Theory of Elasticity

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出版者:Butterworth-Heinemann
作者:E M Lifshitz, L D Landau
出品人:
页数:195
译者:
出版时间:1986-1-15
价格:USD 72.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780750626330
丛书系列:Course of Theoretical Physics
图书标签:
  • 物理
  • Landau
  • 朗道十卷
  • 弹性力学
  • 朗道
  • Physics
  • 科学
  • 理论
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  • 理论物理
  • 材料科学
  • 固体力学
  • 数学物理
  • 应力分析
  • 变形理论
  • 工程力学
  • 偏微分方程
  • 连续介质
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具体描述

A comprehensive textbook covering not only the ordinary theory of the deformation of solids, but also some topics not usually found in textbooks on the subject, such as thermal conduction and viscosity in solids.

固体力学基础:材料在载荷作用下的行为探究 作者: [在此处填写一位富有经验的结构工程或理论力学教授的姓名] 出版社: [在此处填写一家知名的学术出版社名称] --- 概述:从宏观观察到微观机理的桥梁 本书旨在为结构工程、土木工程、机械工程、材料科学等领域的学生、研究人员及专业工程师提供一个全面、深入且严谨的固体力学理论框架。我们聚焦于材料在外部载荷作用下如何响应、变形以及最终失效的基本物理和数学原理。不同于专注于特定应用(如高等结构分析或有限元方法)的教材,本书致力于奠定坚实的理论基础,使读者能够清晰地理解应力、应变、本构关系以及平衡方程的物理意义和数学表达。 全书结构经过精心设计,从最基础的力学概念出发,逐步攀升至复杂的三维连续介质力学描述,确保读者在掌握计算工具的同时,对背后的物理现实保持深刻的洞察力。 第一部分:基础概念与应力分析(The Kinematics and Statics of Deformation) 本部分是理解后续所有高级主题的基石。我们首先从描述物体变形的几何角度入手,区别于简单的刚体运动。 第一章:连续介质假设与坐标系选择 我们将详细讨论将真实世界中的离散材料视为连续介质的必要性与适用范围。重点讲解了描述变形所需的位移场的概念,并引入了描述材料局部变形的几何量——应变张量。我们将深入剖析无限小位移下的线化应变关系,包括正应变、剪应变及其在不同坐标系(笛卡尔、柱面、球坐标系)下的表达。同时,对坐标变换(特别是二阶张量的旋转变换)进行详尽的矩阵推导,为后续的应力主方向分析做好准备。 第二章:平衡与应力状态的描述 在几何描述之后,我们转向力的平衡。本章的核心在于定义应力张量。我们将通过对一个无限小体积微元体进行力的平衡分析,推导出柯西应力定理(Cauchy’s Stress Theorem)和平衡方程(Equations of Equilibrium)在无体力作用和有体力作用下的形式。 我们不仅关注正应力和剪应力在直角坐标系下的分量,更重要的是,本章将系统性地介绍柯西应力张量作为二阶张量的性质,包括其对称性。通过对任意截面上的应力矢量进行分析,我们将自然而然地引出主应力的概念,并展示如何通过求解特征方程来确定主应力值和主方向,这对于理解材料的临界状态至关重要。 第三章:应力与应变的互相关系:本构关系基础 理论力学知识的深度往往体现在如何连接“力”(应力)与“形变”(应变)。本部分专注于线弹性材料的行为。 我们将首先回顾经典材料模型——胡克定律(Hooke's Law)的各向同性形式,详细推导拉伸、剪切与体积变化的弹性模量(杨氏模量 $E$、泊松比 $ u$、剪切模量 $G$、体积模量 $K$)之间的关系,并证明它们之间仅有两个独立弹性常数。 随后,我们将引出更一般的广义胡克定律,以及应力-应变本构关系矩阵。我们也会触及温度效应(热应力)对位移场的附加影响。 第二部分:二维问题与结构简化(Planar Analysis and Simplifications) 在掌握了三维基础后,本部分将应用这些理论解决实际工程中常见的二维简化问题,并介绍重要的解析方法。 第四章:平面应力与平面应变问题 工程结构(如薄壳、板、或截面尺寸远大于长度的构件)通常可以被简化为二维分析。本章将明确定义平面应力(Plane Stress)和平面应变(Plane Strain)的物理条件和数学假设,并推导出在这两种特定约束下,应力、应变和位移分量之间的简化控制方程。 第五章:二维应力分析的解析方法 本章专注于提供解决特定二维弹性问题的解析工具: 1. 应力函数法(Airy Stress Function):我们将详细推导适用于平面应力问题的双调和方程,并通过引入艾里应力函数 $Phi(x, y)$,将力学问题转化为纯粹的数学求解问题。我们将通过具体实例(如悬臂梁的应力分布、角点的应力集中)展示如何利用边界条件确定 $Phi$,并计算出完整的应力场。 2. 应力解析延拓:在研究某些非均匀截面或存在孔洞的结构时,应力场可能需要解析延拓。本节将介绍复变函数法在处理具有圆形孔洞或复杂边界的二维平面弹性问题中的强大应用,帮助读者理解复杂的应力集中现象。 第三部分:杆件与梁的挠曲理论(The Mechanics of Beams and Rods) 虽然本书的重点是连续介质理论,但杆件和梁是工程中最常见的结构单元。本部分将从弹性理论的视角审视这些经典的简化模型。 第六章:欧拉-伯努利梁理论的弹性基础 我们将欧拉-伯努利梁理论(Euler-Bernoulli Beam Theory)置于三维弹性理论的背景下进行推导。重点讨论其核心假设——平截面假定(Plane Sections Remain Plane)——在何种程度上是对真实三维应变场的近似。我们将推导出梁的挠度微分方程,并系统地求解不同边界条件下的挠度曲线和内力分布。 第七章:剪切变形效应的引入——蒂莫申科梁理论 对于较短、较厚的梁或复合材料梁,剪切变形不能忽略。本章将引入蒂莫申科梁理论(Timoshenko Beam Theory),将梁的变形分解为弯曲和剪切两部分,推导出包含旋转角度和挠度的耦合微分方程组。通过对比欧拉-伯努利和蒂莫申科理论的解,读者将清晰理解剪切变形对结构响应的实际影响。 第四部分:能量方法与稳定性分析(Energy Methods and Stability) 本部分将从能量的角度重新审视力学问题,这不仅提供了一种强大的计算替代方案,也是理解结构稳定性的关键。 第八章:虚功原理与互等定理 我们将详细阐述虚功原理(Principle of Virtual Work)在静力学和动力学中的应用。重点讲解如何利用虚应变能和虚外力功来建立力学方程,而无需显式地求解平衡方程。在此基础上,我们将推导和阐释贝蒂定理(Betti's Reciprocal Theorem)及其在简化结构分析中的应用价值。 第九章:最小势能原理与弹性稳定性 最小势能原理(Principle of Minimum Potential Energy)是变分法在固体力学中的核心体现。我们将定义总势能泛函,并展示如何通过变分法来推导控制方程和本构关系。 最后,本章将拓展至结构稳定性领域。我们将应用势能法来分析线性系统在轴向压力下的屈曲(Buckling)现象。通过对一个初始平衡态附近微小扰动的势能分析,我们将推导出欧拉屈曲载荷的精确表达式,并讨论失稳的物理本质。 结论与展望 全书的最终目标是为读者提供一个统一的、跨越不同复杂度的固体力学语言。本书避免了对有限元软件操作的过度依赖,强调对基本物理定律和张量数学的掌握,从而使读者无论面对何种新型材料或非经典载荷问题,都能回溯至基础理论进行严谨的分析和判断。本书结构严谨、推导详尽,是深入理解材料力学、结构静力学及弹性理论的理想参考读物。

