漫畫材料力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[日] 末益博誌 等 著，滕永紅 譯

圖書標籤:

• 漫畫
• 力學
• 材料力學
• 工程力學
• 教材
• 學習
• 應力
• 變形
• 結構
• 繪圖

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030346384

版次：31

商品編碼：12272371

包裝：平裝

叢書名： 歐姆社學習漫畫

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

頁數：232

正文語種：中文

內容簡介

《漫畫電氣數學》以輕鬆有趣、通俗易懂的漫畫及講解的方式講解瞭材料力學中相關知識，讓人們在看漫畫、聽故事的過程中就能學習材料力學的相關知識。材料力學是研究材料在各種外力作用下産生的應變、應力、強度、剛度、穩定和導緻各種材料破壞的極限。材料力學是所有工科學生必修的學科，是設計工作設施必須掌握的知識。我們日常使用的産品都是有各種材質做成的，如果不瞭解材料的性質而盲目設計，就會導緻産品強度不夠，不耐用，甚至還會有安全問題。我們如何纔能知道材料是否閤格呢？這就需要材料力學的知識。本書將用漫畫介紹如何判斷材料是否可用，以及材料的特質和其承受力的計算方法。以身邊的題材為基礎，介紹應著眼於哪一點，其中的復雜數學公式會用文字解釋，通俗易懂

目錄

序章活動室是共用房間！？

第1章 變形物體的力學
1 思考施加在物體上的力
靈活運用嚮量（載荷）
從反方嚮作用的力（反作用力）
牢牢地支撐著（支點）
1N與1kgf的大小
好像在滴溜溜地鏇轉（力矩）
迴憶蹺蹺闆（力矩的基礎知識）
2 思考物體的力平衡
試著自己畫一下吧（自由體圖）
這些都是平衡的！（力和力矩的平衡方程式）
三維問題和自由度
3 杆件受到的力
橡皮擦的例子（力和變形）
被按壓（壓縮力）
被拉伸（拉伸力）
彎麯（彎矩和剪力）
扭轉（扭矩）
4 物體受力會變形
靜定問題和超靜定問題
微小變形和有限變形
計算的詳細過程（超靜定問題）

第2章 應力
1 在物體內部也有作用力
用假想的菜刀切割！（內力和假想截麵）
2 如何來錶示內力
何謂應力？（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 應力是如何産生的
分解應力嚮量（正應力和剪應力）
莫爾應力圓
4 應力在整個麵上分布不均，會因位置的不同而發生變化
隻除以麵積不行！？（應力的求法）
利用△錶示應力的方法

第3章 應變和變形
1 如何錶示變形程度
何謂應變？（應變）
拉伸和壓縮時的長度和直徑（正應變）
錶示形狀的扭麯（剪應變）
2 由應變知變形
扭轉變形和剪應變的關係
彎麯變形和正應變的關係

第4章 材料的強度與力學性能
1 力和變形成正比
為瞭製作齣不易損壞的東西（材料的力學性能）
應力與應變成正比（鬍剋定律）
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）
材料特性的測定方法
2 材料的支撐力有極限
有極限（破斷）
是否能恢復原狀？（彈性區和塑性區）
設計的基準（屈服和強度）
3 具有柔韌性的材料和具有脆性的材料
柔韌性？脆性？（塑性材料和脆性材料）

第5章 應力的計算方法
1 思考杆件的拉伸、壓縮問題
拉伸載荷和正應力的關係、伸長量的計算
2 考慮杆件的扭轉問題
扭矩和剪應力的關係、扭轉角的計算
rdrd是什麼？（微麵積的錶示方法）
3 思考杆件的彎麯問題
彎矩和正應力的關係、麯率的計算

第6章 材料力學的應用
1 為瞭製造齣不易損壞的結構體
在損壞之前要明白（製造不易損壞結構體的步驟）
截麵為正方形的杆件的應力
跳躍、打鬧！？（衝擊力）
長凳木闆厚度的計算
2 不易變形也很重要
何謂剛度？（剛度）
想辦法使材料更結實（屈麯）
3 結構體在什麼情況下是安全的
要考慮不確定性（安全係數）
將事故防範於未然
附錄
希臘字母和讀法
國際單位製（SI）詞頭
各種截麵的截麵慣性矩和截麵係數
計算的詳細過程（超靜定梁）

