《力学工程问题》引导读者学习力学、研究力学、欣赏力学、热爱力学。本书基于当代工程技术对力学的需求,介绍解决工程力学问题的主要方法和典型案例,为从事工程力学研究做必要准备。全书共15章,分为基本方法篇、动力学篇、固体力学篇、流体力学篇。基本方法篇介绍如何从系统科学高度审视工程中的力学问题,如何对力学问题进行定性研究、机理研究、数据研究,进而把握其内在规律。此后三篇选择我国学者在航天、航空、船舶、交通、建筑、电子、能源、武器等领域的11个工程力学研究案例,分别介绍如何将复杂力学问题进行简化,梳理研究思路,最终解决问题,满足工程设计、研制和运行需求。
《力学工程问题》是从力学到工程的导航之书,它为有志研究工程力学的读者提供探索之路。
《力学工程问题》又是贯穿工程科学思想之书,它从定性判断、机理认知、数据驱动等视角介绍破解复杂力学问题的方法。
《力学工程问题》是专著型教材,通过丰富的力学研究案例引导读者攀登工程科学高峰,实现认知水平的螺旋式上升。
《力学工程问题》又是教材型专著,以通俗易懂的方式介绍航天、航空、船舶、武器、建筑、交通、能源、电子等领域的力学进展,展望未来发展态势。
通读本书并坚持实践,读者将感受攻克复杂力学问题的愉悦,成长为推动和引领工程发展的力学家!
全书构思
根据著名力学家钱学森的观点,工程科学既是独立于基础科学和工程技术的科学分支,又是联系基础科学和工程技术的桥梁。工程科学家有别于科学家和工程师,主要致力于解决以下三类工程科学问题:第一,针对工程需求,经过科学研究来论证工程方案的可行性;第二,针对可行的工程方案,经过科学研究提出实现方案的最佳途径;第三,针对某个工程项目的失败或挫折,从科学角度指出其原因并提出补救措施。
图1 科学、技术、工程的关系
本书致力于引导读者基于工程科学思想去研究工程力学问题。其要义是:首先,站在超越具体问题的思维层次,从系统科学的角度去审视所研究的工程系统,厘清系统各部分的主要关联,认识力学问题在工程系统中的作用;然后,构思解决力学问题的研究方案;通过研究获得初步结果后,再回到该力学问题所处的系统中去,检验和改进结果;经过迭代,满足工程设计、研制和运行之需。因此,本书的整体逻辑是从系统思维出发,了解处理工程力学问题的主要方法,再到研究典型工程力学问题。全书包括基本方法篇、动力学篇、固体力学篇、流体力学篇。
图2 汽车系统的力学输入(红色)与力学输出(蓝色)
图3 “天问一号”火星探测器的外形优化设计流程
图4 基于模型的运载火箭研制系统工程流程
本书旨在引导读者了解工程技术中的力学问题,进而自觉地学习更加专门的力学知识。在具体内容的遴选和阐述上,试图通过图文并茂的案例来说明工程技术发展对力学的需求,帮助读者建立若干工程力学问题的基本概念,掌握相关研究方法的思路,感受解决力学问题对工程和技术的促进作用。根据教学经验,过于轻松的图文阅读难以激发读者的深入思考。因此,本书在介绍力学研究方法和问题解决方案时,采用力学理论与工程案例相结合的方式,激发读者动脑思考和动手推算。
目 录
精彩样章
作者简介
胡海岩,北京理工大学教授,中国科学院院士,发展中国家科学院院士,匈牙利科学院外籍院士;兼任中国科学院学部主席团成员、科学道德建设委员会主任,国务院学位委员会力学学科评议组召集人。曾任德国斯图加特大学洪堡基金研究员,南京航空航天大学教授、校长,北京理工大学校长,中国力学学会理事长,中国振动工程学会理事长等。
长期从事飞行器结构动力学与控制的人才培养和科学研究,获国家级教学成果奖一等奖,国家自然科学奖二等奖,国家科技进步奖二等奖;还荣获美国ASME Thomas Caughey Dynamics Medal、俄罗斯莫斯科大学名誉博士等。
作者团队
第1~4章:胡海岩(北京理工大学)
第5章: 乔栋、李翔宇(北京理工大学)
第6章: 翟婉明、罗俊(西南交通大学)
第7章: 李杰、陈建兵、任晓丹(同济大学)
第8章: 卢天健、赵振宇(南京航空航天大学)
第9章: 郭旭、孙直(大连理工大学)
第10章:方岱宁、陈彦飞、曲兆亮(北京理工大学)
第11章:冯雪、王禾翎(清华大学)
第12章:赵宁、田琳琳(南京航空航天大学)
第13章:王成、王树有(北京理工大学)
第14章:王本龙、刘筠乔(上海交通大学)
第15章:符松(清华大学)、任杰(北京理工大学)