Elasticity of Transversely Isotropic Materials pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Ding, Haojiang/ Chen, Weiqiu/ Zhang, L.

出品人:

頁數:435

译者:

出版時間:

價格:199

裝幀:HRD

isbn號碼:9781402040337

叢書系列:

圖書標籤:

• 彈性力學
• 各嚮異性材料
• 橫嚮各嚮異性
• 材料力學
• 固體力學
• 工程力學
• 彈性理論
• 材料屬性
• 結構分析
• 力學模型

彈性力學前沿進展與應用：基於先進材料模型的探索 圖書簡介 本書聚焦於當代材料科學與工程力學領域的前沿交叉地帶，深入探討瞭先進復閤材料、功能梯度材料以及新型結構設計中的彈性力學核心問題。全書以嚴謹的理論推導和豐富的工程實例為支撐，旨在為研究人員、工程師及高年級學生提供一個全麵而深入的知識體係，理解和預測復雜材料體係在外部載荷作用下的響應行為。 第一部分：基礎理論的拓展與深化 本部分首先迴顧瞭經典連續介質力學的基礎公設，並在此基礎上，著重拓展瞭對非均勻、非綫性材料模型的描述。 第1章：廣義本構關係與本構張量分析 本章詳細闡述瞭在三階、四階彈性張量框架下，如何對材料的宏觀力學行為進行精確錶述。我們探討瞭如何從微觀結構特性（如晶體取嚮、縴維排布）推導齣宏觀等效彈性參數。特彆關注瞭本構關係的坐標無關性，以及在不同坐標係（笛卡爾、柱麵、球坐標係）之間進行張量轉換的實用方法。此外，對各嚮異性材料的彈性剛度矩陣進行瞭詳盡的分析，特彆是那些具有更高對稱性等級的材料體係，如具有反射麵對稱性的正交異性材料，以及更一般的斜交異性材料。本章通過對比描述瞭綫彈性、彈塑性以及粘彈性行為的數學模型差異，為後續復雜問題的分析奠定瞭理論基礎。 第2章：梯度材料的彈性響應 梯度材料（Functionally Graded Materials, FGMs）因其內部彈性模量沿某一方嚮連續變化的特性，在熱防護、結構減振等領域展現齣巨大的潛力。本章的核心在於建立描述FGM的應力-應變關係。我們采用變係數微分方程來描述梯度場的影響，並詳細分析瞭如何根據材料的梯度函數形式（綫性、指數、冪律等）來求解二維和三維的彈性平衡方程。重點討論瞭在熱應力作用下，由於彈性模量梯度引起的附加應力集中現象，並提齣瞭通過有限元方法對復雜梯度分布進行數值模擬的有效策略。 第二部分：復雜結構中的應力分析與失效預測 在掌握瞭先進材料的本構理論後，本書轉嚮如何將這些理論應用於實際的工程結構分析，特彆是涉及缺陷、界麵和接觸的復雜問題。 第3章：界麵力學與層閤結構分析 層閤復閤材料是現代航空航天和土木工程中的關鍵結構形式。本章深入剖析瞭不同材料層之間的界麵行為。我們從能量釋放率的角度引入瞭內聚力模型（Cohesive Zone Models, CZM），用以模擬界麵開裂和分層過程，這超越瞭傳統的基於應力或應變的界麵失效準則。通過對雙層闆和多層闆的經典層閤闆理論（CLT）進行修正，考慮瞭剪切變形的影響（如First-order Shear Deformation Theory, FSDT），並推導瞭層間應力場的解析解，特彆是針對層閤闆邊緣效應的精確估計。 第4章：接觸問題與應力奇異性 工程裝配中不可避免地存在部件間的接觸。本章係統地探討瞭材料接觸區域的彈性分析。我們詳細分析瞭Hertz接觸理論在更一般材料條件下的適用性。對於尖銳幾何結構（如裂紋尖端、凹角），彈性理論預示瞭應力或應變張量的奇異行為。本章利用艾辛格-威廉姆斯（Eskin-Williams）的漸近分析方法，精確地描述瞭這些奇異區的強度和範圍，並討論瞭如何通過引入微觀結構尺寸或引入非經典連續介質理論來“平滑”這些奇異性，從而指導更可靠的疲勞壽命預測。 第三部分：動態響應、損傷演化與計算方法 材料在高速衝擊、振動載荷下的行為，以及其在服役過程中的逐漸損傷，是評估結構安全性的核心要素。 第5章：材料的動態響應與波傳播 本章將彈性理論擴展到時域。我們分析瞭彈性波在均勻和梯度介質中的傳播規律，包括縱波、橫波以及錶麵波的色散關係。特彆關注瞭材料阻尼對動態響應的影響，引入瞭粘彈性模型來描述能量耗散。通過傅裏葉變換和模態疊加法，本書給齣瞭復雜邊界條件下結構振動分析的步驟，並對衝擊載荷下材料的非綫性動態響應進行瞭初步探討。 第6章：基於微觀損傷的宏觀模型 從宏觀唯象到微觀機理的橋接是現代材料力學的關鍵挑戰。本章介紹瞭如何通過引入內部變量來描述材料的損傷纍積過程。我們采用連續介質損傷力學（Continuum Damage Mechanics, CDM）框架，建立瞭損傷變量與材料有效模量的關係。重點分析瞭基於能量釋放率或等效應變的損傷演化律，並將其與塑性模型相結閤，構建瞭考慮損傷的彈塑性本構模型。這使得我們能夠更準確地預測材料在多次循環加載或復雜載荷組閤下的疲勞損傷積纍和最終斷裂。 第7章：高級數值模擬技術 在處理上述復雜的解析解難以獲得的課題時，數值方法成為不可或缺的工具。本章詳細介紹瞭有限元方法（FEM）在彈性力學問題中的應用，包括單元選擇、網格劃分策略以及邊界條件的施加。此外，本書還引入瞭無網格方法（Meshless Methods），如光滑粒子流體力學（SPH）和擴展有限元法（XFEM），討論瞭它們在模擬材料斷裂擴展和界麵脫粘等需要追蹤裂紋路徑的非連續問題中的優勢。書中的案例均通過先進的商業或學術軟件平颱驗證，強調瞭從理論模型到高效計算實現的全過程。 總結與展望 本書的結構旨在實現從基礎理論到先進應用模型的無縫過渡。通過對梯度材料、界麵力學和損傷演化的深入剖析，本書不僅鞏固瞭讀者在經典彈性力學上的基礎，更引領他們進入瞭當前材料力學研究的最前沿。未來的研究方嚮，如多尺度模擬、智能材料的本構描述，也將是本書所提供理論工具可以有效延伸和應用的領域。

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