理论力学教程/高等院校精品教材系列 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《理论力学教程/高等院校精品教材系列》根据教育部高等学校力学基础课程教学指导分委员会制定的“理论力学课程教学基本要求（A类）”编写，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材和北京高等教育精品教材，也是国家精品课程的配套教材。
　　《理论力学教程/高等院校精品教材系列》共分为三篇：第一篇为运动学，包括运动学基础、刚体的平面运动、复合运动；第二篇为静力学，包括静力学基本概念、力系的简化、力系的平衡；第三篇为动力学，包括动力学基础、动能定理、动量原理（含碰撞）、达朗贝尔原理、虚位移原理、动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程。《理论力学教程/高等院校精品教材系列》共配有607道题（大部分是作者编写的新题），其中例题136道、思考题155道和习题316道。另外，还附有北京理工大学2010～2013年攻读硕士学位研究生入学考试“理论力学”试题。

目录

绪论
第一篇 运动学
第1章 运动学基础
1.1 约束及其分类
1.2 刚体运动的分类
1.3 机构、广义坐标与自由度
1.4 点的一般运动及其描述方法
1.5 刚体的基本运动及其描述方法
思考题
习题
第2章 刚体的平面运动
2.1 刚体平面运动研究的简化和运动方程
2.2 平面运动刚体的角速度和角加速度
2.3 平面图形运动的位移定理
2.4 用速度瞬心法求平面图形上点的速度
2.5 平面图形上两点的速度关系
2.6 平面图形上两点的加速度关系
思考题
习题
第3章 复合运动
3.1 绝对运动、相对运动与牵连运动
3.2 变矢量的绝对导数与相对导数的关系
3.3 点的速度合成定理
3.4 点的加速度合成定理
3.5 平面运动刚体的复合运动
思考题
习题

第二篇 静力学
第4章 静力学基本概念
4.1 力和力偶
4.2 力系的主矢和力系对某点的主矩
4.3 力系平衡的基本公理
4.4 力系等效的基本性质
4.5 约束和约束力
4.6 物体的受力分析和受力图
思考题
习题
第5章 力系的简化
5.1 力的平移定理
5.2 一般力系向某点的简化
5.3 一般力系的最简形式
5.4 特殊力系的简化
思考题
习题
第6章 力系的平衡
6.1 力系的平衡条件及其平衡方程
6.2 桁架的内力计算
6.3 考虑摩擦的平衡问题
思考题
习题

第三篇 动力学
第7章 动力学基础
7.1 惯性参考系中的质点动力学
7.2 非惯性参考系中的质点动力学
7.3 质点系质量分布的特征量
思考题
习题
第8章 动能定理
8.1 动能
8.2 力的功
8.3 势力场和势能
8.4 动能定理
8.5 机械能守恒定律
思考题
习题
第9章 动量原理
9.1 质点系的动量和动量矩
9.2 质点系的动量定理和动量守恒定律
9.3 质点系的质心运动定理
9.4 质点系对固定点的动量矩定理
9.5 质点系对动点的动量矩定理
9.6 质点系的动量矩守恒定律
9.7 动量原理在碰撞问题中的应用
9.8 关于动力学的三个基本定理
思考题
习题
第10章 达朗贝尔原理
10.1 达朗贝尔惯性力与质点的达朗贝尔原理
10.2 质点系的达朗贝尔原理
10.3 质点系达朗贝尔惯性力系的简化
10.4 动静法的应用举例
10.5 定轴转动刚体的轴承附加动约束力
思考题
习题
第11章 虚位移原理
11.1 约束方程及其分类
11.2 虚位移
11.3 虚功
11.4 虚位移原理及其应用
11.5 通过广义力研究质点系的平衡问题
11.6 关于虚位移原理与静力学平衡条件求解平衡问题的对比
思考题
习题
第12章 动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程
12.1 动力学普遍方程
12.2 第二类拉格朗日方程
12.3 第二类拉格朗日方程的首次积分
思考题
习题

附录A 北京理工大学2010～2013年攻读硕士学位研究生入学考试
“理论力学”试题
附录B 简单均质几何体的质心、转动惯量和惯性矩
习题参考答案
附录A参考答案
参考文献

