弹性力学(下册)

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出版者:高等教育出版社
作者:徐芝纶
出品人:
页数:287
译者:
出版时间:2006-12
价格:23.60元
装帧:
isbn号码:9787040202144
丛书系列:
图书标签:
  • 力学
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  • 结构
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  • 物理学/Physics/Physique
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具体描述

《弹性力学》(下)是普通高等教育十一五 规划教材之一,是一部关于弹性力学的理论专著,本册是其中的下册,内容包括应用弹性力学部分,内容包括:薄板的小挠度弯曲问题及其经典解法、差分解法、变分解法,及薄板的振动、稳定、各向异性、大挠度问题;壳体的一般理论以及柱壳、旋转壳、扁壳。

《弹性力学(下册)》:结构安全与材料行为的深度探索 本书是《弹性力学》系列的第二卷,旨在深入剖析宏观结构在载荷作用下的应力、应变行为,以及材料内在的力学属性,为工程设计、材料开发与失效分析提供坚实的理论基础。本卷聚焦于更复杂、更实际的工程问题,从连续介质力学的高级概念出发,逐步延展至非线性弹性、黏弹性、塑性力学以及断裂力学等前沿领域。 核心内容概述: 第一部分:连续介质力学的高级主题 张量分析与微分几何在力学中的应用: 巩固和深化张量在描述应力、应变状态中的作用,引入微分几何的工具,以便分析复杂几何形状的变形,例如曲面上的应力分布。我们将探讨协变和逆变张量,张量场的梯度、散度和旋度,以及它们在物理定律中的表达形式,为理解各向异性材料和非均匀介质奠定基础。 弹性应力与应变分析的统一方法: 引入更通用的方法来处理三维弹性问题,包括应力函数方法(如 Airy 应力函数及其推广),以及应变协调方程在复杂几何和边界条件下的应用。本部分将详细介绍各种求解三维弹性问题的解析和数值技巧。 能量原理在弹性力学中的应用: 深刻阐述虚功原理、互等位移定理(Betti定理)、卡斯蒂利亚诺定理等能量原理。我们将展示如何利用能量方法来求解位移、应力,以及进行结构稳定性分析。能量方法不仅提供了一种优雅的解题途径,更是理解结构变形和失效机制的重要视角。 弹性稳定性理论: 详细介绍屈曲现象的产生原因、临界载荷的计算方法。从简单的细长杆件屈曲出发,逐步扩展到更复杂的板壳结构和连续介质的失稳问题。我们将探讨多种屈曲类型,如欧拉屈曲、剪切屈曲,以及与材料非线性相关的屈曲现象。 第二部分:非线性弹性力学 大变形理论: 探讨当材料变形幅度远大于其初始尺寸时,弹性力学方程的显著改变。引入真实的应变度量(如对数应变)和真实的应力度量(如柯西应力、第二类Piola-Kirchhoff应力),并推导相应的本构关系。本部分将涵盖橡胶、软组织等大变形材料的建模。 材料非线性: 研究当材料的应力-应变关系不再是线性的情况,即使在小变形范围内。重点分析超弹性材料(如橡胶、高分子材料)的本构模型,如 Mooney-Rivlin 模型、Neo-Hookean 模型等。我们将探讨这些模型如何准确描述材料的非线性回复行为,以及在工程上的应用。 第三部分:黏弹性与塑性力学 黏弹性力学: 深入研究材料在时间作用下表现出的黏性与弹性相结合的特性。我们将探讨蠕变(Creep)和应力松弛(Stress Relaxation)现象,并引入描述黏弹性的模型,如 Maxwell 模型、Kelvin-Voigt 模型、标准线性模型等。本书将展示如何分析瞬态载荷和长期载荷下的黏弹性结构响应,以及温度效应的影响。 塑性力学基础: 介绍材料发生不可恢复变形的起始条件——屈服准则(如 Tresca 准则、Von Mises 准则),以及描述塑性变形过程的流动法则。我们将分析加载、卸载以及再加载过程中材料的行为,并探讨在应力集中的情况下塑性区的形成与扩展。重点分析单轴和多轴应力状态下的塑性流动。 第四部分:断裂力学与疲劳 线弹性断裂力学: 关注材料内部裂纹扩展导致结构失效的力学行为。详细介绍应力强度因子(Stress Intensity Factor, SIF)的概念,以及其在判断裂纹稳定扩展和失稳断裂中的作用。我们将讨论三种主要的应力强度因子模式(I、II、III),并介绍断裂韧度(Fracture Toughness)的概念,为结构完整性评估提供定量依据。 弹塑性断裂力学: 考虑材料在裂纹尖端发生塑性变形时,传统的线弹性断裂力学失效的情况。引入 J 积分、裂纹尖端张开位移(CTOD)等参数,以更准确地描述裂纹扩展过程。 疲劳断裂基础: 简要介绍材料在周期性载荷作用下发生疲劳损伤和断裂的机理。本书将触及疲劳寿命的预测和影响因素,为工程实践中的可靠性设计提供初步的认识。 本书特色: 理论与实践相结合: 在阐述严谨的理论推导的同时,引入了大量的工程实例和应用场景,帮助读者理解抽象的力学概念在实际工程问题中的价值。 循序渐进的难度: 内容从易到难,层层递进,确保不同背景的读者都能逐步掌握弹性力学的精髓。 丰富的数学工具: 涵盖了必要的张量分析、微分方程、复变函数等数学工具,并说明其在力学问题求解中的应用。 为后续课程和研究打下基础: 本书为后续更高级的固体力学、材料力学、结构分析、复合材料力学等课程以及相关的工程研究提供了坚实的基础。 《弹性力学(下册)》不仅是一本教科书,更是一本解决实际工程问题的指南。通过系统学习本书内容,读者将能够更深入地理解材料的内在属性,更精准地预测结构在复杂载荷下的响应,从而为设计更安全、更可靠、更高效的工程结构和产品提供强有力的支持。

