Computational Contact Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Wriggers, Peter

出品人:

页数:530

译者:

出版时间:

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9783642069048

丛书系列:

图书标签:

• 力学
• 接触力学
• 接触力学
• 计算方法
• 数值模拟
• 有限元
• 边界元
• 材料力学
• 固体力学
• 摩擦学
• 结构力学
• 力学建模

《计算接触力学》是一本面向该领域研究人员、工程师及高年级本科生和研究生提供的权威性参考书。本书深入探讨了在工程实践中普遍存在的接触现象，并提供了利用现代计算工具分析这些复杂问题的系统性方法。 全书围绕以下几个核心主题展开： 一、接触力学基础理论 在深入复杂的数值方法之前，本书首先奠定了坚实的理论基础。读者将回顾经典的弹性力学理论，包括应力、应变、本构关系以及边界条件等基本概念。在此基础上，重点阐述接触力学的特有理论，如： 接触问题的数学表述： 详细介绍接触问题如何被转化为数学模型，包括变分不等式（variational inequalities）和互补性问题（complementarity problems）等，这些是理解和求解接触问题数学框架的关键。 接触准则（Contact Conditions）： 详细阐述了法向（non-penetration）和切向（friction）接触准则，并讨论了不同摩擦模型的适用性，如库仑摩擦模型等。 接触力学的经典解法： 介绍一些适用于简单几何形状和材料特性的解析解法，例如赫兹接触理论（Hertzian contact theory），这为理解复杂问题的行为提供了一个重要的基准。 二、数值方法的系统性介绍 本书的核心在于介绍和分析用于解决接触问题的各种数值方法。针对不同类型的接触问题和工程需求，本书提供了详尽的算法描述、推导过程和性能评估。 有限元方法（Finite Element Method, FEM）： 这是解决接触问题最广泛使用的数值技术之一。本书将详细阐述如何将接触力学问题离散化，并详细介绍： 网格生成与节点处理： 如何处理接触界面上的复杂几何形状和网格。 接触约束的处理： 如何在有限元框架内有效地施加法向和切向的接触约束，包括拉格朗日乘子法、罚函数法等。 非线性分析： 接触问题本质上是非线性的，本书将深入探讨几何非线性、材料非线性以及接触非线性在有限元求解中的处理策略。 边界元方法（Boundary Element Method, BEM）： 对于某些特定类型的接触问题，特别是当接触区域相对较小时，边界元方法可能提供更高的效率。本书将介绍BEM在接触力学中的应用，包括： 基本方程的推导： 如何将三维或二维弹性力学方程转化为积分方程。 在接触问题中的应用： 如何利用BEM求解接触引起的位移和应力。 离散元方法（Discrete Element Method, DEM）： 对于颗粒材料、岩石力学以及多体接触等问题，DEM提供了独特的解决方案。本书将介绍： 颗粒接触模型： 如何模拟颗粒之间的碰撞、摩擦和粘结。 宏观行为的模拟： 如何通过模拟大量颗粒的相互作用来预测材料的宏观力学响应。 其他新兴数值技术： 针对一些特定或前沿的接触问题，本书还会触及一些其他重要的数值方法，如无网格方法（Meshless Methods）、光滑粒子动力学（Smoothed Particle Dynamics, SPD）等，并探讨其在接触力学领域的潜力。 三、实际工程应用与案例研究 理论和数值方法的掌握最终是为了解决实际工程问题。本书通过丰富的案例研究，展示了计算接触力学在各个领域的应用。 机械工程： 轴承和齿轮的接触分析： 评估磨损、疲劳和性能。 紧固件（螺栓、铆钉）的连接分析： 预测加载过程中的应力分布和连接强度。 焊接和粘接接头的应力分析： 评估界面处的应力集中和失效模式。 工具与工件的切削加工模拟： 理解切削力、温度分布和表面质量。 土木工程： 桥梁支座和基础的接触行为： 分析承载能力和沉降。 隧道掘进过程中的围岩-支护结构相互作用。 土体与结构的接触变形。 生物力学： 关节的生物力学分析： 如膝关节、髋关节的接触应力与磨损。 假体植入物的应力分布与生物相容性。 材料科学： 材料的磨损与疲劳模拟。 复合材料界面处的应力分析。 纳米尺度下的接触行为。 四、高级主题与前沿进展 除了基础理论和常用数值方法，本书还深入探讨了一些更高级和前沿的主题，为研究人员提供深入探索的方向。 大规模接触问题的求解策略： 讨论如何高效处理具有海量接触点的复杂模型，例如隐式/显式算法、多重网格方法、GPU加速等。 多物理场耦合接触问题： 结合热、电、磁等其他物理场进行耦合分析，例如热膨胀引起的接触压力变化，电接触的表面效应等。 宏观模型与微观模型之间的尺度关联： 如何从微观的颗粒接触行为推导宏观材料的本构关系，或者如何处理不同尺度下的接触问题。 接触力学的优化设计： 利用计算接触力学进行产品设计优化，例如最小化接触应力、最大化寿命等。 人工智能与机器学习在接触力学中的应用： 探讨如何利用AI/ML加速接触问题的求解，或从仿真数据中学习接触行为规律。 总而言之，《计算接触力学》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的知识体系，使他们能够理解和掌握求解各种复杂接触问题的理论基础、数值算法以及实际工程应用，并能为该领域的进一步研究和技术发展奠定坚实的基础。