好的，以下是一份针对假设性的、不包含《理论力学教程/高等院校精品教材系列》内容的图书简介。这份简介将围绕另一本不同主题的教材展开，力求详实且自然。 --- 《现代计算材料科学导论：从原子尺度到宏观性能预测》 图书简介 在二十一世纪的工程与物理研究领域，对材料行为的理解已不再满足于传统的实验观察与经验公式。随着计算能力的指数级增长和先进算法的不断涌现，计算材料科学已经成为连接基础物理、化学与实际工程应用的关键桥梁。本书，《现代计算材料科学导论：从原子尺度到宏观性能预测》，旨在为高年级本科生、研究生以及希望跨界学习的科研人员，提供一个系统、深入且面向实践的计算材料科学全景图。 本书严格聚焦于计算方法论本身，其核心目标是阐明如何利用第一性原理、分子模拟和连续介质力学模型，精确预测材料的结构、动力学、热力学性质乃至其在复杂载荷下的宏观响应。我们明确不涉及与经典牛顿力学（如质点、刚体、拉格朗日/哈密顿力学等传统主题）相关的任何基础或高级理论。 第一部分：微观尺度的计算基石 (量子与统计力学基础) 本部分是整个计算框架的基石，重点介绍驱动原子尺度模拟的物理方程和数值实现。 第一章：量子力学的计算表述 本章深入探讨了电子结构计算的理论基础，但侧重于其在材料科学中的应用，而非基础数学推导。我们将详述薛定谔方程的数值求解方法，特别是针对周期性晶体结构和缺陷体系。重点内容包括： 密度泛函理论 (DFT) 综述： 详细阐述 Kohn-Sham 方程、交换关联泛函的选择（LDA, GGA, meta-GGA）及其对能量、晶格常数和电子带结构的准确性影响。书中将包含如何使用真实势（Pseudopotentials）和平面波基组的实际操作考量。 波函数方法（HF, MP2, CCSD(T)）： 介绍这些高精度方法在描述化学键合和激发态性质时的适用性和计算成本权衡。 周期性边界条件与布里渊区积分： 阐明如何利用晶格对称性高效计算导带和价带的电子态。 第二章：分子动力学模拟的理论与实践 本章将从统计力学角度出发，构建原子间相互作用的桥梁。 力场（Force Fields）的构建与选择： 深入分析各种经验/半经验势（如 Lennard-Jones, 嵌入式原子法 EAM, 刚性/柔性势）的物理意义、参数化过程以及局限性。 集成算法： 详述Verlet算法及其变体（如速度Verlet）在精确积分运动方程中的优势。着重讨论如何处理约束条件（如SHAKE算法）。 热力学系综的实现： 详细解释NPT, NVT, NVE 系综的控制方法（如Nosé-Hoover热浴和Parrinello-Rahman压力耦合器），以及如何从模拟轨迹中提取热力学平均量。 第二部分：介观与宏观尺度的连接 (多尺度建模) 成功预测宏观性能要求将微观信息映射到更大的时间与空间尺度。本部分专注于连接不同尺度的技术。 第三章：介观尺度模拟方法 本章关注时间尺度跨越皮秒到微秒范围的现象，如扩散、相变和晶界迁移。 蒙特卡洛（MC）方法： 介绍 Metropolis 算法在平衡态采样的应用，以及如何处理复杂构象空间。 粗粒化模型 (Coarse-Graining)： 阐述如何通过信息论或能量映射方法，将原子级细节抽象为少数几个“超级原子”或粒子，以模拟聚合物链折叠或胶体聚集。 反应性分子动力学 (ReaxFF)： 专门讨论化学键动态变化过程的模拟，例如燃烧反应或材料的断裂前兆。 第四章：连续介质模型的引入与耦合 当特征长度远大于原子间距时，描述材料行为需回归到场论。本章将引入经典的弹性、塑性和粘性理论的计算框架，但其重点是如何将这些框架与微观数据耦合。 有限元方法 (FEM) 基础： 介绍单元选择、形函数（Shape Functions）的构造以及刚度矩阵的组装。强调求解大规模线性方程组的迭代方法。 本构关系的微观输入： 阐释如何利用 DFT 计算的弹性常数矩阵、或者 MD 模拟得到的应力-应变曲线，作为 FEM 模型的本构模型参数（例如，如何从 MD 中提取粘弹性响应）。 耦合策略： 讨论“自下而上”与“自上而下”的建模流程，以及原子尺度模拟结果如何校准和验证连续介质模型的失效准则。 第三部分：特定材料体系的计算案例研究 本部分通过具体的应用案例，展示前述方法的集成应用。 第五章：合金与界面工程的计算模拟 聚焦于金属和陶瓷材料中的微观结构演化。 晶界与位错动力学： 利用分子动力学研究不同取向的晶界能、迁移率以及位错线的动力学行为。 析出相的成核与生长： 使用相场法（Phase-Field）结合热力学驱动力（由DFT提供）来模拟合金凝固过程中的微观组织演化。 第六章：软物质与复合材料的性能预测 本书最后探讨了复杂结构材料的建模挑战。 聚合物的玻璃化转变： 利用MD模拟研究聚合物链段的自由体积和动力学限制，精确预测 $T_g$。 纳米复合材料的有效介质理论： 如何结合界面相互作用（通过QM/MM方法初步探讨）来预测填料对基体复合材料的力学增强效应。 结论与展望 《现代计算材料科学导论》致力于培养读者将抽象的物理理论转化为可执行的计算代码和可解释的材料性能预测的能力。本书的读者将掌握从第一性原理到有限元分析的全套工具链，为解决当前材料科学领域的重大挑战奠定坚实的计算基础。本书的侧重点始终是方法的精确性、效率的优化以及跨尺度的信息传递，内容专注于现代计算科学前沿，与经典力学课程的知识体系完全独立。 --- 关键词：DFT, 分子动力学, 有限元, 多尺度模拟, 密度泛函理论, 力场, 电子结构