材料力學案例——教學與學習參考 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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李鋒 著

圖書標籤:

• 材料力學
• 工程力學
• 案例教學
• 學習參考
• 高等教育
• 教材
• 應力分析
• 變形分析
• 結構力學
• 力學基礎

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030297075

版次：31

商品編碼：12317969

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十二五”規劃教材

開本：32開

齣版時間：2018-03-01

頁數：184

正文語種：中文

內容簡介

　　本書是理工科大學材料力學課程的配套教材全書以實踐內容為主通過對具體案例研究分析的過程，指導學生深入理解和運用材料力學原理，提高定性分析與綜閤應用的能力，促進創新精神和實踐能力的培養。書中的導論對案例教學法的概念、內涵和案例研究的方法論作瞭介紹；正文包括研究篇和素材篇，分彆按照強度、剛度、穩定性和綜閤問題分章。本書精選瞭70個案例，其中30個案例給齣瞭詳細的參考分析過程。案例研究的一般結構是事件背景、問題與思考題、參考分析和總結，提供給學生作為課程的補充閱讀材料。案例素材包括事件背景、問題與思考題，便於學生的實踐性練習、研究思考和課堂討論。

目錄

前言
導論
案例研究篇

第一章 強度問題研究
案例1 捲筆刀為什麼不好用瞭
案例2 提高吊車梁強度的方案
案例3 舷窗玻璃為何難打碎
案例4 吱嘎聲中倒塌的橋
案例5 材料破壞的極限壓力
案例6 九江大橋事故引發的爭論
案例7 飛針穿玻璃
案例8 團結的力量有多大
案例9 “司馬光砸缸”疑問辨析
案例10 碰蛋的博弈
案例11 趙州橋賞析

第二章 剛度問題研究
案例12 指甲刀裏的力學
案例13 禮堂坍塌的根本原因
案例14 吊車為何總跑偏
案例15 模闆變形惹禍端
案例16 剛柔相濟的芭蕉扇
案例17 蹦極意外誰之過

第三章 穩定性問題研究
案例18 屋架穩定設計的缺陷
案例19 網架坍塌的分析與反思
案例20 綫塔倒塌的力學思考
案例21 廠房晃動的隱患
案例22 挑戰竪蛋
案例23 腳手架因何垮塌

第四章 綜閤問題研究
案例24 破解容器泄漏難題的對策
案例25 解決焊縫開裂問題的對策
案例26 矩形截麵高寬比
案例27 撐杆跳高的力學奧秘
案例28 “曹衝稱象”的啓示
案例29 三個和尚的吃水問題
案例30 吸管穿土豆的訣竅
案例素材篇

第五章 強度案例與問題
案例31 悄然發生的冰上險情
案例32 利劍懸空驚刹魂
案例33 冰山何以會脫離南極
案例34 9.11事件的力學反思
案例35 樂極生悲的元宵節拔河
案例36 隻有3天壽命的展品質量正常嗎
案例37 武士的斷劍
案例38 神秘的大佛
案例39 纜車事故因何而起
案例40 來自“升龍吉兆”的聯想
案例41 海冰蓋的溫差斷裂
案例42 紅海版“泰坦尼剋”沉船懸疑
案例43 調直冷拉鋼筋為什麼是安全隱患
案例44 斷纜事故的對策
案例45 “巨無霸”安全過橋
案例46 一個小實驗的睏惑

第六章 剛度案例與問題
案例47 火災現場的證據
案例48 鋼筋柱因何無故倒塌
案例49 法國河上建“紙橋”
案例50 釣大魚為什麼要放長綫
案例51 低溫發射的風險
案例52 伏爾加河大橋的離奇晃動
案例53 柱歪而不倒的福建土樓

第七章 穩定性案例與問題
案例54 高壓綫塔“意外”摺倒
案例55 塔吊競摺腰
案例56 遲來的事故
案例57 櫥窗玻璃為何無故破碎
案例58 塔吊摺臂砸毀工房
案例59 被迫拆除的公寓樓
案例60 抓舉韆噸上百米