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这本书的装帧和纸质手感绝对是顶级的享受。拿到手里沉甸甸的，一看就是那种经过精心打磨的作品。内页的印刷清晰度极高，即便是那些复杂的力学图解和公式推导，也能看得非常清楚，这一点对于需要频繁查阅公式的读者来说简直是福音。装帧设计上，那种低调的奢华感扑面而来，没有花里胡哨的装饰，却在细节处彰显着专业与严谨。我尤其欣赏封面那种深沉的色调，它仿佛在无声地宣告着这是一部内容扎实、值得信赖的专业著作。我通常是抱着一种仪式感来阅读专业书籍的，而这本书的物理质感，无疑为我的学习过程增添了不少愉悦的成分。翻阅时，书页的摩擦声都带着一种沉稳的韵律感，让人更愿意沉浸其中，而不是被廉价的书籍质感所打扰。如果仅仅从收藏价值和阅读体验来看，它已经远远超出了我的预期，绝对是书架上的一件珍品。

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这本书的语言风格，用“内敛而精准”来形容最为贴切。它不像某些流行科普读物那样追求口语化或戏剧性的表达，而是采用了一种高度学术化但又极富洞察力的叙事方式。每一个词语的选择都经过了深思熟虑，没有丝毫的冗余。当你读到某个关键的定义时，会清晰地感觉到作者是用最简洁的语言概括了一个复杂现象的本质。这种克制感，反而更容易让人集中注意力去捕捉其内在的科学意涵。对于我这种需要将理论快速转化为实践理解的读者来说，这种“少即是多”的表达策略，比那些过于啰嗦的解释来得更加高效和深刻。它更像是与一位经验丰富的导师进行一对一的深度交流，而不是听一堂泛泛而谈的讲座。

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虽然我尚未完全深入到书籍的核心理论部分，但仅仅是阅读引言和目录结构，就能感受到作者在梳理知识体系上所下的苦功。章节之间的逻辑衔接简直是教科书级别的范例——环环相扣，步步为营。从宏观的背景介绍到微观的单元体分析，再到最终复杂的数值实现路径，这种层层递进的结构设计，极大地降低了初学者面对庞大理论体系时的畏惧感。很多同类书籍在介绍新概念时往往显得生硬割裂，需要读者自己去搭建桥梁，而这本书在这方面做得非常出色，它像是为你准备好了一张详尽的思维导图，你只需要顺着它的脉络走下去，就能自然而然地理解知识点之间的内在联系。这种结构上的精妙，使得即便是自学，也能保持清晰的思路不至于迷失方向。

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这本书的排版风格简直是一股清流，尤其是在处理那些冗长而密集的数学推导时，作者和排版人员达成了某种默契，使得原本枯燥的公式群块也变得相对易读。他们巧妙地运用了分栏、缩进以及对关键定理的特殊标记，有效避免了传统教科书那种令人望而生畏的“文字墙”。我特别留意了公式编号的连续性和引用逻辑，非常清晰，这对于需要对照不同章节来理解某个复杂公式的推导过程时，提供了极大的便利。举个例子，当提到一个在第十章已经证明过的引理时，它会用非常醒目的方式指出原文出处，这种严谨的交叉引用，体现了作者对内容一致性的极致追求。这说明编辑和作者在校对环节上投入了巨大的精力，保证了阅读过程中的信息流的顺畅。

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这本书在案例分析的选取和展示上，展现出一种超越常规教材的广度和深度。它并没有仅仅局限于展示理论是如何工作的，而是通过一系列精心挑选的实际工程难题，来反向验证理论模型的适用性和局限性。我感觉作者是在不断地抛出挑战，然后引导读者去思考现有工具链的边界在哪里。例如，对于某些边界条件复杂或材料非线性的场景，书中不仅仅给出了求解框架，还探讨了不同数值方法的收敛性差异，这种对“解”的批判性审视，比单纯的“给出答案”更有价值。这使得这本书不仅仅是一本理论参考书，更像是一部高水平的工程实践手册，它教你如何用批判的眼光去看待每一次模拟结果，这对于提升专业技能至关重要。

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