弹性与非弹性的测量和应用 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:冶金工业出版社

作者:李昕

出品人:

页数:374

译者:

出版时间:1999-09

价格:35.00

装帧:精装

isbn号码:9787502423179

丛书系列:

图书标签:

弹性测量
非弹性测量
材料力学
应力应变
力学性能
实验测量
工程应用
材料科学
结构分析
振动分析

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具体描述

内容提要

本书共分四篇，较全面

地阐述了弹性与非弹性测量

的理论、特征参数的检测方

法及其主要应用，其中包括

弹性与非弹性的表述方法，

特征参数间的相互关系，各

向同性和各向异性体（含复

合材料）弹性模量与耗损系

数测量方法的理论、检测技

术及应用，弛豫或松弛的特

征与检测方法。所涉及的测

量方法有静态加载法、共振

法、超声波法等各类标准方

法及其他常用方法。

本书可供从事材料实验

研究、质量控制、工程设计

的广大科技人员及大专院校

相关专业的师生使用。

《结构动力学导论：从基础理论到工程实践》本书简介本书旨在为结构工程、土木工程、机械工程以及相关领域的学生、研究人员和专业工程师提供一个全面而深入的结构动力学基础知识体系。我们聚焦于如何理解和预测结构在动态荷载作用下的行为，强调从基本的运动学和动力学原理出发，逐步过渡到复杂的系统分析和实际工程问题的求解。本书的结构设计兼顾理论的严谨性和应用的直观性，旨在培养读者独立分析动态问题的能力。第一部分：动力学基础与单自由度系统本书首先从牛顿运动定律在连续体上的应用入手，回顾和巩固线性代数、微分方程在动力学分析中的基础作用。随后，我们详细阐述了位移、速度和加速度的概念在描述结构运动中的重要性。核心内容聚焦于单自由度（SDOF）系统。我们详细推导了自由振动、有阻尼自由振动以及受简谐荷载作用下强迫振动的控制微分方程。对于强迫振动，本书深入分析了稳态响应、相位差、以及共振现象的物理意义和工程影响。一个关键部分是瞬态响应和冲激响应的分析。我们利用拉普拉斯变换和复数解法，清晰地展示了系统如何从初始条件响应过渡到稳态响应。此外，本书还引入了频谱分析的概念，通过反应谱（Response Spectra）的方法，高效地评估结构在地震等瞬态荷载下的最大反应，这为后续的多自由度系统分析奠定了必要的工具基础。第二部分：多自由度系统分析多自由度（MDOF）系统是结构动力学分析的核心。本书系统地介绍了将复杂结构离散化为有限自由度系统的建模过程。模态分析是MDOF系统的基石。我们详细推导了系统的质量矩阵（Mass Matrix）和刚度矩阵（Stiffness Matrix）的建立方法，并着重讲解了特征值问题——即如何求解固有频率和振型（Mode Shapes）。对振型的物理意义——结构在特定频率下同步运动的形态——进行了深入的阐释，并讨论了正交性在简化分析中的应用。在阻尼的处理上，本书区分了粘性阻尼与比例阻尼（瑞利阻尼）。对于比例阻尼系统，我们展示了如何通过坐标变换将耦合的运动方程解耦，从而将MDOF系统分解为一系列独立的SDOF系统进行求解，极大地简化了计算。对于非比例阻尼系统的分析，本书引入了复模态分析的概念，并讨论了数值方法（如QR分解或子空间迭代法）在求解大型稀疏特征值问题中的实际应用。第三部分：连续体动力学与离散化方法为了更准确地模拟梁、板等连续结构，本书延伸至无限自由度系统的分析。我们从欧拉-伯努利梁理论和剪切梁理论出发，推导了基本偏微分方程。利用分离变量法，展示了如何确定连续梁的固有频率和振型。本书重点介绍了模态叠加法（Modal Superposition Method）在求解MDOF和连续体系统对任意地面运动响应中的应用。详细阐述了如何根据输入的地面加速度记录，计算各阶模态下的响应，并利用CQC（Complete Quadratic Combination）或SRSS（Square Root of Sum of Squares）方法进行模态响应的组合，以获得结构的整体最大响应估计。此外，为了应对复杂的瞬态荷载（如爆炸或冲击），本书引入了瞬态直接积分法，如中心差分法和Newmark-$eta$法。我们不仅给出了这些算法的推导，还对比了它们在计算效率、数值稳定性和精度方面的优劣，并讨论了时间步长的选择准则。第四部分：非线性动力学与高级主题现代工程结构（尤其是包含基础、连接件或材料进入屈服状态的结构）不可避免地表现出非线性行为。本书专门设立章节讨论非线性动力学的基础。对于结构刚度或阻尼的非线性，我们介绍了增量平衡法和荷载增量法。重点讲解了滞回模型（Hysteretic Models），如速线弹塑性模型（Kinematic Hardening）和包络线模型，这些模型是描述钢筋混凝土和钢结构在反复荷载下能量耗散的关键。在求解非线性问题时，本书详细剖析了牛顿法和修正牛顿法在时间步长内的迭代收敛性，并强调了选择恰当的收敛标准和线搜索技术的重要性。高级应用与案例研究全书穿插了多个工程实例，涵盖了： 1. 风致振动分析：如何将空气动力耦合效应纳入动力学模型。 2. 地震工程基础：场地效应、土壤-结构相互作用（SSI）的简化处理。 3. 疲劳与损伤：简要介绍结构累积损伤与动力特性退化的关系。本书结构严谨，公式推导详尽，同时配有丰富的图示和算例，旨在使读者能够熟练运用现代计算工具（如有限元软件）进行可靠的动力学分析，并能深刻理解计算结果背后的物理意义。 --- 目标读者：结构工程研究生、高年级本科生、从事结构抗震设计与分析的工程师。前置知识要求：经典力学基础、材料力学、结构力学（静力学部分）、常微分方程基础。

