前言本書是作者已有的兩本書的綜合節(jié)略版, 這兩本書分別是: 《靜力學(xué)》第13 版和《材料力學(xué)》第9版。本書介紹這兩個(gè)學(xué)科與工程領(lǐng)域密切相關(guān)的、常用的基本理論和應(yīng)用。特別強(qiáng)調(diào)滿足平衡和變形協(xié)調(diào)以及材料力學(xué)行為要求的重要性。
本書保留了未經(jīng)節(jié)略版本的特點(diǎn), 特別強(qiáng)調(diào)畫受力圖以及建立力學(xué)方程時(shí)合適坐標(biāo)系的選擇以及相關(guān)符號(hào)規(guī)則的重要性。全書提供了很多工程實(shí)際常用的機(jī)器元件與機(jī)構(gòu)構(gòu)件的分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用。
本版更新　　全新習(xí)題。這一版中的習(xí)題有65%為全新的。這些習(xí)題包括許多工程領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí), 增加了數(shù)值運(yùn)算類的習(xí)題, 因此可求得廣義上的解。
內(nèi)容修訂。教材的每一節(jié)都進(jìn)行了仔細(xì)的修訂。同時(shí), 在某些領(lǐng)域中, 為了更好地解釋相關(guān)概念, 本書對(duì)某些素材做了進(jìn)一步闡述。
全新及改版的例題。為了使學(xué)生更加清晰地理解相關(guān)概念, 本書修訂或強(qiáng)調(diào)了某些例題。在需要突出重要概念的部分, 引入了一些新的例題。
增加了部分基礎(chǔ)題。由于關(guān)鍵方程和答案已經(jīng)在教材后面給出, 基礎(chǔ)題也可作為例題的延伸。在本書部分章節(jié)增加了部分基礎(chǔ)題。
詳細(xì)解答。部分概念題給出了更詳細(xì)的解答, 為了更為清晰地理解過程, 增加了部分圖例。同時(shí), 對(duì)于一些比較復(fù)雜的習(xí)題, 在書后給出答案的同時(shí)也給出了相關(guān)解題線索。
全新圖片。全書通過許多新圖片或者升級(jí)的圖片來描述相關(guān)命題與實(shí)際應(yīng)用的相關(guān)性。這些圖片一般用于解釋相關(guān)原理如何應(yīng)用于實(shí)際以及材料在載荷作用下的表現(xiàn)。
特色鮮明　　除了上述更新的內(nèi)容以外, 本書還包含下列顯著特色。
組織和方法。每一章都由定義明確的節(jié)所組成, 包括特別主題的闡述、詳細(xì)解析的例題以及系列的課外作業(yè)。每一節(jié)的主題都用黑體字的小標(biāo)題標(biāo)出。這樣做的目的是在引入新的定義和概念時(shí)提供知識(shí)架構(gòu)方法, 便于讀者將來參考和復(fù)習(xí)。
章節(jié)目錄。每一章都以展示這一章內(nèi)容在廣泛領(lǐng)域應(yīng)用的圖片開頭。一章所列目錄力圖使讀者對(duì)于這一章的全部內(nèi)容有一個(gè)總體印象。
突出受力圖。在分析和求解問題時(shí), 正確畫出研究對(duì)象的受力圖至關(guān)重要, 因此全書都特別重視受力圖。尤其是在靜力學(xué)的有關(guān)章節(jié)中, 還對(duì)如何畫受力圖做了詳細(xì)的介紹。相關(guān)的課外作業(yè)題也有助于擴(kuò)展畫受力圖的能力。
分析過程。第1 章的最后介紹了分析任何力學(xué)問題的一般過程。這些步驟通常都與一些具體問題相關(guān)聯(lián), 其應(yīng)用遍布整本教材。這為讀者在應(yīng)用理論時(shí)提供了一種合乎邏輯的和有序的方法。通過這種分析步驟求解例題可說明方法的具體應(yīng)用。然而, 實(shí)際上, 當(dāng)讀者一旦熟悉了相關(guān)的原理并且建立起充分的信心和判斷力時(shí), 他們就會(huì)有自己的解題方法和過程。