作者简介

列夫·达维多维奇·朗道(1908—1968) 理论物理学家、苏联科学院院士、诺贝尔物理学奖获得者。1908年1月22日生于今阿塞拜疆共和国的首都巴库,父母是工程师和医生。朗道19岁从列宁格勒大学物理系毕业后在列宁格勒物理技术研究所开始学术生涯。1929—1931年赴德国、瑞士、荷兰、英国、比利时、丹麦等国家进修,特别是在哥本哈根,曾受益于玻尔的指引。1932—1937年,朗道在哈尔科夫担任乌克兰物理技术研究所理论部主任。从1937年起在莫斯科担任苏联科学院物理问题研究所理论部主任。朗道非常重视教学工作,曾先后在哈尔科夫大学、莫斯科大学等学校教授理论物理,撰写了大量教材和科普读物。朗道的研究工作几乎涵盖了从流体力学到量子场论的所有理论物理学分支。1927年朗道引入量子力学中的重要概念——密度矩阵;1930年创立电子抗磁性的量子理论(相关现象被称为朗道抗磁性,电子的相应能级被称为朗道能级);1935年创立铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释;1936—1937年创立二级相变的一般理论和超导体的中间态理论(相关理论被称为朗道相变理论和朗道中间态结构模型);1937年创立原子核的几率理论;1940—1941年创立液氦的超流理论(被称为朗道超流理论)和量子液体理论;1946年创立等离子体振动理论(相关现象被称为朗道阻尼);1950年与金兹堡一起创立超导理论(金兹堡-朗道唯象理论);1954年创立基本粒子的电荷约束理论;1956—1958年创立了费米液体的量子理论(被称为朗道费米液体理论)并提出了弱相互作用的CP不变性。朗道于1946年当选为苏联科学院院士,曾3次获得苏联国家奖;1954年获得社会主义劳动英雄称号;1961年获得马克斯·普朗克奖章和弗里茨·伦敦奖;1962年他与栗弗席兹合著的《理论物理学教程》获得列宁奖,同年,他因为对凝聚态物质特别是液氦的开创性工作而获得了诺贝尔物理学奖。朗道还是丹麦皇家科学院院士、荷兰皇家科学院院士、英国皇家学会会员、美国国家科学院院土、美国国家艺术与科学院院士、英国和法国物理学会的荣誉会员。

