实验力学/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 高等院校力学教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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戴福隆，沈观林，谢惠民 编

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• 物理实验
• 测量技术
• 实验教学

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302225706

版次：1

商品编码：12071519

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 ，

开本：16开

出版时间：2010-07-01

用纸：胶版纸

页数：490

字数：648000

正文语种：中文

内容简介

　　《实验力学/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 高等院校力学教材》全面、系统地阐述了实验力学的各种方法的基本原理、实验技术和应用。全书分为应变电测与传感器技术和超声波检测新技术、光学测试技术两篇。第1篇包含应变电测和传感器技术基本原理、应变计、传感器、测试仪器、静、动态应力应变测量技术、特殊条件下的应力测量技术和测量数据处理方法、超声波检测新技术等内容。第2篇包括光学基础知识、光弹性的基本原理和方法、全息干涉法、全息光弹性法、云纹法、云纹干涉法、散斑干涉法和数字图像相关方法及其应用等内容。
　　《实验力学/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 高等院校力学教材》可供高等院校工程力学、航空航天、机械、土建等专业本科生和研究生作为教材和参考书，亦可供有关专业教师和科研人员参考。

内页插图

目录

第1篇 应变电测与传感器技术和超声波检测新技术
第1章 概论
1．1 实验力学应变电测技术发展概况
1．2 应变电测与传感器技术的特点
1．3 应变电测与传感器技术的各种应用
第2章 电阻应变计
2．1 电阻应变计的基本构造和工作原理
2．2 电阻应变计的各项工作特性
2．3 电阻应变计的种类
2．4 电阻应变计选择和粘贴使用方法
2．5 其他应变计简介
第3章 应变测量仪器
3．1 引言
3．2 电桥测量电路
3．3 应变计各种接桥方法
3．4 应变测量仪器的种类
3．5 电阻应变仪的基本工作原理
3．6 电阻应变仪的技术指标及其检定
3．7 数字应变测量系统及数据采集系统
第4章 静、动态应力应变测量技术
4．1 静态应力应变测量技术
4．2 动态应力应变测量技术
4．3 数字信号处理
第5章 特殊条件下的应力测量技术
5．1 高低温条件下的应力测量技术
5．2 高压液下的应力测量技术
5．3 运动构件应力测量技术
5．4 残余应力测量
5．5 应变电测方法在其他领域中的应用技术
第6章 传感器
6．1 传感器的一般特性
6．2 应变计式传感器的基本原理与设计
6．3 各种应变计式传感器的构造和特性
6．4 压阻式传感器
6．5 压电式传感器
6．6 电容式传感器
6．7 电感式传感器
第7章 测量数据处理与表示
7．1 概述
7．2 基本概念
7．3 概率统计的基础知识
7．4 测量仪器的误差、准确度和不确定度
7．5 标准不确定度的评定
7．6 异常值
7．7 系统误差
7．8 最小二乘法
附录
第8章 超声波检测新技术
8．1 概述
8．2 超声波
8．3 超声波的传播
8．4 超声导波检测新技术
8．5 超声波换能器
8．6 超声波检测新技术的应用实例

第2篇 光学测试技术
第9章 光学基础知识
9．1 光波
9．2 光波的叠加
9．3 光波的干涉
9．4 光波产生干涉的条件
9．5 杨氏干涉实验
9．6 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理 基尔霍夫衍射公式
9．7 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射
9．8 狭缝衍射
9．9 光的空间频率
9．10 傅里叶变换及其性质
9．11 透镜的傅里叶变换特性
9．12 空间滤波器及其应用
9．13 光的偏振
9．14 激光
第10章 光弹性的基本原理和方法
10．1 平面问题的光力定律及基本测量装置
10．2 等色线的特性分析
10．3 等倾线的特性分析
10．4 圆偏振光干涉装置及其应用
10．5 边界应力的确定及内部应力的计算
10．6 一般光弹仪中的若干问题
10．7 三向光弹性的一般方法
10．8 散光法
10．9 光弹性贴片法
第11章 全息干涉法
11．1 全息照相
11．2 两次曝光法测定位移
11．3 位移场的定量分析
11．4 激光和相干性
第12章 全息光弹性
12．1 单次曝光测等差线
12．2 两次曝光测定等和线
12．3 等和线及等差线的分离
12．4 图像全息光弹性
第13章 云纹法
13．1 云纹法的基本原理
13．2 二维位移场位移及应变的测定
13．3 条纹级数的确定及确定应变的正负
13．4 提高云纹法测量精度的几种方法
13．5 影子云纹法
13．6 反射云纹法
13．7 高分辨率显微镜扫描云纹法
第14章 云纹干涉法
14．1 衍射光栅
14．2 面内位移场
14．3 三维位移场
14．4 应变场
14．5 三维位移导数场
14．6 弯曲板的曲率场
14．7 高温云纹干涉技术
第15章 散斑干涉法
15．1 散斑的形成
15．2 散斑的记录
15．3 双曝光散斑图的分析
15．4 散斑照相法的应用
15．5 散斑照相法测量的范围
15．6 双光束散斑干涉法
15．7 错位散斑干涉法
15．8 电子散斑干涉术
15．9 数字散斑干涉术
15．10 电子散斑测量变形的几种典型的光路布置
15．11 电子散斑形貌测量术
15．12 电子散斑振动测量术
15．13 使用光纤的电子散斑干涉光路
15．14 电子散斑干涉中的相移技术
第16章 数字图像相关方法
16．1 引言
16．2 数字图像相关的基本原理
16．3 相关函数的几种数学形式
16．4 提高数字图像相关法中计算速度的方法
16．5 数字图像相关中的亚像素位移测量算法
16．6 全场应变场测量方法
16．7 应用实例
参考文献