要點(diǎn)。要點(diǎn)為每一節(jié)中最重要的概念所做的摘要和述評(píng), 同時(shí)重點(diǎn)突出應(yīng)用理論解決問題時(shí)應(yīng)該認(rèn)識(shí)和理解最關(guān)鍵內(nèi)容。
概念的理解。為了說明一些重要概念的特性和方程中相關(guān)項(xiàng)的物理含義, 通過利用遍布整本教材的圖片, 以一種簡潔的方式給出了理論應(yīng)用的實(shí)例。簡化方法的運(yùn)用不僅可以激勵(lì)讀者的興趣, 而且可以訓(xùn)練讀者更好地理解所列的實(shí)例, 更好地解決實(shí)際問題。
基礎(chǔ)題。這類習(xí)題通常放在一組例題的后面。這些題給讀者提供簡單應(yīng)用每一節(jié)中基本概念的機(jī)會(huì),同時(shí)也為他們?cè)诤竺媲蠼鈽?biāo)準(zhǔn)習(xí)題前的解題訓(xùn)練提供條件。由于關(guān)鍵方程和答案已經(jīng)在教材后面給出, 基礎(chǔ)題也可作為例題的延伸。此外對(duì)于復(fù)習(xí), 基礎(chǔ)題是給學(xué)生最好的備考練習(xí)題目。
概念題。這類習(xí)題通常安排在全書每一章的最后, 這類習(xí)題都與這章中的基本概念有關(guān)。這些分析和設(shè)計(jì)的習(xí)題力圖通過圖片中描述的實(shí)際生活情景, 激勵(lì)學(xué)生思考。當(dāng)讀者掌握了相關(guān)命題的某些專業(yè)知識(shí)后, 他們個(gè)人或者他們的團(tuán)隊(duì)將會(huì)工作得很好。
課外作業(yè)題。除了前面所提到基礎(chǔ)題和概念題外, 書中還包含了以下其他類型的習(xí)題:.總體分析與設(shè)計(jì)習(xí)題。書中的多數(shù)習(xí)題所描述的都是工程實(shí)際中所遇到的真實(shí)問題。某些習(xí)題源自于實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品。希望這一舉措一方面能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)工程力學(xué)的興趣, 另一方面能提供一種培養(yǎng)這種從物理描述到模型或符號(hào)描述的建立力學(xué)模型技能的方式。
全書中使用國際單位制(SI) 和英制(FPS) 單位的習(xí)題大約各占一半。除了一章末尾用于復(fù)習(xí)的習(xí)題隨機(jī)排列外, 我們?cè)噲D按照難度的增加編排某些習(xí)題。對(duì)于具有簡單編號(hào)的習(xí)題在書后均附有答案。而對(duì)于每四道題中有一道題的題號(hào)之前附有星號(hào)(. ) 的這些習(xí)題, 都沒有給出答案。
.計(jì)算機(jī)作業(yè)題。我們?cè)噲D編寫若干采用數(shù)值方法在臺(tái)式機(jī)或袖珍程序計(jì)算器上完成的習(xí)題。意圖是使學(xué)生應(yīng)用其他節(jié)省時(shí)間的數(shù)學(xué)分析方法, 將焦點(diǎn)集中在研究力學(xué)原理的應(yīng)用上面。
準(zhǔn)確性。除了本書作者外, 還有4 位對(duì)全書的課文和習(xí)題進(jìn)行了校對(duì), 他們是: 弗吉尼亞理工學(xué)院和弗吉尼亞州立大學(xué)的Scott Hendricks; 南佛羅里達(dá)大學(xué)的Karim Nohra; 勞雷爾技術(shù)一體化出版服務(wù)公司的Kurt Norlin,; 最后是從事實(shí)際工作的工程師Kai BengYap。
內(nèi)容安排　　全書分為兩部分, 包含了傳統(tǒng)的全部內(nèi)容。
靜力學(xué)。靜力學(xué)內(nèi)容安排了6 章。課文的第1 章為力學(xué)導(dǎo)論以及關(guān)于單位制的討論。第2 章介紹矢量的概念以及匯交力系的性質(zhì)。第3 章包括力系的一般性討論以及力系的簡化方法。第4 章研究剛體的平衡原理, 并且在第5 章將其應(yīng)用于解決包括桁架、框架以及機(jī)械平衡等方面的專門問題。關(guān)于重心、形心和慣性矩等命題在第6 章中討論。