第八章 綜閤案例與問題
案例61 從韆米高空墜落
案例62 大力士拉火車
案例63 金字塔建造之謎（一）
案例64 金字塔建造之謎（二）
案例65 大貨車為何頻闖校園
案例66 慣性的力量
案例67 暖氣頻繁泄露的原因與對策
案例68 使用劣質鋼管扣件的慘重代價
案例69 走與跑的動荷效應
案例70 節能建築的建材創新
參考文獻
後記

材料力學案例——教學與學習參考 概述 本書旨在為材料力學課程的教學與學習提供一套詳實的案例集與參考資料。材料力學作為工程學科中的一門核心基礎課程，其理論的抽象性往往成為學生理解和掌握的難點。本書通過精選的、具有代錶性的工程實例，將理論知識與實際應用緊密結閤，旨在幫助師生更好地理解、運用和深化材料力學的基本概念和分析方法。全書內容覆蓋瞭從基礎的應力應變分析到復雜的梁的彎麯、扭轉以及材料失效分析等多個核心模塊，力求在理論的嚴謹性與應用的直觀性之間找到最佳平衡點。 本書的編寫遵循“理論指導實踐，實踐反哺理論”的原則，不僅關注計算結果的得齣，更注重分析過程的邏輯性和工程背景的闡釋。每部分案例均配有詳盡的解題步驟、必要的理論迴顧以及對結果的工程意義的探討。 --- 目錄結構與核心內容 本書內容按照材料力學的主流教學體係劃分，共分為六大部分，每一部分均包含多個精心挑選的案例。 第一部分：應力與應變基礎分析 (Stress and Strain Fundamentals) 本部分是理解後續所有復雜問題的基石。案例重點在於如何正確地建立物理模型，將實際載荷轉化為內部的應力狀態。 1. 軸嚮拉伸與壓縮的靜力平衡： 案例 1.1：桁架節點受力分析與杆件內力計算。側重於理解靜定與超靜定結構中杆件的應力分布，以及溫度變化對結構內力的影響（如橋梁伸縮縫的設計考量）。 案例 1.2：壓力容器的薄壁/厚壁筒體應力分析。對比分析圓筒和球形薄壁容器在內壓下的周嚮應力和縱嚮應力，強調主應力概念的引入。 2. 應力狀態的轉換與主應力： 案例 1.3：復雜截麵構件的應力集中分析。選取帶有孔洞或階梯過渡的試樣，利用摩爾圓（Mohr's Circle）精確確定最大剪應力和主應力方嚮，討論應力集中係數$K_t$在疲勞設計中的作用。 案例 1.4：三維應力狀態的等效應力判斷。針對多嚮受力的關鍵點，運用馮·米塞斯（Von Mises）等效應力準則，判斷材料是否屈服，涉及對不同失效理論的適用性討論。 3. 應變測量與本構關係： 案例 1.5：電測應變片在結構健康監測中的應用。模擬在實際橋梁或建築構件上布置應變片，通過測量不同方嚮的應變，反演齣實際作用於該點的應力狀態，並與理論計算進行比對，強調實驗數據的處理方法。 第二部分：結構變形與位移 (Deformation and Displacement) 本部分關注力的作用下物體的幾何變化，是結構穩定性分析的前提。 1. 鬍剋定律與材料彈性模量： 案例 2.1：材料拉伸試驗麯綫的解讀與模量確定。詳細分析標準拉伸試樣的應力-應變麯綫，區分彈性階段、屈服點、極限強度和斷裂點，並計算材料的彈性模量$E$和泊鬆比$ u$。 案例 2.2：變截麵杆件的伸長量精確計算。處理截麵積沿軸嚮變化的杆件，使用微元積分法求解總變形，對比均勻截麵情況下的簡化模型。 2. 溫度應力分析： 案例 2.3：約束下的熱膨脹應力。分析一根被兩端剛性約束的杆件，在環境溫度變化時産生的內力和應力，討論如何通過預留間隙來控製溫度應力。 第三部分：梁的彎麯與撓度 (Bending of Beams) 本部分是應用最廣泛的部分之一，重點是橫截麵上的內力（剪力和彎矩）與變形（撓度和轉角）之間的關係。 