前言/序言

　　实验力学是人类认识自然现象和为解决工程问题的需要而发展起来的。几十年来实验力学学科发展迅速，在国民经济建设和国防建设中发挥了重要作用，解决了许多技术难题。
　　实验力学的发展动力来源于力学理论发展和工程应用的实际需要。在科学技术飞速发展的今天，实验力学学科面临着前所未有的挑战，如天空飞行器的可靠性评价、高速列车的安全、微重力下的测试技术、生物活体组织的力学行为、微／纳米器件的力学行为、新型功能材料的力学行为和深空探测技术等。
　　经典的实验力学包括应变电测方法和各种光测方法，如光弹性法、贴片光弹法、全息光弹法、全息干涉法、云纹法、云纹干涉法、散斑干涉法等。近年来计算机和图像处理技术发展迅速，出现了电子散斑法和数字散斑相关法，数据的自动化采集和处理提高了实验效率和精度。
　　本书结合作者多年教学经验和近年来国内外发展的最新研究成果，全面、系统地介绍实验力学的各种测试方法的基本原理和实验技术，并列举各种应用。
　　本书内容分两篇，第1篇为应变电测与传感器技术和超声波检测新技术，共8章。第1——-7章由沈观林编写，第8章由何存富、焦敬品编写。第2篇为光学测试技术，包括第9章～16章。第9章由刘战伟、刘先龙、蔺书田编写，第10章由戴福隆编写，第11章由戴福隆、谢惠民编写，第12章由戴福隆、刘战伟编写，第13章由谢惠民、方萃长编写，第14章由戴福隆、谢惠民编写，第15章由何小元编写，第16章由潘兵编写。全书由戴福隆、沈观林、谢惠民统稿。
　　在本书编写过程中，亚敏、唐敏锦参加一部分编稿和制图工作，特此致谢。
　　本书可供高等院校工程力学、航空航天、机械、土建等专业本科生和研究生作为教材和参考书，亦可供有关专业教师和科研人员参考。
　　由于编者经验和水平有限，书中难免存在不当甚至错误之处，敬请广大读者批评指正。