作者简介

李昕，男，吉林扶余人，教授级高级工程师。

1938年生于北京，1962年毕业于北京大学物理系，

在北京冶金研究所（现首钢冶金研究院）长期从事

物理性能研究，是国内动态弹性、热膨胀等物理性

能实验研究学科带头人；发表论文约50篇，主持制

定国家标准9项，专利1项，获省部级奖7项，编著

了《金属物理性能手册》（两主编之一）、《工程

材料测试手册・物理卷》（篇主编）。兼任全国弹

性测试研讨会常设组组长、北京金属学会理化分会

副主任等职。

蒋瑞兴，1957年毕业于南京无线电工业学

校，分配到电子工业部第10研究所工作，1978

年任工程师，1986年任高级工程师，1988年起

任分所所长。现为中国电子学会高级会员，电

子机械工程分会委员。四十余年从事机械滤波

器的研制，曾先后获得省部级以上科技成果奖

10项，发表论文10余篇，并从1960年起在国内

首先涉足弹性合金物理电测法的研究，参与我

国多项检测国家标准的制定。1989年获四川省

自学成才一等奖，1992年被机械电子工业部授

予有突出贡献的专家，同年成为享受政府特殊

津贴的专家。

陈洪荪，男，浙江上虞人，西北有色金属研究院

教授级高级工程师。1936年11月出生，1962年毕业于

北京大学物理系物理专业。曾任西北有色金属研究院

材料物理研究所所长、中国有色金属学会理化检验学

术委员会副主任委员。毕生从事金属物理性能的检测

及研究工作，主编《金属材料物理性能手册》；著作

有《金属物理性能检测读本》、《金属的弹性各向异

性》等；论文有“金属材料物理性能检测技术的现状

及动向”、“金属弹性模量的统计计算”等。

龚俊杰，男，湖南新化人。电子工业部第20研究

所高级工程师。1941年8月生，1964年毕业于西安交

通大学金属材料专业。曾任电子工业部电子科学研究

院第二届新材料专家组成员、中国电子学会金属材料

及热处理专业委员会委员、第三届全国热处理标准化

委员会委员、陕西省电子学会理事兼副秘书长。长期

从事电子工业合金材料的研究、开发与应用，在弹性

合金研究方面有独创成果，其中“有色金属强度与硬

度换算表”、“铍青铜的热处理”、“镍铍镁高弹性

合金的研究”、“高强度铝合金轻架天线”等成果，

分别获国家科技进步三等奖，电子工业部二、三等奖

和陕西省电子科技成果一等奖。发表论文20余篇，编

辑多本论文集。

目录信息

目录
第1篇弹性常数测量的理论与方法
1固体的弹性与弹性常数
1.1弹性与弹性变形的基本规律
1.2晶体的弹性系数与材料的弹性常数
1.3弹性的影响因素
1.3.1原子核外电子与晶格固有振动等结构特征的影响
1.3.2晶体择优取向的影响
1.3.3变形速率的影响
1.3.4温度的影响
1.3.5磁场或磁性转变的影响
1.3.6相变的影响与超弹性
1.4弹性与其他物理性能间的关系
2静态弹性常数的测量方法
2.1静态杨氏模量测量方法
2.1.1静载拉伸法
2.1.2悬臂梁法
2.1.3简支梁法
2.2静态切变模量测量方法
2.2.1适用范围
2.2.2测量原理
2.2.3测量条件与要求
2.3静态泊松比测量方法
2.3.1适用范围
2.3.2测量原理
2.3.3测量条件与要求
3动态弹性常数的共振测量方法
3.1杆状试样杨氏模量测量方法
3.1.1弯曲共振法
3.1.2纵共振法
3.2杆状试样切变模量测量方法
3.2.1适用范围
3.2.2测量原理
3.2.3测量条件与要求
3.2.4应用与发展概况
3.3高阻尼材料弹性常数检测方法
3.3.1适用范围
3.3.2测量原理
3.3.3测量条件与要求
3.3.4应用与发展概况；
3.4圆板弹性常数检测方法
3.4.1适用范围
3.4.2测量原理
3.4.3测量条件与要求
3.4.4应用与发展概况