作者简介

徐芝纶,中国科学院院士。1934年毕业于清华大学土木系,1935年赴美留学,先后获麻省理工学院和哈佛大学工程科学硕士学位。全面抗日战争开始后,他放弃在美继续深造的机会,回国开始了他60余年的教育生涯,直到80周岁那年才离开讲台。曾任中国力学学会第一、二届理事、河海大学副校长等职。徐芝纶是著名的力学家和教育家,一生共编著教材11种15册,翻译出版教材6种7册。其中《弹性力学》一书先后获“全国优秀科技图书奖”、“全国优秀教材特等奖”;英文版教材“Applied Elasticity”是我国第一本向国外发行的高等学校工科教材。徐芝纶编著的力学教材,凝聚了他几十年教学实践所总结的宝贵经验,在我国高等学校相关专业使用非常广泛,影响很大。徐芝纶一生为人正直、品德高尚,以“学无止境,教亦无止境”为座右铭,严谨治学、严格教学,数十年如一日为国家培养工程技术人才贡献了毕生的精力。

目录信息

第十三章 薄板的小挠度弯曲问题及其经典解法
§13—1有关概念及计算假定
§13—2弹性曲面的微分方程
§13—3薄板横截面上的内力及应力
§13—4边界条件。扭矩的等效剪力
§13—5简单例题
§13—6简支边矩形薄板的纳维解法
§13—7矩形薄板的莱维解法及一般解法
§13—8圆形薄板的弯曲
§13—9圆形薄板的轴对称弯曲
§13一10轴对称弯曲问题的实例
§13一ll 圆形薄板在静水压力下的弯曲
§13—12变厚度矩形薄板
§13~13变厚度圆形薄板
§13—14文克勒地基上的基础板
§13—15薄板的温度应力
第十四章 用差分法及变分法解薄板的小挠度弯曲问题
§14一l差分公式。内力及反力的差分表示
§14—2差分方程及边界条件
§14—3差分法例题
§14—4差分法中对若干问题的处理
§14—5里茨法的应用
§14—6里茨法应用举例
§14—7伽辽金法的应用
§14—8伽辽金法应用举例
§14—9主应力与主弯矩
第十五章 薄板的振动问题
§15—1薄板的自由振动
§15—2 四边简支的矩形薄板的自由振动
§15—3两对边简支的矩形薄板的自由振动
§15—4圆形薄板的自由振动
§15—5用差分法求自然频率
§15—6用能量法求自然频率
§15—7用能量法求自然频率举例
§15—8薄板的受迫振动
第十六章 薄板的稳定问题
§16—1薄板受纵横荷载的共同作用
§16—2薄板的压曲
§16—3 四边简支的矩形薄板在均布压力下的压曲
§16—4两对边简支的矩形薄板在均布压力下的压曲
§16—5圆形薄板的压曲
§16—6用差分法求临界荷载
§16—7用能量法求临界荷载
§16—8用能量法求临界荷载举例
第十七章 各向异性板
§17—1各向异性体的物理方程
§17—2各向异性板的平面应力问题
§17—3各向异性板的小挠度弯曲问题
§17—4构造上正交各向异性的薄板
§17—5小挠度弯曲问题的经典解法
§17—6用差分法解小挠度弯曲问题
§17—7用变分法解小挠度弯曲问题