结构力学基础与前沿应用 面向土木、建筑、航空航天及机械工程等领域工程技术人员与高年级本科生、研究生 本书旨在系统阐述结构力学的基本原理、分析方法及其在现代工程实践中的前沿应用，侧重于理论的深度理解与实际问题的解决能力培养。不同于传统的以静力平衡和材料本构关系为核心的叙述方式，本书将结构力学置于更广阔的固体力学和先进计算方法的大背景下进行阐释。 第一部分：理论基石与经典方法重构 第一章：绪论与力学体系定位 本章首先明确结构力学的学科范畴，将其置于经典力学、材料力学和固体力学的交叉点上。重点讨论工程结构的基本概念、受力状态的分类，以及结构分析的几何不变性与静定/超静定的本质区别。引入变分原理在结构力学中的初步应用，为后续能量法和有限元奠定理论基础，而非简单停留在牛顿第二定律的应用层面。 第二章：几何性质与截面分析的深化 本章深入探讨截面几何性质的计算，不仅限于惯性矩和面积矩，更引入截面惯性积、主轴方向的概念，以及它们在描述复杂截面（如非对称截面）受力响应中的关键作用。讨论梁的弯曲剪切中心的精确确定，并阐述了如何利用这些几何参数精确预测复杂截面构件的应力分布，尤其关注扭转对非圆形截面的影响。 第三章：静力平衡与虚功原理的统一视角 本章将静力平衡方程的建立提升到虚功原理（或虚拟位移原理）的高度进行统一阐释。详细推导虚功原理在结构分析中的应用，包括对刚体结构和变形结构的平衡条件的描述。在此基础上，系统性地介绍单位力法（或位移法）的理论基础，强调其与能量法的内在联系，为后续介绍矩阵分析法做好铺垫。 第四章：超静定结构的求解策略 超越传统对冗余次数的简单计算，本章重点分析超静定结构的力法和位移法的系统性构建过程。详细探讨如何选择合适的基本结构，如何精确计算超静定结构中的位移和力。此外，引入力矩分配法（Cross Method），作为在计算机普及前的实用迭代求解工具，并分析其收敛特性和适用范围。 第五章：影响线、曲面与动态响应初步 本章扩展了经典结构分析的范围。深入讨论影响线的构建原理及其在活载作用下结构内力极大值确定中的应用，特别关注桥梁结构。进一步推广至空间结构和壳体结构中的影响面（或称影响曲面）的概念。同时，引入结构自由振动的基本概念，包括结构的自振频率和振型，为后续的动力学分析打下基础。 第二部分：先进分析技术与非线性问题 第六章：矩阵结构分析法（经典有限元的前身） 本章是连接经典方法与现代计算力学的桥梁。系统介绍基于位移法的矩阵结构分析，从单元刚度矩阵的建立开始，推导出整体结构刚度矩阵的装配过程。重点讲解坐标变换在处理斜向单元和三维结构中的应用，以及边界条件的处理。通过求解大规模线性方程组，实现对复杂静定和超静定结构的精确分析。 第七章：稳定性和屈曲分析 本章专注于构件在轴向或复杂荷载作用下的失稳问题。详细分析欧拉屈曲理论的适用范围、临界荷载的计算。深入探讨双曲屈曲（Bifurcation Buckling）的原理，并讨论截面尺寸、初始缺陷和实际约束条件对实际屈曲强度的影响。引入整体稳定性分析（如P-Δ效应），这在高层建筑和长柔性构件分析中至关重要。 第八章：材料非线性和几何非线性概述 结构力学分析的现实挑战在于材料的弹塑性行为和几何变形对平衡方程的显著影响。本章引入材料非线性的基本概念，如应力-应变关系（理想弹塑性、随动硬化等）。随后，侧重于几何非线性，特别是大变形效应，并解释为什么必须在变形后的构架（而非初始构架）上应用平衡方程，从而引出非线性方程的迭代求解思想。 第三部分：现代工程应用与前沿结构 第九章：薄壁结构与壳体理论基础 本章聚焦于工程中常见的薄壁构件（如飞机蒙皮、压力容器）。首先讨论薄膜理论和薄板理论，推导薄板的基本微分方程（如Kirchhoff-Love理论）。随后，介绍薄壳理论的基本假设，重点分析圆柱壳在轴向和环向载荷下的内力分布，以及壳体连接处的应力集中问题。 第十节：有限元方法（FEM）的核心概念与应用 本章作为深入学习有限元方法的导论，不再停留在刚度矩阵的推导，而是侧重于理念和选择。阐述变分原理、形状函数（插值函数）的选择对计算精度和稳定性的影响。重点讨论单元类型（如杆、梁、板单元）的选择原则、网格划分的质量控制，以及后处理中应力奇异性的辨识与处理。强调有限元结果的工程判断，而非盲目信任数值解。 第十一章：先进工程结构的特殊分析需求 本章探讨在特定行业中结构力学面临的新挑战。包括： 预应力结构分析：预应力引入对梁和索结构的影响，以及对裂缝控制的意义。 蠕变与松弛：在高温或长期荷载作用下混凝土和金属材料的时间依赖性变形分析。 疲劳与断裂力学入门：简要介绍结构寿命评估的概率基础，以及裂纹扩展的驱动力（如应力强度因子）。 附录：工程常用材料本构关系与计算工具箱基础 提供常用工程材料（钢材、混凝土、铝合金）的经典本构模型速查表，并简要介绍主流有限元软件（如ABAQUS/ANSYS/MSC.Nastran）在处理本教材所涉及的静力、屈曲和线性动力学问题时的基本输入要求和输出解读指南。 