1. 剪力與彎矩圖的繪製與截麵內力計算： 案例 3.1：懸臂梁與簡支梁在集中載荷和均布載荷下的內力圖。強調剪力方程與彎矩方程的建立過程，特彆是分段函數和奇異函數（如狄拉剋函數或單位階躍函數）在復雜載荷下的應用。 2. 彎麯應力和撓度計算： 案例 3.2：I型鋼梁的最大彎麯應力校核。針對實際工字鋼截麵，計算中性軸位置，應用純彎麯公式$sigma = My/I$計算最大正應力，並與材料的許用應力進行比較。 案例 3.3：疊加法在復雜載荷下梁的撓度分析。利用撓度公式（如雙重積分法或澳門利法的查錶結果），對多種載荷組閤作用下的梁的最大撓度進行精確計算，並結閤工程限值進行評估。 3. 剪應力分析： 案例 3.4：梁橫截麵上的剪應力分布與最大剪切應力。針對矩形截麵和工字鋼截麵，運用剪應力公式$ au = VQ/It$計算剪應力的分布規律，特彆關注剪切變形在梁整體變形中所占的比例。 第四部分：扭轉 (Torsion) 本部分集中於杆件承受扭轉載荷時的內力、應力和轉角。 1. 圓軸的扭轉： 案例 4.1：階梯軸的扭矩傳遞與強度校核。分析一根具有不同直徑的軸，在給定扭矩下，如何確定最大扭轉剪應力發生的位置，並計算總扭轉角。 案例 4.2：空心圓軸的效率分析。對比相同材料和外徑下，實心軸與空心軸在傳遞扭矩時的效率差異，解釋為何空心軸在減輕自重的同時保持瞭較高的抗扭剛度。 2. 非圓截麵的扭轉： 案例 4.3：矩形截麵杆件的扭轉變形（聖維南原理的應用）。介紹如何利用聖維南（St. Venant）扭轉理論，估算矩形杆件的扭轉剛度和最大剪應力，強調應力集中在角點處的現象。 第五部分：組閤應力與穩定性 (Combined Stresses and Stability) 本部分將前述的軸嚮、彎麯、扭轉應力進行綜閤處理，並引入失穩問題。 1. 組閤應力分析： 案例 5.1：受軸嚮力、彎矩和扭矩共同作用的螺鏇形傳動軸設計。綜閤運用鬍剋定律、彎麯理論和扭轉理論，確定軸上的危險點，並采用最大剪應力或等效應力理論進行強度判據校核。 2. 梁的整體穩定性（歐拉公式的應用）： 案例 5.2：細長柱的臨界屈麯載荷計算。分析不同約束條件（如一端鉸接、一端固定）下的有效長度係數$K$，並應用歐拉（Euler）公式計算軸心受壓柱的臨界載荷，討論材料的屈服極限對歐拉公式適用性的影響（即中等長度柱的處理）。 第六部分：能量方法與結構動力學初步 (Energy Methods and Introduction to Dynamics) 本部分引入更高級的分析工具，用於解決復雜結構的問題。 1. 單位載荷法與虛功原理： 案例 6.1：利用虛功原理計算超靜定結構的內力。針對一個靜不定度為一的梁結構，通過建立虛設載荷係統，計算虛功，求解靜不定力，最終確定真實內力分布。 2. 結構剛度與位移： 案例 6.2：桁架的剛度矩陣建立與求解。簡要介紹如何對一個簡單的多杆件結構建立全局剛度矩陣，並利用位移法求解其在外部載荷下的節點位移，為有限元分析打下基礎。 --- 適用對象與特色 適用對象： 高等院校土木工程、機械工程、航空航天工程、材料科學等相關專業本科生。 承擔材料力學課程的教師，用於備課、設計習題和拓展課堂討論。 工程技術人員，作為迴顧和深入理解工程力學基礎的參考手冊。 本書特色： 1. 強調工程背景：所有案例均來源於實際工程問題，如起重機吊杆、機床主軸、壓力管道等，增強學習的動機和直觀性。 2. 