Structural and Stress Analysis（结构分析与应力分析）

引用

Megson, T. H. G. (2019). Structural and Stress Analysis (4th ed.). Butterworth-Heinemann.

章节概要

第四版共二十一章，另有两个附录：截面性质表和梁弯曲的标准情形。Elsevier 称本书是对各类结构分析与应力分析的全面入门。它从静力学的基本原理讲起，然后讲法向力、剪力、弯矩和扭转。出版社的页面只给出章标题，所以下面各条依照标题和出版社的介绍。

第1—3章：Introduction（引论）；Principles of Statics（静力学原理）；Normal Force, Shear Force, Bending Moment and Torsion（法向力、剪力、弯矩与扭转）

开头几章介绍本学科，然后讲静力学原理；据出版社说，这样安排是为了让学生掌握基本概念和支配所有结构的平衡原理，以及计算机计算背后的原理。第3章接着讲构件中的内部作用：法向力、剪力、弯矩和扭转。

第4—6章：Analysis of Pin-Jointed Trusses（铰接桁架分析）；Cables（缆索）；Arches（拱）

三章讲结构形式：铰接桁架、缆索和拱。

第7—8章：Stress and Strain（应力与应变）；Properties of Engineering Materials（工程材料的性能）

先引入应力和应变，然后讲工程材料的性能。

第9—12章：Bending of Beams（梁的弯曲）；Shear of Beams（梁的剪切）；Torsion of Beams（梁的扭转）；Composite Beams（组合梁）

梁的应力分析，依次讲弯曲、剪切和扭转，并涉及组合梁。

第13—15章：Deflection of Beams（梁的挠度）；Complex Stress and Strain（复杂应力与应变）；Virtual Work and Energy Methods（虚功与能量法）

梁的挠度，然后是复杂应力与应变，再是虚功与能量法。

第16—17章：Analysis of Statically Indeterminate Structures（超静定结构分析）；Matrix Methods of Analysis（矩阵分析方法）

超静定结构，随后是矩阵分析方法。据出版社介绍，第四版更关注结构工程中的数字化趋势，包括较新的计算机分析方法，以及如何检查其输出以避免“黑箱”式工程。

第18—19章：Plastic Analysis of Beams and Frames（梁与刚架的塑性分析）；Yield Line Analysis of Slabs（板的屈服线分析）

梁与刚架的塑性分析，以及板的屈服线分析。出版社列出了关于刚架塑性分析、弯矩分布和倒塌机构位移计算的补充例题。

第20—21章：Influence Lines（影响线）；Structural Instability（结构失稳）

全书以影响线和结构失稳结束。

核心概念

第1—6章：静力学与静定结构

• 静力学原理：支配所有结构的平衡原理。
• 法向力、剪力、弯矩与扭转：第3章研究的内部作用。
• 桁架、缆索与拱：在第4章至第6章分析。

第7—15章：应力分析与能量法

• 应力与应变、复杂应力与应变：第7章引入，第14章再次讨论。
• 梁的弯曲、剪切与扭转：第9章至第11章的应力分析。
• 虚功与能量法：第15章。

第16—21章：超静定、塑性与失稳结构

• 矩阵方法：第17章，出版社强调对计算机输出的检查。
• 塑性分析与屈服线分析：第18章和第19章。
• 结构失稳：第21章。

评析

优点

• 一本书兼顾应力分析与结构分析。 同一册书从静力学、桁架和内部作用出发，经过应力、应变、梁和能量法，一直到超静定结构、矩阵方法、塑性分析和失稳。
• 例题与插图。 Elsevier 的主要特点列表中有大量例题、章末习题和丰富的插图。
• 包含静力学。 出版社称，本书引入静力学，使学生了解基本概念，并能理解支配所有结构的平衡原理。
• 关注计算机方法。 据 Elsevier，第四版包含较新的计算机分析方法以及不要盲目相信输出的提醒，并新增结构动力学和疲劳方面的内容，还补充了梁设计中符合欧洲规范的讨论。

局限

• 深度难以判断。 二十一章在一册书中涵盖两门学科，矩阵方法和失稳各只有一章。公开的页面没有小节标题，所以无法据此判断各章的深度。
• 新增主题在目录中看不到。 Elsevier 称本版增加了结构动力学和疲劳方面的内容，但章标题中没有出现这两者，因此从页面上无法知道它们在哪里。
• 地域取向。 Elsevier 把读者定为英国及欧洲、中东和非洲的一、二年级土木与结构工程专业学生，以及美国的专业人员；对欧洲规范的提及与欧洲的实践相关。
• 版本细节。 Elsevier 将第四版列为最新版，出版于2019年3月。

在课程中的定位

在土木与结构工程书单中，Megson 的书是把应力分析和结构分析合在一起的教材。Hibbeler 的 Structural Analysis 专注于桁架、梁和刚架的分析，直到矩阵方法和计算机方法，适合在学过材料力学之后的独立结构分析课程。Megson 适合想要一本同时包含材料力学内容的书的学生，其目录还涵盖塑性分析、屈服线分析和失稳。

要更容易的入门，J. E. Gordon 的 Structures: Or Why Things Don't Fall Down 和 Ji、Bell、Ellis 的 Understanding and Using Structural Concepts 用很少的数学讲述结构如何工作。更进一步，McGuire、Gallagher 和 Ziemian 的 Matrix Structural Analysis 更深入地讲刚度法，Chopra 的 Dynamics of Structures 则讲振动和地震分析。

如何使用本书

Elsevier 对读者的表述指向一、二年级土木与结构工程专业学生，以及复习结构分析与应力概念的专业人员。本书从静力学开始，所以可以在学位课程的早期使用。一个切实可行的读法如下：

• 核心： 静力学与内部作用的第1—3章，桁架、缆索和拱的第4—6章，然后是应力与梁的第7—13章。
• 接下来： 复杂应力与应变、虚功、超静定结构和矩阵方法的第14—17章。
• 选读： 第18章和第19章（塑性分析与屈服线分析）、第20章的影响线和第21章的失稳，视课程内容而定。
• 练习： 做章末习题，并在自己动手之前逐行跟着例题走一遍。