《物理世界的精妙語言：結構、應力與變形的奧秘》 引言 在宏偉的建築、精巧的機械、甚至我們賴以生存的自然界中，無處不閃耀著物質的內在秩序和力量的交織。當我們仰望巍峨的摩天大樓，贊嘆其直插雲霄的雄姿；當我們驚嘆於飛機的翅膀如何在空中劃過一道優美的弧綫；當我們思考一座石橋如何能承載無數歲月的風雨，這些現象的背後，都隱藏著一套深刻而普適的物理規律。這本書，將帶領您走進一個關於“材料力學”的奇妙世界，一個用嚴謹的數學語言描繪物質在力的作用下如何錶現的學科。它不是關於繪畫技巧或漫畫創作的指南，而是關於理解支撐我們可見世界之下的無形力量，以及物質如何與之抗衡、適應甚至屈服的深刻洞察。 第一章：力與物質的初步對話——應力與應變 想象一下，你正用手捏住一根橡皮筋，然後用力拉伸。橡皮筋在你手中産生瞭“內應力”，這種力對抗著你的拉力，試圖將它恢復原狀。同時，橡皮筋的長度發生瞭“應變”，也就是形變。這就是材料力學最基本的概念：應力和應變。 應力，可以理解為物體內部單位麵積上所承受的力。它告訴我們，物質內部的每個微小部分是如何相互擠壓、拉扯或剪切的。我們將深入探討不同類型的應力：正應力（如拉伸或壓縮引起的垂直於截麵的力）和剪應力（如刀刃切割或螺栓連接時作用在平行截麵上的力）。每一種應力都對應著物質內部不同方嚮的受力狀態。 應變，則是物體在應力作用下發生的相對形變。它描述瞭物質幾何形狀的變化程度。我們同樣會區分正應變（長度的相對變化）和剪應變（角度的相對變化）。這兩種概念看似簡單，卻是分析復雜結構行為的基石。 理解瞭應力和應變，我們就能開始“聽懂”物質發齣的信號。當一個物體受力時，它內部的應力分布會如何？這種應力又會導緻怎樣的形變？這些問題，是材料力學探索的起點。 第二章：物質的內在性格——材料的力學性能 不同的材料，麵對同樣的力，錶現齣的行為截然不同。一根鉛絲會被輕易拉斷，而一根鋼筋卻能承受巨大的拉力。這種差異源於材料力學性能的不同。 我們將詳細介紹幾種關鍵的力學性能參數： 彈性模量 (Young's Modulus)：衡量材料抵抗拉伸或壓縮變形的能力。彈性模量越大，材料越“硬”，在相同應力下形變越小。 泊鬆比 (Poisson's Ratio)：描述材料在受拉伸或壓縮時，橫嚮應變與縱嚮應變之間的比例。想象一下拉伸橡皮筋，它會變窄，這就是泊鬆比在起作用。 屈服強度 (Yield Strength)：標誌著材料從彈性變形（卸載後能恢復原狀）進入塑性變形（卸載後會留下永久變形）的臨界應力。理解屈服強度對於結構的安全設計至關重要。 抗拉強度 (Ultimate Tensile Strength)：材料在拉伸過程中能承受的最大應力。超過此值，材料將開始齣現明顯的頸縮，直至斷裂。 斷裂韌性 (Fracture Toughness)：衡量材料在存在裂紋時抵抗進一步擴展的能力。這對於判斷材料在復雜工況下的安全性和壽命非常重要。 我們將通過應力-應變麯綫這一強大的工具，直觀地展示材料的力學性能。這條麯綫就像材料的“指紋”，記錄瞭它在受力過程中的“性格”變化，從彈性到塑性，再到最終的斷裂。 第三章：受力分析的武器庫——應力分析方法 要預測一個物體在受力後的行為，我們需要一套係統的方法來分析內部的應力分布。這就像外科醫生在手術前需要瞭解身體內部的結構一樣。 我們將會接觸到幾種基本的應力分析方法： 截麵法：這是最直觀的方法，通過“假想地”將物體切開，然後對截麵進行受力平衡分析，來確定截麵上的內力，進而計算應力。這是一種非常基礎但極其重要的方法，貫穿於整個材料力學課程。 微元法：當分析對象的幾何形狀或受力情況變得復雜時，我們會引入微元法。將物體分解成無窮小的微元體，對微元體進行受力分析，建立微小的平衡方程，從而推導齣更復雜的應力分布規律。 理論解與數值解：對於一些經典的、幾何形狀規則的受力問題，我們可以通過數學推導得到精確的“理論解”。而對於形狀不規則、邊界條件復雜的情況，我們則需要藉助“數值解”的方法，如有限元分析（FEM），來近似計算應力分布。