本書旨在引導(dǎo)讀者了解當(dāng)代工程發(fā)展對力學(xué)的強(qiáng)烈需求、力學(xué)發(fā)展應(yīng)解決的工程問題,進(jìn)而為從事工程力學(xué)研究做必要的準(zhǔn)備。全書包括基本方法篇,動(dòng)力學(xué)篇,固體力學(xué)篇,流體力學(xué)篇。在基本方法篇,主要介紹如何從系統(tǒng)科學(xué)角度審視與力學(xué)相關(guān)的工程問題,如何對工程力學(xué)問題進(jìn)行定性研究、機(jī)理研究、數(shù)據(jù)研究,把握工程力學(xué)問題的內(nèi)在規(guī)律。在此后幾篇,選擇了我國學(xué)者在航空航天、船舶推進(jìn)、高速鐵路、高層建筑、柔性電子、風(fēng)力發(fā)電、武器戰(zhàn)斗部等工程領(lǐng)域的11個(gè)力學(xué)研究案例,分別介紹如何將復(fù)雜的工程力學(xué)問題進(jìn)行簡化,梳理研究思路,最終解決問題,滿足工程設(shè)計(jì)、研制和運(yùn)行需求。
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1981年,畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)專業(yè),獲理學(xué)學(xué)士;
1984年,畢業(yè)畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)固體力學(xué)專業(yè),獲工學(xué)碩士;
1988年,畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)固體力學(xué)專業(yè),獲工學(xué)博士。1988~2007,南京航空航天大學(xué)講師,副教授,教授,副校長,校長;
1992~1994,德國Stuttgart大學(xué)洪堡基金研究員;
1996~1997,美國Duke大學(xué)訪問教授;
2007~2017,北京理工大學(xué)教授,校長;
2018~迄今,北京理工大學(xué)教授,校學(xué)術(shù)委員會主任。力學(xué)專業(yè),動(dòng)力學(xué)與控制方向作為第一作者發(fā)表論文77篇,作為通訊作者發(fā)表論文282篇;其中,被SCI收錄論文235篇,被EI收錄322篇;被他人引用超過1.7萬次。代表性論文如下:
1. Hu HY, Dowell EH, Virgin LN. Resonances of a Harmonically Forced Duffing Oscillator with Time Delay State Feedback, Nonlinear Dynamics, 1998, 15: 311-327; 他引230次。
2. Wang L.F., Hu HY. (2005), Flexural Wave Propagation in Single-Walled Carbon Nanotubes, Physical Review B, 2005, 71: 195412.1-7;他引575次。
3. Du ML, Wang ZH, Hu HY. Measuring Memory with the Order of Fractional Derivative, Scientific Reports, 2013, 3: 3431;他引392次。國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)委員會委員,中國科學(xué)院學(xué)學(xué)部主席團(tuán)成員,學(xué)部科學(xué)道德建設(shè)委員會主任,國務(wù)院學(xué)位委員會力學(xué)學(xué)科評議組召集人,中國力學(xué)學(xué)會監(jiān)事長。
本書三級目錄篇幅太長,詳見書稿。
一、基本方法篇
第1章 工程研究的系統(tǒng)思維 1
1.1 科學(xué)、技術(shù)、工程 1
1.2 系統(tǒng)科學(xué) 6
1.3 工程系統(tǒng) 7
1.4 系統(tǒng)工程 12
1.5 基于模型的系統(tǒng)工程 14
1.6 思考題 17
拓展閱讀文獻(xiàn) 17
第2章 工程力學(xué)的定性研究 19
2.1 因果分析 19
2.2 量綱分析 23
2.3 相似分析 32
2.4 對稱性分析 36
2.5 思考題 46
拓展閱讀文獻(xiàn) 47
第3章 工程力學(xué)的機(jī)理研究 49
3.1 穩(wěn)定性分析 49
3.2 非線性分析 65
3.3 多尺度分析 82
3.4 耦合分析 93
3.5 延遲分析 112
3.6 不確定性分析 118
拓展閱讀文獻(xiàn) 130
第4章 工程力學(xué)的數(shù)據(jù)研究 131
4.1 數(shù)據(jù)采集 131
4.2 數(shù)據(jù)分析 135
4.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模 147
4.4 思考題 158
參考文獻(xiàn) 158
二、動(dòng)力學(xué)篇
第5章 嫦娥二號拓展任務(wù)的飛行軌道設(shè)計(jì) 159
5.1 研究背景 159
5.2 對飛往日地Lagrange點(diǎn)的認(rèn)識 160
5.3 從繞月軌道至日地L2點(diǎn)的轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì) 165
5.4 再次拓展任務(wù)分析 170
5.5 飛越探測小行星的軌道設(shè)計(jì) 174
5.6 問題與展望 177
5.7 思考題 178
拓展閱讀文獻(xiàn) 179
第6章 高速鐵路的動(dòng)力學(xué)選線設(shè)計(jì) 181
6.1 研究背景 181
6.2 對車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識 183
6.3 高速鐵路線路平縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 194