3.5小尺寸球体与单晶弹性常数检测方法
3.5.1球形样品弹性常数的测量
3.5.2单晶体弹性常数的测量
4动态弹性常数的波速测量方法
4.1固体中的声波波速与弹性常数
4.1.1固体中的声波
4.1.2无限介质中的纵波与横波波速
4.1.3细杆中的拉伸波与扭转波波速
4.1.4杆中的弯曲波波速
4.2波速值的修正与基本参数间的关系
4.2.1尺寸因素的影响及其修正
4.2.2各类波速测量中基本参数间的关系
4.2.3波速与弹性常数间的关系
4.3波速简易测量方法
4.3.1厚度计法
4.3.2瞬间接触法
4.4常规试样的精密测量方法
4.4.1脉冲回波法
4.4.2超声干涉法
4.4.3相位比较法
4.5特殊试样的波速测量方法
4.5.1单平面试样与表面波波速测量
4.5.2小尺寸试样的波速测量
4.5.3高阻尼材料的波速测量
5其他弹性测量方法与方法综述
5.1其他弹性测量方法
5.1.1射线衍射技术的应用
5.1.2激光技术的应用
5.2弹性测量方法统计综述
5.2.1测量方法标准化概况
5.2.2不同方法结果间的比较
5.2.3方法的应用
参考文献
第2篇弹性的各向异性
1基本概念
1.1各向异性的概念及意义
1.2各向异性的本质
1.2.1单晶材料
1.2.2多晶材料
1.2.3复合材料
1.3各向异性与不均匀性
2张量与群论基础
2.1张量
2.2群论
3各向异性材料的弹性表征
3.1广义胡克定律刚度与柔度
3.2工程弹性常数
3.2.1工程弹性常数的定义
3.2.2工程弹性常数的取向分布
3.3弹性柔度与工程弹性常数的关系
3.3.1以工程弹性常数表示柔度系数
3.3.2以柔度系数表示工程弹性常数
4常见金属材料的弹性各向异性特征
4.1正交异性
4.2横向同性
4.3立方对称
5多晶金属弹性模量的统计计算
5.1按取向分布函数统计刚度系数
5.2按反极图统计杨氏模量
6金属织构的弹性分析方法
6.1晶体弹性各向异性的图像表示
6.1.1晶体的三维弹性各向异性极射赤面投影图
6.1.2晶体诸晶面的二维弹性各向异性图像
6.2六方金属织构的弹性分析
6.3立方金属织构的弹性分析
6.3.1定性分析
6.3.2定量分析
7复合材料的弹性各向异性分析
7.1复合材料层片的弹性各向异性
7.1.1主坐标系中的柔度与刚度
7.1.2非主坐标系中的柔度与刚度
7.2层合板的弹性各向异性
7.2.1层合板的弹性表征
7.2.2几种典型层合板的弹性向向异性特征
8复合材料弹性的预测
8.1纵向杨氏模量E1
8.2纵横向泊松比μ21
8.3横向杨氏模量E2
8.3.1蔡韩公式
8.3.2植村山胁公式
8.4纵横向切变模量G12
9各向异性介质中的弹性波
9.1波动方程
9.2传播张量及其特征值和特征矢量
9.3正交异性介质中的弹性波
9.3.1沿2次轴方向传播的弹性波
9.3.2在对称面内传播的弹性波
9.4横向同性介质中的弹性波
9.4.1沿6次轴方向传播的弹性波
9.4.2沿横向传播的弹性波
9.5立方对称介质中的弹性波
9.5.1沿4次轴方向传播的弹性波
9.5.2沿3次轴方向传播的弹性波
9.5.3沿2次轴方向传播的弹性波
9.6各向同性介质中的弹性波
参考文献
第3篇非弹性与振动阻尼的测量与应用
1非弹性的基本概念及其表述
1.1非弹性与机械滞后
1.2各向异性与不均匀性
2张量与群论基础
2.1张量
2.2群论
3各向异性材料的弹性表征
3.1广义胡克定律刚度与柔度
3.2工程弹性常数
3.2.1工程弹性常数的定义
3.2.2工程弹性常数的取向分布
3.3弹性柔度与工程弹性常数的关系
3.3.1以工程弹性常数表示柔度系数
3.3.2以柔度系数表示工程弹性常数
4常见金属材料的弹性各向异性特征
4.1正交异性
4.2横向同性
4.3立方对称
5多晶金属弹性模量的统计计算
5.1按取向分布函数统计刚度系数