雖然本書側重於理論基礎，但也會提及這些現代分析工具的雛形。 這些分析方法，如同工程師的工具箱，幫助我們理解並預測復雜結構在各種載荷下的內部響應。 第四章：結構中的常見受力模式——拉伸、壓縮、彎麯與扭轉 我們的世界充滿瞭各種各樣的受力情況，但大多數都可以歸結為幾種基本模式： 拉伸與壓縮：這是最簡單的情況，例如繩子被拉緊，或柱子承受重力。我們已經初步接觸瞭這些情況下的正應力。 剪切：如螺栓連接、鉚釘受力，或者液體流動産生的內部力。剪切應力會使物體發生平移變形。 彎麯：當一個梁受到垂直於其軸綫的力時，它會發生彎麯。梁的上部受壓，下部受拉，同時梁的內部還會産生剪應力。彎麯是結構工程中最常見的受力形式之一，也是材料力學中重點講解的部分。我們將深入分析彎麯應力和彎麯變形的計算方法。 扭轉：當一個軸類構件受到扭矩作用時，會發生扭轉。例如汽車的傳動軸。扭轉會導緻構件內部産生剪應力，並發生扭轉角變形。 理解這些基本受力模式，就如同掌握瞭觀察世界的基本視角。我們將學習如何計算每種模式下的應力分布和變形，為工程設計提供理論依據。 第五章：屈麯——結構穩定性的挑戰 當細長的壓杆受到壓縮力時，它可能不會僅僅是簡單地縮短，而是可能突然發生側嚮的大幅度彎麯，這種現象稱為屈麯。屈麯是一種典型的穩定性破壞，與材料本身的強度密切相關，但更多地與結構的幾何形狀和受力方式有關。 我們將探討導緻屈麯的關鍵因素，如壓杆的長細比、端部約束條件等。並介紹歐拉屈麯公式等經典理論，來預測壓杆的臨界屈麯載荷。理解屈麯現象，對於設計橋梁、高層建築、飛機機翼等受壓結構至關重要，避免發生災難性的失效。 第六章：疲勞與蠕變——時間的考驗 許多工程構件並非隻承受一次性的載荷，而是長期處於循環載荷或高溫環境下。這時，材料的疲勞和蠕變性能就變得尤為重要。 疲勞：即使在低於材料屈服強度的應力下，反復的循環載荷也可能導緻材料逐漸産生微裂紋，並最終斷裂。這種現象稱為疲勞。我們將分析疲勞裂紋的萌生、擴展過程，以及影響疲勞壽命的因素，如應力幅、應力比、錶麵狀態等。 蠕變：在恒定載荷和較高溫度下，材料會隨著時間的推移而緩慢變形，即使應力遠低於屈服強度。這就是蠕變。高溫下的 turbine 葉片、橋梁支撐等都需要考慮蠕變效應。我們將瞭解蠕變麯綫的形態，以及影響蠕變速率的因素。 這兩個概念展示瞭材料力學不僅僅關注瞬間的響應，更深入到時間維度，考察材料在長期服役條件下的行為。 第七章：組閤變形與應力狀態 在實際工程中，結構往往同時承受多種載荷，導緻復雜的組閤變形和多軸應力狀態。例如，一個受到彎矩和扭矩共同作用的軸，會同時産生彎麯應力和剪應力，形成復雜的應力狀態。 我們將學習如何將不同載荷産生的應力進行疊加，並引入廣義鬍剋定律，來描述材料在多軸應力作用下的變形。理解主應力和主應力平麵的概念，以及如何通過莫爾圓來分析和診斷復雜應力狀態，是解決工程實際問題的關鍵。 結論 《物理世界的精妙語言：結構、應力與變形的奧秘》是一本緻力於揭示物質內在規律的書籍。它通過嚴謹的理論推導和清晰的物理概念，帶領讀者深入理解材料在各種力學作用下的行為。從最基本的應力應變，到材料的內在性能，再到各種復雜的受力模式和長期服役下的挑戰，這本書提供瞭一個全麵而深刻的視角。它並非教授如何繪製圖像，而是賦予防識和理解我們周圍物理世界結構之美的能力，為未來的工程實踐和科學探索奠定堅實的基礎。掌握這些知識，你將能更深入地理解那些支撐我們現代文明的宏偉工程，以及我們周圍自然界中令人驚嘆的結構形態。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的特點，在於它對“結構穩定性”這一概念的深入剖析。它從歐拉公式的推導開始，細緻地展示瞭細長杆件在壓縮作用下失穩的臨界點。在這一部分，作者沒有采用快速的結論式陳述，而是通過空間幾何的視角，一步步引導讀者理解彎麯和屈麯的內在聯係。這種深入淺齣的論述方式，使得我對屈麯的理解達到瞭一個新的高度。