性。我們推導瞭極慣性矩及其在扭轉剛度計算中的作用。通過對扭轉剪應力沿截麵分布的分析,讀者可以清晰地認識到材料在扭轉變形中,外緣受到的應力最大。此外,本章還簡要介紹瞭非圓截麵扭轉的限製與近似解法。 第六章:梁的彎麯理論 梁是結構中最基本的承重單元。本章是全書的重點之一。我們從純彎麯開始,推導齣彎麯正應力公式 $sigma = My/I$。我們詳細解釋瞭慣性矩 $I$ 的物理意義,即抵抗彎麯變形的能力。隨後,我們轉嚮剪應力分析,推導瞭剪力公式 $ au = VQ/It$,明確瞭剪應力在梁高方嚮上的分布特性(如矩形截麵上的拋物綫分布)。本章末尾,我們講解瞭撓度與轉角的計算方法,並引入瞭疊加原理來處理復雜荷載情況。 第三部分:應力狀態的擴展與破壞準則 理解單個構件的受力是基礎,但工程師必須預測材料在復雜應力場下的行為。 第七章:組閤變形分析 現實中的構件往往同時承受軸嚮力、彎矩和扭矩。本章緻力於將前述的單嚮應力分析方法進行集成。我們運用應力轉換原理,計算齣作用於構件上任意一點的等效應力。這是連接理論計算與材料破壞判據的橋梁。 第八章:材料的破壞準則與疲勞 強度理論是工程設計的核心依據。本章詳細介紹瞭基於最大應力理論(Rankine)、最大剪應力理論(Tresca)和最大畸變能理論(Von Mises)的屈服判據。我們對比瞭這些理論的適用範圍,並解釋瞭為什麼在延性材料設計中,Von Mises 理論通常被優先采用。 鑒於結構失效的普遍性,本章後續深入探討瞭疲勞失效問題。我們解釋瞭S-N 麯綫的意義,引入瞭疲勞極限和安全係數的概念,並討論瞭錶麵處理、應力集中等對疲勞壽命的關鍵影響。 第九章:能量法與結構位移 本章引入瞭更具普適性的能量方法來求解位移和撓度。我們詳細講解瞭單位力法(虛功原理)在求解梁和簡單框架位移中的應用,並簡要介紹瞭卡氏定理(彈性勢能法)在靜定和靜不定結構分析中的強大能力。這種方法強調瞭做功與能量儲存的關係,為理解更高級的結構分析方法(如有限元法的基礎)提供瞭直觀的視角。 結語:從計算到設計的飛躍 本書不僅是一本計算手冊,更是一本思維訓練指南。我們始終貫穿著一個核心理念:力學分析的最終目的是指導安全、經濟的工程設計。書中穿插的“設計案例分析”部分,將理論知識轉化為實際決策過程,幫助讀者建立從“已知受力求應力”到“已知材料求安全尺寸”的完整閉環思維。學習者在掌握瞭這些基礎原理後,將能更自信地麵對實際工程中遇到的各種復雜的力學挑戰。

著者信息

作者簡介
 
末益博誌
 
  東京大學研究所工學係研究科博士課程修畢。現為上智大學名譽教授,工學博士。參與宇宙航空研究開發機構航空技術部構造‧複閤材料技術研究單位。主要日文著作有《工業力學》《機械力學》(以上皆為實教齣版);《複閤材料力學入門》《最新材料力學》《先進複閤材料工學》(以上皆為培風館齣版)。
 
長嶋利夫
 
  東京大學研究所工學係研究科碩士課程修畢。現為上智大學理工學部教授、工學博士。主要日文著作有《meshfree method無網格法》(丸善齣版)、《HPC程序設計》(歐姆社齣版)。
 
譯者簡介
 
謝承翰
 
  大學一年級考上日本語能力測驗1級之後,為瞭增加自己的實務經驗而投身兼職日文譯者的行列,到目前已經纍積數年的翻譯經驗。從偏嚮生活的美容保養,到較為專業的技術性文件以及專利契約書等等都有接觸過。與數傢翻譯社有閤作關係。
 
  目前邊於國立颱中科技大學日本市場暨商務策略研究所就讀,邊從事日文譯者的工作。希望透過自己的努力,將書籍最真實的一麵呈現給各位讀者。

圖書目錄

序章
共用社團教室!               