5.2按反极图统计杨氏模量
6金属织构的弹性分析方法
6.1晶体弹性各向异性的图像表示
6.1.1晶体的三维弹性各向异性极射赤面投影图
6.1.2晶体诸晶面的二维弹性各向异性图像
6.2六方金属织构的弹性分析
6.3立方金属织构的弹性分析
6.3.1定性分析
6.3.2定量分析
7复合材料的弹性各向异性分析
7.1复合材料层片的弹性各向异性
7.1.1主坐标系中的柔度与刚度
2.1.3弛豫参量的自动测量
2.2扭摆内耗与振动衰减测量法
2.2.1葛氏摆法
2.2.2倒摆法
2.2.3复合摆法
2.3振动阻尼与音频内耗测量法
2.3.1幅比法
2.3.2峰宽法
2.3.3衰减法
2.4声衰系数与超声衰减测量法
2.4.1适用范围
2.4.2测量原理
2.4.3测量条件与要求
2.4.4就应用发展概况
2.5高阻尼材料振动衰耗特性测量法
2.5.1适用范围
2.5.2测量原理
2.5.3测量条件与要求
2.5.4应用发展概况
2.6粘弹性材料性能工业检测
2.6.1正弦力激励法
2.6.2谐振试验法
2.6.3自由衰减法
2.7内耗绝对测量的有关问题
2.7.1支撑的影响
2.7.2空气阻尼的影响
2.7.3测量方法与条件的选择
3非弹性测量的应用
3.1概述
3.2减振降噪技术中的应用
3.2.1粘弹阻尼材料
3.2.2减振合金
3.3金属固溶体浓度及沉淀析出的研究
3.4扩散参量的测定
参考文献
第4篇弹性松弛的测量与应用
1弹性松弛概论
1.1松弛现象
1.2应力松弛的物理本质
1.3应力松弛试验名词术语
1.4应力松弛曲线与特性指标
2弹性松弛测量方法
2.1拉伸应力松弛试验法
2.1.1静态拉伸法
2.1.2动态拉伸法
2.1.3国标法
2.2弯曲应力松弛试验法
2.2.1等弯矩环法
2.2.2两端自由法
2.2.3两端固定法
2.2.4门德尔贴筒法
2.2.5三点弯曲试验法
2.3松弛试验国内外标准概述
2.3.1应力状态
2.3.2温度控制精度
2.3.3试样尺寸与形状
2.3.4施加载荷的规定
3工程材料应力松弛检测方法
3.1开关簧片的应力松弛检测
3.2螺旋弹簧应力松弛检测
3.2.1螺旋弹簧应力松弛试验装置
3.2.2螺旋弹簧应力松弛的自动检测装置
3.3纺机摇架弹簧的松弛检测
3.3.1摇架弹簧的绕制
3.3.2松弛试验
3.3.365钢的松弛曲线及关系式
3.4预应力钢材的松弛检测
4常用合金材料的应力松弛特性
4.1合金材料的应力松弛特性与产品可靠性的关系
4.2形变强化弹簧钢的应力松弛性能
4.3铍青铜的应力松弛特性
4.4形变强化铜合金的应力松弛特性
4.5提高合金材料松弛稳定性的途径
4.5.1提高合金钢材松弛稳定性的途径
4.5.2提高弹性元件松弛稳定性的途径
4.5.3提高铍青铜松弛性能的新方法
参考文献
附录A 测量不确定度应用基础
1经典的测量误差概念
1.1测量值与正态分布
1.1.1测量及其分类
1.1.2等精度单水平测量值的分布
1.1.3置信水平与误差限
1.2经典的测量误差与相关术语
1.2.1测量误差
1.2.1.1绝对误差与相对误差
1.2.1.2偶然误差与系统误差
1.2.2测量精密度、准确度与测试方法重复性、再现性
2有限次测量的样本偏差及其分布
2.1样本标准差
2.2样本偏差的分布与x2检验
2.2.1有限次测量中样本偏差的分布
2.2.2x2分布表的应用
2.2.2.1总体标准差置信上限的估算
2.2.2.2x2检验
3测量不确定度及其表征
3.1经典误差概念中的问题与不确定度
3.2不确定度及其表征
4不确定度的估算
4.1相关量测量不确定度的估算
4.2间接测量值测量不确定度的估算
4.3合成不确定度的估算
5置信因子的确定与总不确定度估算
5.1t分布及其应用
5.2置信因子与总不确定度估算法
参考文献
附录B 化学元素常见物理性能表