書中對各種約束情況下的臨界載荷計算錶格和圖示非常詳盡，幾乎涵蓋瞭所有常見工程結構的要求。盡管全書從頭到尾都沒有涉及任何偏離嚴肅工程主題的元素，但其對復雜物理現象的解釋能力，卻達到瞭教科書的最高水準。它是一本實打實的力學教材，側重於理論的嚴密性和應用的普適性，讓讀者專注於如何精確地處理材料的力學響應問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當有意思，采用瞭一種略帶復古的插畫風格，色彩搭配上顯得既專業又不失活力。初次翻開，我本來以為這會是一本枯燥的教科書，但齣乎意料的是，它在內容編排上花瞭大量心思去引導讀者。開篇的章節並沒有急於拋齣復雜的公式，而是用一些非常生活化的例子來鋪墊材料力學的基本概念，比如橋梁的受力、或者甚至是一把椅子在不同載荷下的形變。作者似乎非常擅長將抽象的力學原理“翻譯”成讀者能夠理解的圖像語言。它沒有直接涉及任何關於“漫畫材料力學”的特定內容，但它構建瞭一個非常紮實的基礎框架，讓人在理解如何分析結構受力時，感覺就像在閱讀一本精美的技術圖冊。書中對不同材料特性的描述，特彆是那些關於應力-應變麯綫的講解，配有清晰的圖示，即便是初學者也能很快把握住核心要點。這種循序漸進的引導方式，讓人覺得學習過程並非是啃硬骨頭，而更像是在探索一個精密機械的內在邏輯。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常專業，用詞準確，邏輯性極強。它在講解材料的本構關係時，對於各種假設和適用範圍的界定非常清晰，沒有留下任何模糊地帶。我注意到它在介紹梁的撓度和應力計算時，引入瞭一些非常實用的近似方法，並且詳盡地說明瞭這些近似在工程實際中的有效性邊界。這本書的價值在於它提供瞭一個無懈可擊的分析框架，它像一把尺子，讓你能夠精確地衡量和預測結構在各種載荷下的反應。閱讀過程中，我完全沒有在尋找任何與“漫畫”或“視覺敘事”相關的元素，它完全沉浸在嚴謹的工程科學領域內。書中的插圖，雖然都是標準的工程剖視圖和力綫圖，但它們的繪製質量非常高，注釋精準，對於快速定位關鍵信息幫助極大。整體感覺，這是一部可以被反復查閱的、關於基礎力學原理的優秀參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版布局是我非常欣賞的一點。它不像一些傳統教材那樣，把大段的文字和密集的公式堆砌在一起，而是巧妙地利用瞭大量的空白區域和圖錶。在討論到材料的疲勞和斷裂問題時，它不僅僅給齣瞭理論解釋，還穿插瞭一些曆史案例的簡要迴顧，這讓原本冰冷的力學知識變得有血有肉起來。例如，在講解如何通過優化截麵來提高結構承載力時，書中通過一係列精細的剖麵圖對比，直觀地展示瞭不同幾何形狀帶來的力學優勢。雖然我非常期待看到某些特定的“漫畫”形式的解析（這與書名可能産生的聯想有關），但這本書提供的，更多是一種嚴謹但又高度視覺化的工程分析工具。閱讀起來，體驗非常流暢，每一個知識點之間過渡自然，完全沒有那種生硬的“章節跳轉感”。它更像是一本為工程師準備的工具手冊，強調的是“如何應用”而非僅僅“是什麼”。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在處理復雜數學推導時采取瞭一種非常謹慎的態度。它似乎更傾嚮於讓讀者先建立起物理圖像，然後再逐步引入必要的數學工具。這對於我這種不是專攻理論力學的讀者來說，無疑是一個巨大的福音。例如，在涉及彈性力學基礎的部分，書中通過一係列精美的二維模型圖，展示瞭各種邊界條件下的應力集中現象，那畫麵感極強，幾乎不需要太多的文字輔助就能理解問題所在。它沒有直接將內容與任何流行文化或繪畫技巧聯係起來，而是專注於將經典的材料力學知識點，以一種極其清晰和結構化的方式呈現齣來。如果說有什麼遺憾，那就是對於某些高級的主題，比如非綫性材料行為的探討，篇幅稍顯不足，但作為一本入門或中級參考書，它的深度是令人滿意的。它成功地將看似深奧的工程原理，轉化為一係列可供觀察和操作的“模型”。