目录信息

读后感

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在由Westview出版社出版的Safran的经典软物质物理学教程STATISTICAL THERMODYNAMICS OF SURFACES, INTERFACES, AND MEMBRANES一书中多处引用朗道的三本书,统计物理、弹性理论和流体力学。本书从非常物理的角度给出了弹性理论的相关基础知识,对丰富物理专业学生的视野,向软物...  

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我记得高教社出版的俄罗斯系列数学物理的书都是latex排版的,但是现在拿到手上的新版弹性理论感觉排版好像是word做的,整个书的版面没有latex出来的看起来舒服。 书的详细内容现在还没有来得及细看。  

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买这本书快两年了,一般大学本科物理系不会要求弹性力学,所以当时只能买来自学,和朗道其他系列的书风格和相识,言简意赅。但是要看这本书会比看前面基本书的要求要高些,里面有很多偏微分方程需要求解,而本书不讲怎么求解,但是理解求解这个过程很重要,所以如果你数学不好...  

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现在还正在看,只不过朗道的书一般都是在第一章就把整本书要讲的物理思想给说出来了,但是这本书的物理思想和他的其他书相比就少了很多了,几乎都是数学计算。非常的繁杂。。。。 要想看懂这本书需要很强的张量和矢量知识,更需要解很复杂偏微分方程的能力。 看看这本书也还是...  

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现在还正在看,只不过朗道的书一般都是在第一章就把整本书要讲的物理思想给说出来了,但是这本书的物理思想和他的其他书相比就少了很多了,几乎都是数学计算。非常的繁杂。。。。 要想看懂这本书需要很强的张量和矢量知识,更需要解很复杂偏微分方程的能力。 看看这本书也还是...  

用户评价

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这本书以其严谨的逻辑和清晰的阐述,为我构建了一个坚实的弹性力学知识体系。我深信,理解结构在受力下的行为是工程设计的基石,而这本书正是这座知识殿堂的入门之钥。我被书中对位移边界条件和力边界条件的详细讨论所吸引,这些条件直接决定了结构的最终变形和内力分布。例如,一个固定支撑和一个自由端的巨大差异,将导致完全不同的应力状态。书中所举的各种例题,例如加载在弹性半空间表面的集中力问题,都极具启发性,让我看到了理论在解决实际问题中的应用潜力。我开始思考,在设计一个高精度仪器时,如何去控制其表面的应力分布,如何去最小化由于温度变化引起的应力集中。这本书不仅提供了解决问题的方法,更重要的是教会了我如何提出正确的问题,如何从工程实际出发,抽象出具有代表性的力学模型。它就像一位经验丰富的导师,循序渐进地引导我,让我从一个对力学一知半解的初学者,逐渐成长为一个能够运用弹性理论分析问题的工程师。

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这本书的严谨性和系统性让我印象深刻。从最基本的应力应变关系开始,作者逐步引导读者深入到更复杂的二维和三维问题。书中对 Airy 应力函数的使用,让我领略到了数学在解决物理问题中的强大力量。这种解析方法的运用,使得我们能够精确地求解一些经典问题的应力分布,例如平板中的孔洞问题,这在实际工程中是经常遇到的。我非常欣赏作者在讲解过程中,始终强调物理背景,确保读者在理解数学推导的同时,不忘其物理意义。书中关于材料强度准则的讨论,也让我对材料的破坏机理有了更深入的了解。无论是最大主应力准则,还是 Von Mises 屈服准则,它们都试图用一个简单的数学表达式来描述复杂材料的屈服行为,这本身就是一种非常了不起的成就。我开始将这些理论应用到我的思考中,当我看到一个金属构件在承受载荷时,我不再仅仅将其视为一个整体,而是开始思考其内部应力的分布,思考是否存在可能导致失效的薄弱环节。这本书不仅仅是提供知识,它更像是在我心中播下了一颗对力学原理深入探究的种子。