§17—8压曲问题及振动问题
第十八章 薄板的大挠度弯曲问题
§18—1基本微分方程及边界条件
§18—2无限长薄板的大挠度弯曲
§18—3变分法的应用
§18—4圆板的轴对称问题
§18—5用摄动法解圆板的轴对称问题
§18—6用变分法解圆板的轴对称问题
第十九章 壳体的一般理论
§19—1 曲线坐标与正交曲线坐标
§19—2正交曲线坐标中的弹性力学几何方程
§19—3关于壳体的一些概念
§19—4壳体的正交曲线坐标
§19—5壳体的几何方程
§19—6壳体的内力及物理方程
§19—7壳体的平衡微分方程
§19—8壳体的边界条件
§19—9薄壳的无矩理论
第二十章 柱壳
§20一1柱壳的无矩理论
§20—2容器柱壳的无矩计算
§20—3顶盖柱壳的无矩计算
§20—4弯曲问题的基本微分方程
§20—5圆柱壳在法向荷载下的弯曲
§20—6轴对称弯曲问题
§20—7轴对称弯曲问题的简化解答
§20—8容器柱壳的简化计算
§20一9圆柱壳在任意荷载下的弯曲
§20一10顶盖柱壳的三角级数解答
§20一11顶盖柱壳的半无矩理论及梁理论
第二十一章旋转壳
§2l—1中面的几何性质
§21—2旋转壳的无矩理论
§21—3轴对称问题的无矩计算
§21—4容器旋转壳的无矩计算
§21—5顶盖旋转壳的无矩计算
§21—6非轴对称问题的无矩计算
§21—7球壳的轴对称弯曲
§21—8球壳轴对称弯曲问题的简化解答
§21—9球壳的简化计算
第二十二章 扁壳
§22—1中面的几何性质
§22—2基本方程及边界条件
§22—3无矩计算。重三角级数解答
§22—4无矩计算。单三角级数解答
§22—5静水压力作用下的无矩内力
§22—6合理中面
§22—7用混合法解弯曲问题
§22—8混合解函数的引用。级数解答
§22—9等曲率扁壳的计算
§22—10等曲率扁壳的简化计算
§22一11等曲率扁壳受均布荷载时的简化计算
内容索引
人名对照表
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计得十分大气,尤其是封面的字体选择,透着一种沉稳而专业的学术气息,让人一看就知道这不是那种泛泛而谈的科普读物,而是真正深入到理论核心的专业书籍。我翻开目录时,那种扑面而来的专业感就更强烈了。它显然是为那些已经打下了坚实基础,准备向更深层次的结构分析和材料非线性行为进军的读者准备的。书中对那些复杂边界条件的数学处理,那种严谨的推导过程,简直就像是在进行一场精密的数学构建,每一步都环环相扣,容不得半点马虎。我特别留意了关于应变梯度理论和超材料结构那几章的编排,作者显然没有满足于传统的柯西应力概念,而是勇敢地探索了更先进的、能解释微观效应的力学模型。对于那些渴望理解材料在极端载荷下如何表现出非经典响应的工程师和研究人员来说,这本书提供了一个极其扎实且前沿的理论框架。那种感觉,就像是拿到了一把开启复杂工程问题大门的钥匙,虽然钥匙本身很沉重,但它指向的解析路径却是如此清晰有力。