注重分析過程的規範性：嚴格按照“假設→受力分析→本構關係→求解→結果檢驗與工程意義”的步驟展開，培養學生嚴謹的工程思維。 3. 理論深度適中：在基礎理論講解後，案例的難度適中，能夠有效銜接理論課本與更高級的結構分析課程（如有限元法）。 4. 包含計算工具的應用啓發：在涉及復雜幾何形狀或非綫性問題的案例中，會引導讀者思考如何利用現代計算工具（如有限元軟件）來驗證和擴展解析解。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的感受就是“真實”。它所呈現的案例，絕非憑空捏造，而是源於真實世界的工程問題和技術挑戰。這使得我對材料力學的學習，不再是機械地記憶公式和套用模型，而是能夠更深刻地理解其在現實世界中的重要性和廣泛的應用。我是一名對工程原理充滿好奇心的學生，常常會思考“為什麼”和“如何”，而這本書恰恰滿足瞭我這種探索欲。它會從一個具體的産品或結構齣發，層層剝繭，揭示齣其背後所蘊含的材料力學原理。例如，在講解梁的彎麯時，它會以汽車車身的受力分析為例，讓我們看到材料力學是如何影響汽車的安全性和舒適性的。書中對於不同材料選擇的考量，以及不同結構設計對力學性能的影響，也給我留下瞭深刻的印象。它讓我明白，在工程設計中，材料力學不僅僅是計算，更是一種權衡和取捨的過程，需要在性能、成本、可靠性等多個方麵進行綜閤考慮。我尤其喜歡書中對於一些“意想不到”的力學現象的解釋，例如，為什麼有些材料在特定條件下會突然失效，或者為什麼有些結構在看起來很堅固的情況下卻容易損壞。這些解釋，都讓我對材料力學這門學科有瞭更全麵、更深入的認識。這本書就像一本打開瞭新世界大門的鑰匙，它讓我看到瞭材料力學在現代工程技術中的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當吸引人，深邃的藍色背景搭配著沉穩的灰色字體，讓人一眼就覺得它是一本內容紮實、值得深入研讀的學術專著。我原本是抱著一種“姑且一試”的心態購入的，畢竟市麵上關於材料力學的書籍琳琅滿目，但很多要麼過於理論化，要麼過於淺顯，很難找到一個恰到好處的平衡點。然而，當我翻開第一頁，被那清晰的排版和嚴謹的邏輯所吸引時，我就知道我的選擇是正確的。書中的案例選擇得非常典型，涵蓋瞭橋梁設計、飛機結構、精密儀器製造等多個領域，每一個案例都不僅僅是簡單地羅列數據和公式，而是深入剖析瞭背後的力學原理，並結閤實際工程需求進行講解，這對於我這樣希望將理論知識與實際應用相結閤的學習者來說，簡直是如獲至寶。書中的插圖和圖錶也設計得十分精美，色彩搭配閤理，綫條流暢，能夠非常直觀地幫助讀者理解復雜的力學模型和受力分析過程，這比單純的文字描述要有效得多。我尤其喜歡它在講解過程中，常常會引用一些曆史上的經典工程案例，既增加瞭閱讀的趣味性，又讓讀者對材料力學的應用前景有瞭更深刻的認識。這本書的語言風格也比較符閤我的閱讀習慣，既有學術的嚴謹性，又不乏生動形象的比喻，讓一些抽象的概念變得易於理解。總而言之，這是一本從外觀到內容都堪稱優秀的教材，強烈推薦給所有對材料力學感興趣的讀者。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本書的時候，就被它的“案例”這兩個字深深吸引瞭。我一直認為，學習理論知識最好的方式就是將其與實際應用相結閤，而這本書顯然就是朝著這個方嚮努力的。它提供的案例都非常貼近現實，涵蓋瞭工程領域中許多常見且重要的問題。我印象最深刻的是關於疲勞斷裂的分析，書中通過分析一個實際的橋梁鋼梁斷裂案例，詳細講解瞭應力集中、裂紋擴展的機理，以及如何通過材料選擇和結構設計來避免類似事故的發生。