力学中的偏微分方程(第2卷)

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出版者:世界图书出版公司
作者:A.P.S.Selvdurai
出品人:
页数:698
译者:
出版时间:2004-4
价格:98.00元
装帧:
isbn号码:9787506266086
丛书系列:
图书标签:
  • 弹性力学
  • 力学
  • 偏微分
  • 偏微分方程
  • 力学
  • 数学物理
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  • 高等教育
  • 工程数学
  • 数值分析
  • 连续介质力学
  • 弹性力学
  • 流体力学
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具体描述

The material presented in these monographs is the outcome of the author's long-standing interest in the analytical modelling of problems in mechanics by appeal to the theory of partial differential equations. The impetus for writing these volumes was the opportunity to teach the subject matter to both undergraduate and graduate students in engineering at several universities. The approach is distinctly different to that which would adopted should such a course be given to students in pure mathematics; in this sense, the teaching of partial differential equations within an engineering curriculum should be viewed in the broader perspective of "The Modelling of Problems in Engineering". An engineering student should be given the opportunity to appreciate how the various combination of balance laws, conservation equations, kinematic constraints, constitutive responses, thermodynamic restrictions, etc.

力学中的偏微分方程(第2卷):聚焦多体系统、弹性与流体动力学的深入探索 本书是“力学中的偏微分方程”系列的第二卷,在前一卷的基础上,进一步深入探讨了在复杂力学现象建模与分析中至关重要的偏微分方程。本卷将焦点集中在三个核心领域:多体系统的动力学、固体弹性理论以及流体动力学。通过严谨的数学推导与丰富的应用实例,本书旨在为读者构建一个全面而深入的理解框架,掌握运用偏微分方程解决实际工程与科学问题的强大工具。 多体系统的动力学:从基本粒子到宏观结构的统一视角 在第一部分,本书将引导读者穿越微观与宏观的界限,探索多体系统的动力学。我们将从描述基本粒子相互作用的方程出发,逐步过渡到宏观尺度下由大量粒子组成的系统的行为。这包括但不限于: N体问题及其近似方法: 深入剖析经典N体问题的数学框架,理解其内在的复杂性。