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阅读这本书的过程,更像是一次对力学思维的深度重塑。作者在处理材料的各向异性问题时,所采用的张量表示法和坐标变换技巧,清晰而高效,没有丝毫多余的赘述。他对于应力波传播和动力学响应的分析,充分体现了其深厚的数学功底,尤其是在处理非均匀介质中的波的散射和衍射现象时,所展现出的解析能力令人叹服。这本书的阅读体验是需要耐心的,它不是一本可以让你在通勤路上随意翻阅的书籍,而是需要你准备一个安静的角落,一支笔和大量的草稿纸,去跟随作者的思路进行“平行演算”。每一次攻克书中一个复杂的证明,都会带来巨大的成就感,因为它意味着你不仅理解了一个公式,更重要的是,你内化了一种面对复杂物理现象时,应当如何进行系统化、数学化建模的思维范式。这本书是真正致力于培养结构力学领域高级人才的必备利器。

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初次接触这本书时,我的主要感受是其内容的密度和深度令人咋舌。它不像很多教材那样,会用大量的篇幅来铺垫基础知识,而是直接切入了中高级阶段的核心难点。尤其是在处理涉及多场耦合问题,比如热-力耦合或电-力耦合时的数值方法章节,作者的阐述简直是教科书级别的典范。他不仅仅是给出了公式,而是详细剖析了每一步数值离散化背后的物理意义和潜在的误差来源,这对于实际进行有限元分析的人来说,价值无可估量。我花了整整一个下午,才完全消化了关于非线性几何效应在薄壳结构中处理的那一节,作者对大变形张量和更新拉格朗日描述的切换讲解得极为透彻,将抽象的数学语言转化为可感知的物理图像。这种对细节的极致追求,使得这本书成为了我案头不可或缺的参考工具,每当我遇到一个棘手的仿真难题时,翻开这本书,总能找到被忽略的关键假设或者更精细的数学工具来指导我的工作。

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这本书的行文风格非常具有英伦学派的严谨气质,它不追求花哨的排版或五彩斑斓的图示,而是完全依赖于逻辑链条的强度来支撑整个理论体系。对于习惯了快餐式知识获取的读者来说,这可能是一个挑战,因为它要求你必须心无旁骛地投入精力去跟随作者的思维轨迹。我个人非常欣赏作者在引入新概念时所采用的“溯源”方法,他总是能清晰地指出,当前介绍的这个高级理论是如何从更基础的公理或已知的简化模型中演化而来的,这种历史感的叙述方式,让知识的结构不再是孤立的碎片,而是一个有机的整体。例如,在讨论断裂力学中的能量释放率时,作者巧妙地将它与保守场的概念联系起来,这种跨领域的融会贯通,极大地拓宽了我对力学本质的理解。这本书更像是一位沉静的导师,在你迷茫时,用最不容置疑的逻辑为你指明方向,而不是提供廉价的快速答案。

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我之所以对这本书抱有如此高的评价,很大程度上是因为它在引入现代计算力学思想方面的深度和广度。在讲解高级本构模型时,作者不仅仅停留在理论推导,而是非常贴合工程实际地讨论了模型参数的辨识和材料数据的采集问题,这往往是教材中被忽略的“最后一公里”。特别是关于粘弹性材料和蠕变行为的讨论,书中详细阐述了如何构建能够准确捕捉时间依赖效应的本构方程,并提供了如何将其集成到商业有限元软件中的基本思路。对我这种需要处理长期服役结构安全性的工程师而言,这些内容具有直接的指导意义。这本书的价值在于,它成功地架设了一座从纯理论物理到实际工程应用之间的桥梁,让那些原本高不可攀的数学工具,变得可以被工程师掌握和运用,去解决那些真正困扰我们的实际难题,而不是仅仅停留在纸上谈兵的阶段。

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徐老的经典之作~

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徐老的经典之作~

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板壳理论……(不想学,爆炸)

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徐老的经典之作~

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清晰,上课的时候老师说有限元革了力学的命,那时候不理解,现在倒是有些理解了,无非是数值方法发展了,做分析的人没有跟上时代而已。

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