這種“解剖麻雀”式的講解方式，讓抽象的疲勞理論變得觸手可及。而且，書中對於每個案例的分析，都不僅僅停留在定性的描述上，而是提供瞭詳細的定量計算方法和步驟，並解釋瞭計算過程中所使用的各種假設和近似。這對於我這樣需要進行實際工程設計的人來說，非常有價值。書中還穿插瞭一些關於材料性能測試的介紹，以及不同材料在不同工況下的錶現對比，這有助於我更全麵地理解材料的力學行為。我特彆喜歡書中關於“失效分析”的部分，它教會我如何從宏觀的現象齣發，反推材料的微觀結構和受力過程，從而找到問題的根本原因。這本書就像一個經驗豐富的導師，它不僅傳授知識，更重要的是傳授思維方式和解決問題的技巧。它讓我明白，材料力學不僅僅是公式和計算，更是一種對世界物質形態和運動規律的深刻理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜在於其“教學與學習參考”的定位。我是一名已經工作瞭幾年的工程師，偶爾會遇到一些需要迴顧和深入理解材料力學知識的場景，但市麵上很多教材要麼太基礎，要麼就是針對性極強的專業書籍，很少有能滿足我這種“階段性復習”需求的。這本書恰恰彌補瞭這個空白。它並沒有一開始就拋齣大量枯燥的理論，而是從一個個生動具體的“案例”入手，通過這些案例來引齣相關的力學概念和計算方法。這種“問題導嚮”的學習方式，讓我能夠快速地找到自己需要解決的問題，並從中提煉齣相關的知識點。書中對於每一個案例的分析都非常透徹，不僅僅是給齣最終的計算結果，更重要的是解析瞭每一步的思考過程和背後的原理。例如，在分析某個特定結構的受力狀態時，它會詳細說明如何建立模型，如何選擇閤適的邊界條件，以及不同假設對結果的影響。這種講解方式，非常有利於培養讀者獨立分析和解決問題的能力。而且，書中還附帶瞭許多習題和思考題，這些題目設計得既有代錶性，又具有一定的挑戰性，能夠幫助我檢驗自己的學習效果，並發現自己可能忽略的細節。我特彆欣賞書中對於錯誤解法的分析，它會指齣常見的誤區，並解釋為什麼會齣錯，這對於避免我犯同樣的錯誤非常有幫助。總的來說，這本書是我在工程實踐中遇到的一個得力助手，它不僅幫我鞏固瞭理論基礎，更提升瞭我分析和解決實際工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名高校教師，我一直在尋找能夠幫助學生更好地理解和掌握材料力學這門課程的輔助材料。這本書的齣現，簡直是為我量身定做的。它將抽象的理論知識，通過一係列精心設計的案例，生動地展現在學生麵前。每一個案例都仿佛是一個真實存在的工程難題，而書中的講解，就是一步步引導學生如何運用所學的材料力學知識去分析和解決這些難題。我特彆欣賞書中對於不同教學方法和學習策略的探討，它不僅僅提供瞭一個知識的載體，更是在教學方法上提供瞭一些創新的思路。例如，書中對於如何引導學生進行力學建模，如何培養學生對載荷和邊界條件的敏感性，以及如何通過對比不同材料的力學性能來加深理解，都有非常詳細的論述。我發現，將這本書中的案例引入課堂，能夠極大地激發學生的學習興趣，讓他們在解決實際問題的過程中，主動去探索和掌握理論知識。書中提供的參考答案和解析，也為學生提供瞭清晰的學習路徑，幫助他們及時糾正錯誤，鞏固學習成果。我還在思考，是否可以將書中部分案例改編成實驗項目，讓學生在動手實踐中進一步加深對材料力學原理的理解。總而言之，這本書不僅是一本優秀的教學參考書，更是一本能夠啓發教學創新、提升教學質量的寶貴資源。