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《Theory of Elasticity》为我打开了通往理解物质内在韧性的奇妙世界。当我深入阅读关于变形协调方程的部分时,我被这种约束条件的简洁和普适性所折服。材料在变形过程中,其内部各点的位移分量必须满足一定的连续性条件,这就像是自然的“契约”,保证了材料不会在变形过程中“撕裂”。书中所提出的各种解析解法,例如在笛卡尔坐标系和极坐标系下的应力应变关系,让我看到了如何将抽象的理论转化为具体的计算结果。我尤其被书中关于圆形薄壁压力容器的分析所吸引,这种简单的结构却蕴含着深刻的应力分布规律。我开始尝试将这些理论应用到我日常生活中所见到的各种结构上,例如一个水桶的侧壁,一个轮胎的胎面,它们在承受内部压力时,其应力分布是否也遵循着类似的规律?这本书不仅仅是在教授理论,它更是在训练一种思维方式,一种能够从宏观现象中洞察其内在机制的思维方式。通过这本书,我对材料科学和工程力学产生了前所未有的浓厚兴趣。

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我一直对那些能够解释宏观世界现象的微观原理着迷,《Theory of Elasticity》恰好满足了我这种好奇心。当我阅读书中关于应力张量和应变张量的章节时,我仿佛看到了一系列抽象的数学工具,但它们却能够精确地描述材料内部复杂的受力状态。书中对各向同性材料和各向异性材料的区分,以及它们在弹性行为上的差异,让我对材料的微观结构及其宏观表现有了更深刻的理解。例如,木材的纹理方向会影响其强度,而金属的晶粒结构则决定了其延展性,这些细微之处都在弹性理论的框架下得到了合理的解释。我特别欣赏作者在解释 Hooke's Law 时,不仅仅是给出公式,而是通过一系列的实验思想和物理直觉来引导读者理解。这种循序渐进的教学方式,让我在掌握复杂的数学推导的同时,也能够清晰地把握其背后的物理意义。书中所描绘的各种边界条件和加载方式,也让我联想到实际工程中的各种复杂工况,例如桥梁的支座约束,发动机零件的受热膨胀,以及医疗器械中的生物组织变形,这些都为我理解理论的实际应用提供了丰富的素材。这本书并非简单的理论堆砌,它更像是一本教导我们如何“看穿”物质内在规律的指南,让我对材料的潜在行为有了更深的敬畏。

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我一直认为,伟大的工程作品都离不开对其材料特性的深刻理解,《Theory of Elasticity》正是这样一本能帮助我达到这一目标的书。书中对二维弹性问题的处理,例如平板的弯曲和受力,让我看到了如何将三维的复杂性简化为二维,从而获得更易于分析的解。我被书中关于载荷叠加原理的运用所吸引,这意味着我们可以将复杂的载荷分解为一系列简单的载荷,然后将它们的解叠加起来,从而得到最终的答案。这种“分而治之”的思想在工程领域中无处不在。我开始思考,例如在设计一个复杂的机械装置时,如何将其各个部件的受力情况进行分解,然后分别进行分析。这本书不仅仅是关于理论,它更是在教授一种思维模式,一种能够将复杂问题化繁为简、化抽象为具体的思维模式。它让我对工程设计有了更深的敬畏,也激发了我对更多工程领域的探索热情。

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《Theory of Elasticity》是一本能让人思考“为什么”的书。我被书中关于泊松比的讨论所深深吸引,这个简单的参数,却精确地描述了材料在单向受力时,横向尺寸的变化规律。这不仅仅是数据的记录,更是对材料内在“秉性”的揭示。我尤其欣赏作者对材料力学性质的分类,例如弹性模量、剪切模量和体积模量,这些参数共同构成了材料的力学“身份证”。书中所引入的张量分析,虽然在初期看起来有些抽象,但它提供了一种统一的语言来描述三维空间中的应力和应变,这对于解决复杂问题至关重要。我开始尝试用张量的视角去理解金属的屈服,理解橡胶的拉伸,以及混凝土的抗压能力。这本书让我明白,工程设计不仅仅是经验的积累,更是对物理原理深刻理解的应用。它不仅仅是提供知识,更是在塑造一种解决问题的能力,一种用科学的眼光去观察和改造世界的能力。