在此基础上,我们将介绍一系列有效的近似方法,如微扰理论、平均场近似等,这些方法在处理大量粒子系统时至关重要,能够简化问题并揭示系统的整体行为。 统计力学与偏微分方程的交汇: 探讨统计力学中的关键概念,如分布函数、玻尔兹曼方程等,并展示如何将其转化为偏微分方程形式进行求解。我们将分析这些方程如何描述系统的宏观热力学性质,例如压强、温度的演化,以及相变等现象。 振动与波在多体系统中的传播: 分析多体系统内部的集体振动模式,以及能量和信息如何通过这些模式进行传播。我们将引入耦合振子模型,并讨论其在高维系统中的推广,展示声波、晶格振动等现象背后的数学原理。 非线性动力学与混沌: 揭示多体系统中普遍存在的非线性行为。我们将深入研究分岔、奇异吸引子等概念,并探索混沌现象的产生机制。本书将通过具体的例子,展示非线性偏微分方程如何在描述复杂系统(如流体湍流、行星轨道)的长期演化中扮演核心角色。 固体弹性理论:材料形变与应力分布的精确描述 第二部分将转入固体力学的范畴,专注于弹性理论。我们将解析偏微分方程如何精确地描述固体材料在受力后的形变和内部应力分布,为工程设计提供坚实的理论基础。 线弹性理论的基石: 从基本假设出发,推导线弹性理论的核心方程,包括Navier方程、Cauchy应力张量与位移之间的本构关系。我们将详细解释泊松比、杨氏模量等弹性常数的物理意义及其在方程中的作用。 平面问题与三维问题的分析: 重点介绍平面应力、平面应变等二维弹性问题的求解方法。读者将学习 Airy应力函数等数学工具,并通过解析和数值方法解决实际工程中的平面应力集中问题。随后,我们将扩展到三维弹性问题,讨论其复杂性以及常见的求解策略。 断裂力学与损伤演化: 引入断裂力学的前沿概念,分析材料在应力作用下裂纹的萌生、扩展以及最终断裂的过程。我们将探讨应力强度因子、断裂韧度等关键参数,并展示如何利用偏微分方程模型预测材料的失效行为。 连续介质力学中的波动方程: 深入研究弹性波在固体材料中的传播,包括纵波、横波的特性及其相互转化。我们将分析地震波的传播机制,以及结构振动分析中的关键方程。 先进课题:黏弹性、塑性与复合材料: 触及更高级的弹性理论,如黏弹性材料的时间依赖性行为,塑性材料的不可逆形变,以及复合材料的异质性力学特性。本书将展示如何通过修改基本弹性方程来刻画这些复杂材料的力学响应。 流体动力学:从层流到湍流的运动方程解析 第三部分将聚焦流体动力学,解析描述流体运动的偏微分方程,从最基本的层流行为到极其复杂的湍流现象。 Navier-Stokes方程的推导与意义: 详细推导流体力学中的核心方程——Navier-Stokes方程。我们将深入理解方程中各项的物理含义,包括惯性力、压力梯度、黏性力以及外力等,并探讨其在描述不可压缩、牛顿流体运动中的普遍性。 相似性分析与无量纲参数: 介绍相似性分析在流体动力学中的重要作用,以及雷诺数、马赫数等无量纲参数如何表征流体的运动状态。我们将分析这些参数如何影响流动的性质,并简化复杂问题的研究。 边界层理论与流动分离: 重点讲解边界层理论,描述流体在固体表面附近的行为。我们将深入分析边界层的形成、发展以及流动分离现象,这对于理解飞机翼型设计、管道流动效率等至关重要。 伯努利方程与能量守恒: 阐述伯努利方程作为流体能量守恒原理在理想流体中的应用,并讨论其在实际流动中的局限性。 湍流的数学挑战与建模: 坦诚面对湍流的数学复杂性。我们将回顾湍流的统计特性,介绍平均Navier-Stokes方程(RANS)以及大涡模拟(LES)等主流的湍流建模方法,并探讨其在计算流体力学(CFD)中的应用。 可压缩流与激波: 扩展到可压缩流体的研究,分析气体动力学方程,并深入理解激波的形成、传播及其对流场的影响,这在航空航天领域尤为重要。 本书不仅提供了丰富的理论知识,更注重通过引导读者掌握解决问题的思路与方法。通过对这些核心偏微分方程的深入剖析,读者将能够自信地分析从微观粒子相互作用到宏观结构力学行为,再到复杂流体运动的各种力学现象,为进一步的学术研究和工程实践奠定坚实的基础。