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考资料和索引部分，简直是工程学爱好者的宝藏。我注意到，作者对于引用的文献来源进行了非常细致的梳理，不仅包含了经典著作，还收录了近年来发表在顶级期刊上的最新研究成果。这表明作者的知识储备并非停留在上个世纪，而是紧跟学科前沿。更令人赞叹的是，书中针对一些关键概念，还提供了多种不同的数学描述角度，这对于理解同一物理现实在不同分析体系下的表述差异至关重要。我常常在阅读某个理论的A种解释后，翻到书的后半部分寻找B种或C种解释，每次都能从中获得新的视角，有效地避免了思维定势。这是一本真正能够陪伴读者成长，并在不同职业阶段都能提供新启发的参考书。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏作者在理论深度与实际应用之间拿捏的那个微妙的平衡点。读完前几章的理论铺垫后，接下来的案例分析简直是醍醐灌顶。书中对于不同结构在极端载荷下的响应描述，那种细致入微的洞察力，让人仿佛能亲身感受到金属疲劳的临界点，或是复合材料断裂瞬间发出的“无声”呐喊。特别是一个关于桥梁长期服役性能评估的章节，作者没有停留在简单的应力计算，而是深入探讨了环境因素，比如温度波动和湿度的长期影响是如何潜移默化地改变材料的内在属性，这种宏观视角和微观机制的结合，极大地拓宽了我的认知边界。我立刻想到了手头正在进行的一个项目，书中提供的那套分析框架，简直是为我量身定做的解决方案，效率提升不是一点半点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，简直是教科书界的一股清流。它没有那种高高在上的学术腔调，读起来反倒像是在听一位非常睿智的、对自己的领域怀有深厚热情的学者进行深度访谈。那些看似晦涩的物理现象，被作者用非常生动的比喻和类比进行了阐释，比如用煮鸡蛋的火候来比喻材料的相变过程，既形象又精准。我尤其喜欢其中穿插的一些历史小故事，讲述了某些关键公式或理论的发现过程，这让冰冷的科学定律充满了人文色彩和探索的艰辛，让我对这些前辈的智慧充满了敬意。这种叙事性的处理方式，极大地降低了阅读的疲劳感，使得我可以长时间沉浸其中，享受知识被层层剥开的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名习惯了快速获取信息的现代读者，我本以为这本书会是那种需要反复查阅、晦涩难懂的工具书，但事实完全出乎意料。作者在构建知识体系时，展现了惊人的宏观组织能力。从最基础的弹性模量定义，到涉及非线性行为的复杂本构关系，每一步都像是精密设计过的齿轮，紧密咬合，推动着读者的理解不断向前。它不是简单地罗列知识点，而是构建了一个完整、自洽的知识宇宙。当我试图去思考一个更深层次的问题时，我总能在书中的某个角落找到一个清晰的引导，指引我构建自己的分析路径，而不是被动接受结论。这种“授人以渔”的教学哲学，才是真正衡量一本技术书籍价值的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计实在是太抓人眼球了，那种介于冷静的科技感和直观的物理美学之间的色彩搭配，让人一拿到手里就忍不住想翻开。我本来对这类偏理论性的书籍抱有一些敬畏，但这本书的排版和图文布局简直是艺术品。那些复杂的公式和图表，被处理得极其清晰和易懂，仿佛作者在用一种只有内行才懂的语言，却又温柔地向每一个初学者招手。我记得我翻到第一章时，关于材料力学基础的阐述，那种循序渐进的逻辑推导，让我这个非科班出身的人竟然也能跟上思路，尤其是那些手工绘制的示意图，充满了温度和匠心，远比冷冰冰的计算机渲染更能让人产生亲近感。它不是那种堆砌概念的教科书，而更像是一位经验丰富的大师，在你耳边低语，告诉你如何真正“看懂”材料在受力下的变化。

评分☆☆☆☆☆