第1章  物體變形的力學 
1 施於物體的力    
運用嚮量(荷重)    
從反方嚮作用的力(反力)    
牢牢地支撐(支點)    
1N與1kgf    
不停轉動(力矩)    
蹺蹺闆的作用力(力矩的基本認識)    

2物體的力平衡    
畫自由體圖   
力和力矩的平衡方程式    
三維空間的力學問題與自由度    

3桿子所承受的力        
橡皮擦的力與變形   
按壓(壓縮力)    
拉伸擴張(拉力、張力)    
彎麯(彎麯力矩與剪力)    
扭轉(扭力矩)

4物體的受力變形    
靜定問題以及超靜定問題    
微小變形與有限變形    
◆詳細計算過程(超靜定問題)    

第2章  應力 
1 物體內部也有作用力    

用假想的菜刀切斷!(內力和假想截麵)    

2如何錶示內力?    
什麼是應力?    
注意方嚮!(拉伸應力和壓縮應力)    
沿著截麵位移的應力(剪應力)    

3應力如何產生?    
應力的嚮量分解(正應力與剪應力)    
莫爾應力圓    

4截麵的應力分布不均,應力會隨位置改變    
麵積公式不適用?(應力求法)    
利用Δ的應力計算公式    

第3章 應變和變形 
1如何錶示變形程度?    

什麼是應變    
拉伸、壓縮的長度和直徑是多少?(正應變)    
錶示物體的扭麯程度(剪應變)    

2 由應變瞭解變形    
扭轉變形與剪應變的關係    
彎麯變形與正應變的關係    

第4章 材料強度和力學性質 
1力和變形成正比    
製作不易損毀的物品(材料的力學性質)    
應力和應變成正比!(虎剋定律)    
正應力和正應變的關係(楊氏模量)    
剪應力和剪應變的關係(剪切彈性模量)    
測量材料特性的方法    

2材料的支撐力有極限    
到達極限(破壞斷裂)    
能否恢復原狀?(彈性區和塑性區)    
設計的基準(屈服與強度)    

3具有韌性的材料與具有脆性的材料    
韌性與脆性(延性材料以及脆性材料)    

第5章 應力的計算方式 
1桿件的的拉伸與壓縮問題    

拉伸荷重與正應力的關係、伸長量的計算    

2桿件的扭轉問題    
扭力矩與剪應力的關係、扭轉角的計算    
什麼是rdrdθ?(微小麵積的錶示方法)    

3桿件的彎麯問題    
彎麯力矩和正應力的關係、麯率的計算    

第6章 材料力學的應用 
1為瞭製造不易損壞的結構體    

設計須知(不易損壞的結構體,製作步驟)    
正方形截麵桿件的應力    
跳上去鬍鬧?(衝擊力)    
長椅木闆厚度的計算    

2不易變形的重要性    
什麼是剛性?    
加工使材料變得更堅固(挫麯)    

3怎樣的結構體纔安全?    
考慮變因(安全係數)    
防範未然    

尾聲
‧附錄    
◆希臘字母與讀音    
◆國際單位製(SI)    
◆各種截麵的截麵慣性矩和截麵係數    
◆詳細的計算過程(超靜定梁)
    
‧索引    

圖書序言

  • ISBN:9786267172070
  • 叢書係列:科學視界
  • 規格:平裝 / 240頁 / 14.8 x 21 x 1.58 cm / 普通級 / 單色印刷 / 二版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

 
  國高中時期所學習的物理知識,大緻分屬兩個領域,一個是「記憶」、「理解」領域,另一個是「思考」領域。我們一直都運用這兩個領域來學習相關知識,但是卻往往隻著重在考試成績,忘記物理知識的學習是未來工作的基石。考試成績並不能代錶實力,但是努力準備考試對往後的發展一定會有所助益。大學能讓你在原有的知識基礎上進一步纍積,變得「擅長工作」。考上哪所大學並不是重點,重要的是,我們將來如何善用機會,發揮所學。身為一個學習者,應該要抱持感恩之心,潛心嚮學,活用所學。
 
  若你大學選擇就讀與機械相關的科係,你將會接觸到專業的物理力學科目,例如:工程力學、機械力學、材料力學、流體力學、結構力學、熱力學等,這些科目都以牛頓力學為基礎,透過數學運算展開。製造業多會將這些專業的物理力學,靈活運用於工序、產品設計,進行產品製造。當然,實際作業中,某些部分無法用這些科目來囊括,工作現場的專業技能,也許未來能透過電腦運算,將這些技能係統化。有許多學生嚮我反應,材料力學不易理解。大多數學生無法將力學理論運用於實際材料,因而覺得材料力學很難,但本書卻以漫畫形式,將材料力學解釋得清楚易懂,我非常期待讀者能透過本書得到良好的學習效果。希望讀者能夠在閱讀的過程中,透過有趣的漫畫,掌握枯燥乏味的材料力學,學好材料力學。如此一來,身為作者的我將感到無比欣慰。
 
  最後,容我嚮共同完成此書的長利夫老師道謝,以及盡力於企劃、編輯,更提供我許多寶貴意見的歐姆社股份有限公司開發部的成員,隸屬office-sawa工作室,負責繪製漫畫的澤田佐和子小姐,以及茂竹繩小姐等相關人員,緻上由衷的感謝。
 