作者简介

目录信息

8. The biharmoni
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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翻开几页后,我发现这本书的论述风格非常严谨,似乎每一个推导步骤都经过了反复的斟酌。我注意到其中关于Sobolev空间和泛函分析在PDE求解中的应用的章节似乎占了相当大的比重。这确实是现代偏微分方程理论的基石,但对于应用型的读者来说,可能需要花费大量时间去消化这些高深的数学工具。我个人更倾向于在理解核心解法(比如傅里叶变换、拉普拉斯变换在特定方程上的应用)之后,再深入研究其存在性和唯一性的严格证明。因此,我期待书中在介绍这些高级概念时,能配有足够多的“桥梁”性的解释,帮助我们这些数学基础相对薄弱的工程背景学习者,能够跨越理解上的鸿沟,而不是直接被抛入理论的深海。语言上的精确性固然重要,但适度的可读性同样不可或缺。

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拿到书后,我首先快速浏览了一下目录结构,感觉编排是相当系统的,从基础的椭圆型方程开始,逐步过渡到更复杂的抛物型和双曲型方程,这种循序渐进的组织方式对于自学者来说是十分友好的。我个人对边界条件的处理方式非常感兴趣,尤其是对于非标准的几何区域,如何有效地设定和应用Dirichlet或Neumann边界条件,往往是实际工程应用中的难点。我希望书中对于这些复杂情境下的数值近似方法或者变分原理的应用能有详尽的讨论。如果能提供一些实际的物理建模案例,比如流体力学或热传导问题,并详细展示如何将物理问题转化为数学方程,再用书中介绍的方法求解,那就太棒了。这样的深度结合,才能真正体现出“力学”与“偏微分方程”结合的价值所在,否则,它就仅仅是一本高等数学的补充读物了。

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这本书的装帧质量显然是出版社下了成本的,纸张的厚度和印刷的清晰度都达到了专业教材的水准,这对于需要频繁查阅和在上面做大量批注的我来说,简直是福音。我最近正在研究振动理论中的波的传播问题,对双曲型偏微分方程的求解方法特别关注。我期望这本书能提供足够的例题和应用背景,而不是仅仅停留在纯数学的理论证明上。毕竟,我们学习这些方程的最终目的是为了描述和预测物理系统的行为。如果能穿插一些历史背景或者不同解法之间的优劣对比,那就更好了,这样可以帮助读者建立更立体的知识结构。坦白说,这类书籍最怕的就是那种只罗列定理和证明,却缺乏直观物理图像的讲解,读起来会让人感觉很“干”。希望作者在引导读者理解方程物理意义方面多下功夫,让抽象的数学符号背后能浮现出真实的物理图景。

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这本书的封面设计倒是挺吸引眼球的,那种深邃的蓝色配上简洁的字体,一看就是本严肃的学术著作。我拿到手的时候,沉甸甸的感觉就告诉我,这绝对不是什么轻松的读物。作为一个理论物理方向的学生,我对这种硬核的数学工具书是又爱又怕。爱它是因为我知道这些偏微分方程是连接宏观世界和微观世界的桥梁,少了它们,很多物理现象就只能停留在定性的描述上;怕的则是它那晦涩难懂的公式和严密的逻辑推导,每一次翻阅都像是在攀登一座陡峭的山峰。特别是涉及到非线性问题的部分,感觉像是要和作者在智力上进行一场艰苦的拉锯战。我希望它能在基础理论的阐述上更加清晰一些,毕竟,对于初学者来说,第一遍读懂比记住更重要。这本书的排版看起来很专业,希望内文的公式引用和章节间的逻辑衔接也同样流畅无碍,毕竟,在处理像Navier-Stokes或者弹性力学方程这类复杂系统时,清晰的脉络是避免迷失的关键。

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这本书的字体和行距设置让人阅读起来感觉比较舒适,长时间阅读眼睛不易疲劳,这对厚重的教材来说至关重要。我在寻找有关稳定性分析和耗散结构生成机制的理论依据,这通常涉及到非线性波动方程的长期行为。我希望书中在处理这类动态系统时,能提供一些关于能量泛函或守恒律的系统性讨论,这往往是理解系统稳定性的关键切入点。而且,对于偏微分方程的研究往往离不开数值方法作为验证和辅助,如果能简要提及几种主流的数值格式(如有限差分、有限元)是如何基于这些解析解的理论基础发展起来的,哪怕只是理论概述,也能极大地拓宽读者的视野。毕竟,在现代科学研究中,解析解和数值解的配合是常态,这本书如果能在这个领域有所暗示或引导,无疑会增添不少实用价值。

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第二卷简直就是弹性力学分册!作者从连续介质力学的角度出发,最后落实的都是弹性力学的问题,包括平面问题,极坐标下的力学问题,各种方法:伽辽金方法,勒夫方法,布斯涅斯克解,薄板问题等等,后面泊松方程里面详细介绍了格林函数法的性质及应用。这书讲得很细,各种严谨的数学公式说明,例题也不少,感觉比国内弹性力学教材强好多!一些细节的点,一句话讲得清清楚楚。是本不错的工具书。

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