前言本書(shū)是作者已有的兩本書(shū)的綜合節(jié)略版, 這兩本書(shū)分別是: 《靜力學(xué)》第13 版和《材料力學(xué)》第9版。本書(shū)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(shū)保留了未經(jīng)節(jié)略版本的特點(diǎn), 特別強(qiáng)調(diào)畫(huà)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(shū)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(lèi)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(shū)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(shū)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(shū)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(guò)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(shū)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(shū)通過(guò)許多新圖片或者升級(jí)的圖片來(lái)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(shū)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(lái)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(kāi)頭。一章所列目錄力圖使讀者對(duì)于這一章的全部?jī)?nèi)容有一個(gè)總體印象。
突出受力圖。在分析和求解問(wèn)題時(shí), 正確畫(huà)出研究對(duì)象的受力圖至關(guān)重要, 因此全書(shū)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(huà)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(huà)受力圖的能力。
分析過(guò)程。第1 章的最后介紹了分析任何力學(xué)問(wèn)題的一般過(guò)程。這些步驟通常都與一些具體問(wèn)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(guò)這種分析步驟求解例題可說(shuō)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(guò)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(wèn)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(shuō)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(guò)利用遍布整本教材的圖片, 以一種簡(jiǎn)潔的方式給出了理論應(yīng)用的實(shí)例。簡(jiǎn)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(wèn)題。
基礎(chǔ)題。這類(lèi)習(xí)題通常放在一組例題的后面。這些題給讀者提供簡(jiǎn)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(lèi)習(xí)題通常安排在全書(shū)每一章的最后, 這類(lèi)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(guò)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(zhuān)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(shū)中還包含了以下其他類(lèi)型的習(xí)題:.總體分析與設(shè)計(jì)習(xí)題。書(shū)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(wèn)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(shū)中使用國(guó)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(jiǎn)單編號(hào)的習(xí)題在書(shū)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(méi)有給出答案。
.計(jì)算機(jī)作業(yè)題。我們?cè)噲D編寫(xiě)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(shū)作者外, 還有4 位對(duì)全書(shū)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(shū)分為兩部分, 包含了傳統(tǒng)的全部?jī)?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(jiǎn)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(zhuān)門(mén)問(wèn)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　　Ⅴ用桿件中的正應(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(wèn)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(guò)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(wèn)題支座反力的方法。第17 章介紹了壓桿穩(wěn)定問(wèn)題。
書(shū)中有關(guān)高等問(wèn)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(kāi)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(shū)中的數(shù)學(xué)習(xí)題描述了常見(jiàn)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(wèn)題的興趣; 另一方面能夠拓展他們將任意物理意義上的問(wèn)題簡(jiǎn)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(shū)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(méi)有給出答案, 其他常規(guī)習(xí)題在書(shū)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(méi)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(jiǎn)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(guò)4 次獨(dú)立的驗(yàn)算以保證正確。
致謝　　多年以來(lái), 我的同事們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中給本書(shū)提出了寶貴的意見(jiàn)和建議。他們具有建設(shè)性意見(jiàn)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(shū)稿的評(píng)審者們, 他們的建議為本書(shū)的不斷完善指出了方向。
在本書(shū)的寫(xiě)作階段, 我要感謝多年以來(lái)一直擔(dān)任我寫(xiě)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(wú)論何時(shí), 我都將非常樂(lè)意收到您對(duì)本版的任何建議。
R. C. 希伯勒