本书特色： 本书结构严谨，从经典理论的深刻理解出发，逐步过渡到现代计算工具的应用基础。每一个章节的推导都强调其背后的能量和变分原理，确保读者不仅学会“如何算”，更能理解“为什么这么算”。章节末尾均配有具有挑战性的工程实例分析，鼓励读者将理论知识应用于解决实际的复杂结构问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度恰到好处，它既涵盖了普通高等教育所需的力学基础知识，又没有过于偏重理论而忽略了实际应用。作者在阐述牛顿运动定律时，并没有停留在抽象的数学推导，而是结合了大量的实际案例，比如各种交通工具的运动、游乐设施的原理等等。这些案例非常贴近生活，让我能够清晰地理解理论知识在现实世界中的具体体现。 我特别喜欢的是书中对于“能量守恒”原理的讲解。作者没有简单地给出公式，而是从滑轮组提升重物、弹簧振子运动等多个角度，层层递进地揭示了能量是如何转化和守恒的。书中还穿插了一些历史故事，讲述了科学家们在发现和发展这些物理定律过程中的艰辛与智慧，这让我在学习知识的同时，也感受到了科学的魅力和人类探索精神的伟大。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是出乎我的意料，我原本以为它会像许多教科书一样，枯燥乏味，充斥着一大堆公式和理论。但读起来之后，我发现它不仅仅是一本教材，更像是一本引导我探索物理世界奥秘的启蒙书。作者在讲解概念时，总是能用非常生动形象的比喻，让我一下子就能抓住核心。比如，在解释惯性时，他不是直接抛出牛顿第一定律，而是描述了一个在光滑冰面上滑行的冰球，让读者自己去体会“保持运动状态”的本质。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学方式，让我受益匪浅。 而且，这本书的排版设计也非常人性化。每一章的开头都有一个引人入胜的“故事”，通常是某个有趣的物理现象或者历史事件，瞬间就能抓住我的注意力。接着，在讲解过程中，重要概念和公式都会用醒目的颜色标注出来，方便我复习和记忆。最让我惊喜的是，书的每一页底部都有一个小小的“思考题”，不是那种刁钻古怪的难题，而是引导我去思考生活中的一些现象，比如为什么秋千会越荡越高，或者为什么自行车不容易倒。这些问题让我觉得力学不再是遥不可及的科学，而是与我们的生活息息相关。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我留下的最深刻印象，在于它对物理直觉的培养。很多时候，我们在学习理论知识时，会陷入公式的海洋，反而忽略了对事物本质的理解。这本书在这方面做得非常好，它通过大量生动的例子，让你在不知不觉中就建立起对物理现象的直观认识。 比如，在讲解“圆周运动”时，作者没有一开始就纠结于向心力公式，而是通过描述一个甩水的手，或者在车里转弯的感受，来让你体会到“向外甩”的趋势，从而引出“需要一个力来维持运动”的结论，然后再引入向心力的概念。这种“由果溯因”或者“由现象到本质”的讲解方式，让我觉得力学不再是死的公式，而是鲜活的物理过程，极大地提升了我的学习兴趣和理解能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受就是它“接地气”。我之前学过的力学教材，很多时候都让我觉得像在跟抽象的符号打交道，很难将它们与现实世界联系起来。但这本书完全不同，它在讲解每一个概念的时候，都会引用非常贴近我们日常生活的例子。比如，讲到动量守恒时，会用台球碰撞来解释，讲到摩擦力时，会分析鞋底的纹路为什么能增加摩擦力。 而且，书中还包含了一些很有趣的“小实验”，虽然有些只是纸上谈兵，但它能激发我去思考为什么会这样。例如，它会问你，如果把一个硬币和一个羽毛放在真空管里一起掉落，它们会同时落地吗？读完书，我才真正理解了伽利略的那个著名思想实验的意义。这些细节的处理，让学习过程充满了乐趣，也让我对力学这门学科产生了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书在概念的引入上，我认为处理得非常出色。它不像有些教材那样，上来就抛出一堆公式，而是循序渐进地引导读者理解。例如，在介绍“力的概念”时，作者并没有直接给出力的定义，而是从“推”和“拉”这样最基本的动作入手，然后逐渐引申到力的三要素（大小、方向、作用点），以及力的效果。 在讲到“受力分析”时，书中提供了非常多的图示和实例，指导读者如何一步步地识别物体所受的力。特别是对于一些比较复杂的受力情况，比如在斜面上运动的物体，书中都给出了清晰的步骤和详细的解释，让我能够轻松掌握这个关键的分析方法。这些细节上的打磨，让这本书的学习门槛大大降低，对于像我这样刚接触力学或者觉得力学比较难学的学生来说，简直是福音。