Strength of Materials


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History of Strength of Materials


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Strength of materials is that branch of engineering concerned with the deformation and disruption of solids when forces other than changes in position or equilibrium are acting upon them. The development of our understanding of the strength of materials has enabled engineers to establish the forces which can safely be imposed on structure or components, or to choose materials appropriate to the necessary dimensions of structures and components which have to withstand given loads without suffering effects deleterious to their proper functioning. This excellent historical survey of the strength of materials with many references to the theories of elasticity and structures is based on an extensive series of lectures delivered by the author at Stanford University, Palo Alto, California. Timoshenko explores the early roots of the discipline from the great monuments and pyramids of ancient Egypt through the temples, roads, and fortifications of ancient Greece and Rome. The author fixes the formal beginning of the modern science of the strength of materials with the publications of Galileo's book, "Two Sciences," and traces the rise and development as well as industrial and commercial applications of the fledgling science from the seventeenth century through the twentieth century. Timoshenko fleshes out the bare bones of mathematical theory with lucid demonstrations of important equations and brief biographies of highly influential mathematicians, including: Euler, Lagrange, Navier, Thomas Young, Saint-Venant, Franz Neumann, Maxwell, Kelvin, Rayleigh, Klein, Prandtl, and many others. These theories, equations, and biographies are further enhanced by clear discussions of the development of engineering and engineering education in Italy, France, Germany, England, and elsewhere. 245 figures.




Fundamentals of Structural Mechanics, Dynamics, and Stability


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Fundamentals of Structural Mechanics, Dynamics, and Stability examines structural mechanics from a foundational point of view and allows students to use logical inference and creative reasoning to solve problems versus rote memorization. It presents underlying theory and emphasizes the relevant mathematical concepts as related to structural mechanics in each chapter. Problems, examples, and case studies are provided throughout, as well as simulations to help further illustrate the content. Features: Presents the material from general theory and fundamentals through to practical applications. Explains the finite element method for elastic bodies, trusses, frames, non-linear behavior of materials, and more. Includes numerous practical worked examples and case studies throughout each chapter. Fundamentals of Structural Mechanics, Dynamics, and Stability serves as a useful text for students and instructors as well as practicing engineers.