末益博誌

用戶評價

评分

說實話,颱灣理工科的教材,有時候會不自覺地帶入一些特定學術圈的習慣用語,導緻初學者在理解上產生隔閡。我對這本書最大的好奇點,在於它的「簡單」究竟是停留在錶麵功夫,還是真的貫穿瞭整本書的編寫哲學。我希望看到的「簡單」,不是忽略細節,而是用最直觀、最不繞彎子的語言去闡述複雜的概念。例如,在談到莫耳圓(Mohr's Circle)的時候,有些書會用非常高深的幾何證明去解釋,讓人腦袋打結。如果這本「改訂版」能夠用更接近工程師直覺的方式去講解這個工具的重要性,讓讀者理解它在判斷破壞準則時的實用性,而不是純粹的數學遊戲,那它就真的成功瞭一半。這需要作者對教學法有極深的掌握,不能隻是把自己的知識傾倒齣來,更重要的是如何「倒灌」給讀者。

评分

我對這種強調「暢銷」的書籍,通常抱持著一種審慎的樂觀態度。暢銷意味著它確實解決瞭大多數人的問題,至少在市場上得到瞭驗證。但在工科領域,跟著大眾走有時候並不安全,畢竟材料力學的理論是鐵闆釘釘的,錯誤的觀念一旦紮根,後患無窮。所以,我會特別留意它對幾個核心概念的處理深度:例如,如何區分線彈性與非線性行為、如何準確判斷結構的靜不定程度,以及斷麵慣性矩的計算邏輯。如果它在這些基礎概念上含糊帶過,隻強調解題技巧,那麼它的「暢銷」可能隻是曇花一現。我更看重的是它在推導公式時,是否嚴謹地交代瞭所有假設條件,因為在實際工程應用中,判斷哪些假設可以忽略,哪些必須被嚴格遵守,纔是決定設計安全與否的關鍵。

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這本書的封麵設計,坦白講,一開始吸引我的並不是它那看似「世界第一簡單」的口號,而是那種樸實到有點不加修飾的排版風格。你知道嗎,很多教科書封麵都弄得花花綠綠,試圖用視覺衝擊來暗示內容豐富,結果翻開來還是一堆看不懂的公式和艱澀的文字。但這一本,給我的感覺就是「來吧,我們一步一步來」,給人一種很親切的感覺,好像作者真的坐在你旁邊,準備手把手帶你入門。我對材料力學這門課的印象,通常就是一堆應力、應變、剪力圖,光是看那些希臘字母就頭痛欲裂。我之前找瞭好幾本參考書,不是太過學術化,簡直是為研究生寫的,不然就是太過簡化,根本無法應付考試的深度要求。這本書的切入點,我覺得很關鍵,它似乎意識到初學者最大的恐懼就是抽象的概念,所以它的圖解和範例的選擇,都非常貼近生活中的結構,雖然我還沒深入閱讀內文,但光從目錄的編排就能感受到一種循序漸進的邏輯性,讓人願意放下戒心,試著去瞭解這些看似冰冷的物理定律是如何支撐起我們周遭的鋼筋水泥。

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我最近在準備技師考試,材料力學是絕對的重頭戲,但市麵上的解題書,很多都隻給你標準答案和少少的幾步推導,然後就沒瞭。那種感覺就像是隻給你魚,卻不教你怎麼釣魚。我特別關注那種「改訂版」的書籍,因為這通常代錶著作者聽取瞭前一版讀者的迴饋,針對那些讀者普遍反應「卡住」的地方進行瞭修正和優化。我對內容的期待是,它必須在嚴謹的理論基礎上,加入大量的「為什麼要這樣算?」的解釋。畢竟,背公式在材料力學裡是行不通的,你必須理解背後的物理意義,纔能在題目稍微變化一下,例如改變載重條件或邊界約束時,還能迅速反應過來。如果這本書能提供足夠多的詳解,解釋每一步驟的物理意涵,並且針對常見的陷阱題型做專門的提醒,那它對我這種實戰派的讀者來說,價值就遠遠超過定價瞭。我希望它不隻是本「讀物」,而是一本能陪我熬夜K書的「戰友」。

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從包裝上看,雖然我沒有拿到實體書,但從封麵給予的「親民」印象來看,我猜測它的習題設計應該也偏嚮實務性。很多教科書的習題數字都很漂亮,計算起來很順手,但一到工地現場或實際設計時,遇到的數字往往都是亂七八糟,充滿小數點,這時候對計算工具的依賴性就很高。因此,我期待這本「世界第一簡單」的版本,能提供足夠多樣化的數值練習,而不僅僅是公式帶入題。最好是能有一些跨章節的綜閤應用題,迫使讀者去整閤前麵學到的各種單元知識,模擬真實工程師的思考路徑。如果它能做到這一點,那麼它就成功地從一本「參考書」提升為一本「學習工具書」,真正幫助讀者建立起麵對真實材料力學問題的信心,而不是隻在考場上應付自如而已。

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