6.4 高速鐵路動(dòng)力學(xué)選線設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐 196
6.5 問題與展望 201
6.6 思考題 202
拓展閱讀文獻(xiàn) 202
第7章 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震整體可靠性預(yù)報(bào) 203
7.1 研究背景 203
7.2 對高層建筑結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的認(rèn)識 204
7.3 高層建筑結(jié)構(gòu)的線性地震響應(yīng) 206
7.4 高層建筑結(jié)構(gòu)的非線性地震響應(yīng)與整體可靠性 214
7.5 問題與展望 223
7.6 思考題 223
拓展閱讀文獻(xiàn) 224
三、固體力學(xué)篇
第8章 裝備結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì) 225
8.1 研究背景 225
8.2 對結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的認(rèn)識 227
8.3 輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)設(shè)計(jì) 231
8.4 輕巧承力功能一體超結(jié)構(gòu)研究 239
8.5 問題與展望 245
8.6 思考題 246
拓展閱讀文獻(xiàn) 246
第9章 大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的主傳力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 247
9.1 研究背景 247
9.2 對主傳力結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的認(rèn)識 248
9.3 空間桁架型主傳力結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 250
9.4 連續(xù)體型主傳力結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 257
9.5 問題與展望 264
9.6思考題 265
拓展閱讀文獻(xiàn) 266
第10章 基于高溫復(fù)合材料的空天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 267
10.1 研究背景 267
10.2 對高溫復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)的認(rèn)識 268
10.3 高溫復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)方法 272
10.4 工程實(shí)踐-火箭用發(fā)動(dòng)機(jī)噴管結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)與評價(jià) 283
10.5 問題與展望 287
10.6 思考題 287
拓展閱讀文獻(xiàn) 288
第11章 柔性電子器件的結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì) 289
11.1 研究背景 289
11.2 對電子器件結(jié)構(gòu)柔性化的認(rèn)識 290
11.3 結(jié)構(gòu)柔性化設(shè)計(jì) 291
11.4 問題與展望 308
11.5 思考題 309
拓展閱讀文獻(xiàn) 310
四、流體力學(xué)篇
第12章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì) 311
12.1 研究背景 311
12.2 對風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)的認(rèn)識 312
12.3 風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法 317
12.4 風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐 327
12.5 問題與展望 331
12.6 思考題 332
拓展閱讀文獻(xiàn) 332
第13章 武器戰(zhàn)斗部的聚能射流效應(yīng)設(shè)計(jì) 333
13.1 研究背景 333
13.2 對聚能射流效應(yīng)的認(rèn)識 334
13.3 聚能射流及其破甲的近似理論 338
13.4 聚能射流效應(yīng)設(shè)計(jì)方法 343
13.5 反坦克火箭彈的聚能射流戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì) 347
13.6 問題與展望 350
13.7思考題 351
拓展閱讀文獻(xiàn) 351
第14章 船舶螺旋槳的空泡流預(yù)報(bào) 353
14.1 研究背景 353
14.2 對螺旋槳空泡流的認(rèn)識 354
14.3 螺旋槳空泡流建模和分析 357
14.4 螺旋槳空泡流模擬及其應(yīng)用 362
14.5 螺旋槳的梢渦空泡噪聲預(yù)報(bào) 368
14.6 問題與展望 371
14.7 思考題 373
拓展閱讀文獻(xiàn) 373
第15章 高超聲速飛行的流動(dòng)失穩(wěn)和轉(zhuǎn)捩預(yù)報(bào) 375
15.1 研究背景 375
15.2 對流動(dòng)失穩(wěn)及轉(zhuǎn)捩的認(rèn)識 376
15.3 流動(dòng)穩(wěn)定性分析與案例 381
15.4 高超聲速邊界層流動(dòng)轉(zhuǎn)捩的數(shù)值預(yù)報(bào) 386
15.6 問題與展望 394
15.6 思考題 395
拓展閱讀文獻(xiàn) 395