The History of the Theory of Structures


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Zehn Jahre nach der 1. Auflage in englischer Sprache legt der Autor sein Buch The History of the Theory of Structures in wesentlich erweiterter Form vor, nunmehr mit dem Untertitel Searching for Equilibrium. Mit dem vorliegenden Buch lädt der Verfasser seine Leser zur Suche nach dem Gleichgewicht von Tragwerken auf Zeitreisen ein. Die Zeitreisen setzen mit der Entstehung der Statik und Festigkeitslehre eines Leonardo und Galilei ein und erreichen ihren ersten Höhepunkt mit den baustatischen Theorien über den Balken, Erddruck und das Gewölbe von Coulomb am Ende des 18. Jahrhunderts. Im folgenden Jahrhundert formiert sich die Baustatik mit Navier, Culmann, Maxwell, Rankine, Mohr, Castigliano und Müller-Breslau zu einer technikwissenschaftlichen Grundlagendisziplin, die im 20. Jahrhundert in Gestalt der modernen Strukturmechanik bei der Herausbildung der konstruktiven Sprache des Stahl-, Stahlbeton-, Flugzeug-, Automobil- und des Schiffbaus eine tragende Rolle spielt. Dabei setzt der Autor den inhaltlichen Schwerpunkt auf die Formierung und Entwicklung moderner numerischer Ingenieurmethoden wie der Finite-Elemente-Methode und beschreibt ihre disziplinäre Integration in der Computational Mechanics. Kurze, durch historische Skizzen unterstützte Einblicke in gängige Berechnungsverfahren erleichtern den Zugang zur Geschichte der Strukturmechanik und Erddrucktheorie vom heutigen Stand der Ingenieurpraxis und stellen einen auch einen wichtigen Beitrag zur Ingenieurpädagogik dar. Dem Autor gelingt es, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihres technisch-wissenschaftlichen Profils und ihrer Persönlichkeit plastisch zu schildern und das Verständnis für den gesellschaftlichen Kontext zu erzeugen. So werden in 260 Kurzbiografien die subjektive Dimension der Baustatik und der Strukturmechanik von der frühen Neuzeit bis heute entfaltet. Dabei werden die wesentlichen Beiträge der Protagonisten der Baustatik besprochen und in die nachfolgende Bibliografie integriert. Berücksichtigt wurden nicht nur Bauingenieure und Architekten, sondern auch Mathematiker, Physiker, Maschinenbauer sowie Flugzeug- und Schiffbauer. Neben den bekannten Persönlichkeiten der Baustatik, wie Coulomb, Culmann, Maxwell, Mohr, Müller-Breslau, Navier, Rankine, Saint-Venant, Timoshenko und Westergaard, wurden u. a. auch G. Green, A. N. Krylov, G. Li, A. J. S. Pippard, W. Prager, H. A. Schade, A. W. Skempton, C. A. Truesdell, J. A. L. Waddell und H. Wagner berücksichtigt. Den Wegbereitern der Moderne in der Baustatik J. H. Argyris, R. W. Clough, Th. v. Kármán, M. J. Turner und O. C. Zienkiewicz wurden umfangreiche Biografien gewidmet. Eine ca. 4500 Titel umfassende Bibliografie rundet das Werk ab. Neue Inhalte der 2. Auflage sind: Erddrucktheorie, Traglastverfahren, historische Lehrbuchanalyse, Stahlbrückenbau, Leichtbau, Platten- und Schalentheorie, Greensche Funktion, Computerstatik, FEM, Computergestützte Graphostatik und Historische Technikwissenschaft. Gegenüber der 1., englischen Ausgabe wurde der Seitenumfang um 50 % auf nunmehr etwas über 1200 Druckseiten gesteigert. Das vorliegende Buch ist die erste zusammenfassende historische Gesamtdarstellung der Baustatik vom 16. Jahrhundert bis heute. Über die Reihe edition Bautechnikgeschichte: Mit erstaunlicher Dynamik hat sich die Bautechnikgeschichte in den vergangenen Jahrzehnten zu einer höchst lebendigen, international vernetzten und viel beachteten eigenständigen Disziplin entwickelt. Auch wenn die nationalen Forschungszugänge unterschiedliche Akzente setzen, eint sie doch das Bewusstsein, dass gerade die inhaltliche und methodische Vielfalt und das damit verbundene synthetische Potenzial die Stärke des neuen Forschungsfeldes ausmachen. Bautechnikgeschichte erschließt neue Formen des Verstehens von Bauen zwischen Ingenieurwesen und Architektur, zwischen Bau- und Kunst-, Technik- und Wissenschaftsgeschichte. Mit der edition Bautechnikgeschichte erhält die neue Disziplin erstmals einen Ort für die Publikation wichtiger Arbeiten auf angemessenem Niveau in hochwertiger Gestaltung. Die Bücher erscheinen in deutscher oder englischer Sprache. Beide Hauptrichtungen der Bautechnikgeschichte, der eher konstruktionsgeschichtlich und der eher theoriegeschichtlich geleitete Zugang, finden Berücksichtigung; das Spektrum der Bände reicht von Überblickswerken über Monographien zu Einzelaspekten oder -bauten bis hin zu Biographien bedeutender Ingenieurpersönlichkeiten. Ein international besetzter Wissenschaftlicher Beirat unterstützt die Herausgeber in der Umsetzung des Konzepts.




SMTS-II Theory of Structures


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Classical Beam Theories of Structural Mechanics


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This book provides a systematic and thorough overview of the classical bending members based on the theory for thin beams (shear-rigid) according to Euler-Bernoulli, and the theories for thick beams (shear-flexible) according to Timoshenko and Levinson. The understanding of basic, i.e., one-dimensional structural members, is essential in applied mechanics. A systematic and thorough introduction to the theoretical concepts for one-dimensional members keeps the requirements on engineering mathematics quite low, and allows for a simpler transfer to higher-order structural members. The new approach in this textbook is that it treats single-plane bending in the x-y plane as well in the x-z plane equivalently and applies them to the case of unsymmetrical bending. The fundamental understanding of these one-dimensional members allows a simpler understanding of thin and thick plate bending members. Partial differential equations lay the foundation to mathematically describe the mechanical behavior of all classical structural members known in engineering mechanics. Based on the three basic equations of continuum mechanics, i.e., the kinematics relationship, the constitutive law, and the equilibrium equation, these partial differential equations that describe the physical problem can be derived. Nevertheless, the fundamental knowledge from the first years of engineering education, i.e., higher mathematics, physics, materials science, applied mechanics, design, and programming skills, might be required to master this topic.




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Structural and Stress Analysis


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Structural analysis is the corner stone of civil engineering and all students must obtain a thorough understanding of the techniques available to analyse and predict stress in any structure. The new edition of this popular textbook provides the student with a comprehensive introduction to all types of structural and stress analysis, starting from an explanation of the basic principles of statics, normal and shear force and bending moments and torsion. Building on the success of the first edition, new material on structural dynamics and finite element method has been included.Virtually no prior knowledge of structures is assumed and students requiring an accessible and comprehensive insight into stress analysis will find no better book available. - Provides a comprehensive overview of the subject providing an invaluable resource to undergraduate civil engineers and others new to the subject - Includes numerous worked examples and problems to aide in the learning process and develop knowledge and skills - Ideal for classroom and training course usage providing relevant pedagogy