材料力學(xué)。這一部分在教材中共有11 章。第7 章所討論的包括正應(yīng)力和切應(yīng)力的定義、軸向載荷作前言　�、跤脳U件中的正應(yīng)力、剪切引起的平均切應(yīng)力, 以及正應(yīng)變和切應(yīng)變的定義。第8 章討論了材料的某些重要力學(xué)性能。第9、10、11 和12 章分別研究軸向載荷、扭轉(zhuǎn)、彎曲和橫向剪切問題。第13 章在回顧前面幾章的基礎(chǔ)上給出了組合載荷作用下的應(yīng)力分析。第14 章提供了應(yīng)力與應(yīng)變變換的概念。為了進(jìn)一步鞏固以前學(xué)習(xí)的內(nèi)容, 第15 章介紹了通過許用應(yīng)力設(shè)計(jì)梁的方法。第16 章研究了計(jì)算梁撓度的不同方法, 包括確定超靜定問題支座反力的方法。第17 章介紹了壓桿穩(wěn)定問題。
書中有關(guān)高等問題的的章節(jié), 均以星號(hào)(. ) 標(biāo)出。如果課時(shí)允許, 這些內(nèi)容可引入課程教學(xué)。同時(shí), 這些內(nèi)容也可以作為其他相關(guān)課程中基本原理的參考, 或者作為某些特別課題的研究基礎(chǔ)。
安排材料力學(xué)內(nèi)容的不同方法。關(guān)于材料力學(xué)內(nèi)容各個(gè)命題, 根據(jù)老師們的教學(xué)取向, 可能有不同順序的安排。例如, 某些老師喜歡在討論軸向載荷、扭轉(zhuǎn)、彎曲和剪切的實(shí)際應(yīng)用之前, 首先從講授應(yīng)力應(yīng)變變換開始。這時(shí)可行的方法是, 先安排第7 章的應(yīng)力和應(yīng)變的概念以及第14 章的應(yīng)力應(yīng)變變換。第14章的討論以及相關(guān)例題已做出相關(guān)標(biāo)示, 以保證上述教學(xué)安排可以實(shí)施。而第8~13 章的安排仍然可以保持連續(xù)性。
習(xí)題。書中的數(shù)學(xué)習(xí)題描述了常見工程實(shí)際的真實(shí)情景。希望這種做法一方面能夠激勵(lì)學(xué)生研究問題的興趣; 另一方面能夠拓展他們將任意物理意義上的問題簡化為用模型或符號(hào)表示的、可以應(yīng)用基本原理的訓(xùn)練。
本書試圖按照難度排列習(xí)題的順序。對(duì)于每四道題中有一道題的題號(hào)之前附有星號(hào)(. ) 的這些習(xí)題沒有給出答案, 其他常規(guī)習(xí)題在書后都附有答案。讀者需要注意的是, 有的帶星號(hào)(. ) 的習(xí)題沒有公布答案。所有公布的答案都是3 位有效數(shù)字, 即使已知的材料性能數(shù)據(jù)精度較低也如此。這種簡單化的做法前后保持一致, 而且可以使學(xué)生的解答得到更好精度。所有習(xí)題的解答都經(jīng)過4 次獨(dú)立的驗(yàn)算以保證正確。
致謝　　多年以來, 我的同事們?cè)诮虒W(xué)過程中給本書提出了寶貴的意見和建議。他們具有建設(shè)性意見的鼓勵(lì)和希望都是非常有價(jià)值的, 希望他們能夠接受不具名的感謝。同時(shí)特別感謝靜力學(xué)和材料力學(xué)書稿的評(píng)審者們, 他們的建議為本書的不斷完善指出了方向。
在本書的寫作階段, 我要感謝多年以來一直擔(dān)任我寫作編輯的Rose Kernan 的幫助。在整理出版稿件時(shí), 感謝我的妻子Conny 和我的女兒Mary Ann 在校對(duì)和錄入方面的幫助。
同時(shí)感謝那些使用了上一版, 并對(duì)內(nèi)容方面做出積極建議的學(xué)生們; 也感謝將這些建議發(fā)e-mail 給我的老師們。
無論何時(shí), 我都將非常樂意收到您對(duì)本版的任何建議。
R. C. 希伯勒