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上海交通大学工程力学系刘延柱教授编著的《高等动力学》2001年1月由高等教育出版社作为“面向21世纪课程教材”和“普通高等教育‘九五’国家级重点教材”出版。该书为理论力学的续篇,在力学系统的建摸和分析方面有所补充和提高,涉及分析力学、运动稳定性、刚体动力学、航天器轨道和姿态动力学、多体系统动力学5个分支学科的基础知识。《高等动力学》一书具有下述特点。
首先是内容精炼。作为工程力学专业本科生动力学基础教材,该书仅用200余页篇幅简明扼要地叙述了动力学中应用最广泛、对学生今后发展最重要的内容。这些内容包括动力学的运动学基础如刚体转动和多体系统运动描述,动力学建摸的主要方法如完整和非完整系统的运动方程、变分原理、多体系统建摸的相对和绝对坐标方法等,动态系统基本分析方法如积分降阶、相平面方法、稳定性分析等。
其次是叙述通俗。通常“高等……”都是一门学科的入门知识,“高等动力学”也仅是现代动力学的基础,必须通俗易懂。该书在可接受性方面作了有益的尝试。例如,在分析力学基础一章中回避了某些基本概念的深入讨论,而仅是列出相关文献;将非完整约束局限于常见的线性非完整约束。又例如,在运动稳定性基础一章中,从几何观点对李雅普诺夫定理作了直观的证明,对开尔文-泰特-切塔耶夫定理仅验证2自由度的特殊情形。
第三,注重动力学应用的介绍。该书主要通过例题和习题反映动力学的工程应用。除理论力学中常见的典型机构外,例题包括电容式话筒、磁悬浮车厢、万向联轴节、船舶消摆器、轴对称旋转炮弹、绳系卫星、天平动刚体卫星、自旋卫星、操作机械人、带太阳帆板航天器等工程系统。此外,该书还涉及腾空人体的刚体和多体模型。这些内容不仅能生动具体地说明动力学在现代工程技术中的广泛应用,还能调动学生学习本门课程的积极性。
最后,该书在结构组织方面作了特别细致的考虑。既考虑了不同课程的衔接,也考虑了本课程前后内容的呼应。由于工程力学专业开设有振动力学课程,该书没有包括线性和非线性振动的内容。多数理论力学课程中已经涉及分析力学的初步知识,该书将分析力学基础分为两章叙述,使得具有分析力学初步知识的学生可以直接学习第二章。关于分析力学前两章中介绍的建摸方法在刚体动力学、航天器动力学和多体系统动力学中有系统地应用。第三章的运动稳定性基础也应用于刚体动力学和航天器动力学。
我们认为,《高等动力学》一书反映了作者长期在动力学领域科研和教学的经验,教学体系、文字表述及例习题组织等方面都经过仔细推敲,是部优秀的教材。不仅可供工程力学专业的本科生课程使用,也可供对力学知识有较高要求的机械、航空等工科专业的研究生课程使用。
发表于:力学与实践, 2001, 23(4): 78
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