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《Theory of Elasticity》这本书的价值在于,它能够引导我深入思考材料的内在“脾气”。我被书中关于应力集中的现象以及消除应力集中对策的讨论所吸引。了解这些关键点,能够帮助我在实际工程设计中避免灾难性的断裂。书中对各种边界条件的详细分析,例如固定端、铰支端和自由端,让我认识到边界条件对结构受力行为的决定性影响。我开始尝试将这些理论知识应用到我日常的思考中,例如一个窗户框架在风雨侵袭下的受力,或者一个门铰链在反复开关下的磨损。这本书不仅仅是在教授理论知识,它更是在培养一种科学的思维方式,一种能够从现象中洞察本质、从细节中发现规律的思维方式。它让我对工程领域产生了更浓厚的兴趣,并渴望继续探索更深入的理论和更广泛的应用。

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这本书的理论深度和广度,让我对材料在不同尺度下的行为有了全新的认识。《Theory of Elasticity》不仅仅是在讲述理论,它更是在构建一种思维框架,一种能够理解物质内在弹性的框架。我被书中对非线性弹性问题的初步探讨所吸引,这让我意识到,真实的材料行为并非总是线性的,在较大的变形下,材料的弹性模量也会发生变化。这对于设计承受极端载荷的结构至关重要。书中所提及的实验验证方法,也让我看到了理论与实践之间的紧密联系。无论是拉伸试验,还是弯曲试验,它们都为验证弹性理论的准确性提供了依据。我开始尝试将这些理论知识与我所看到的工程实例联系起来,例如一个汽车悬挂系统在颠簸路面上的表现,一个建筑结构在风荷载下的形变。这本书让我意识到,工程不仅仅是关于知识的掌握,更是关于如何将知识转化为实际的解决问题的能力。

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对于一个对力学原理充满兴趣的读者来说,《Theory of Elasticity》无疑是一本宝藏。我被书中对能量原理的深入探讨所吸引,特别是虚功原理在解决复杂结构力学问题中的强大应用。这不仅仅是数学上的技巧,更是一种解决问题的哲学。通过能量的视角,我们可以将原本难以直接求解的应力分布问题,转化为求解一个使系统总能量最小化的过程,这是一种非常 elegant 的方法。书中对 Saint-Venant 原理的阐述,也让我对局部应力集中效应有了更清晰的认识,这在实际工程设计中至关重要,因为许多断裂失效都源于微小的应力集中。我开始意识到,在进行结构设计时,仅仅满足整体的强度要求是远远不够的,我们还需要关注细节,关注那些可能隐藏的应力“陷阱”。此外,书中对薄壳理论和梁理论的介绍,也让我看到了弹性理论如何被应用于具体工程领域。那些精巧的桥梁结构、坚固的飞机机翼,甚至是看似简单的桌椅,其设计原理都离不开这些基础的弹性力学知识。这本书不仅仅是关于理论,它更是关于如何运用这些理论去解决实际工程问题,去创造更安全、更高效的结构。

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初次翻开《Theory of Elasticity》,我脑海中浮现的画面并不是枯燥的公式堆砌,而是工程师们在精密设计中如何理解和驾驭物质的形变。这本书无疑为我打开了一个全新的视角,让我得以深入剖析材料在受力作用下的内在响应机制。它不仅仅是关于拉伸、压缩和弯曲的理论,更是对物理世界基本规律的深刻洞察。想象一下,一座摩天大楼在地震中如何承受巨大的冲击,一架飞机在飞行中机翼如何承受空气动力学带来的复杂载荷,又或者一颗精密轴承在高速旋转下如何保持其形状和精度,这些都离不开弹性理论的支撑。这本书的语言虽然严谨,但字里行间流露出的那种对工程问题的思考和解决的热情,却深深吸引了我。我开始意识到,那些我们在日常生活中习以为常的坚固结构,其背后蕴含着多么精妙的科学原理。它让我开始思考,当我们将材料的边界推向极限时,会发生什么?这本书不仅仅是提供知识,更重要的是激发我对工程领域更深层次的探索欲望,让我对材料科学、结构力学以及更广泛的工程应用产生了极大的兴趣。这本书所带来的启发,已经超越了简单的理论学习,它教会我用一种更具批判性和分析性的思维去审视周围的世界,去理解那些支撑我们现代文明的基石。

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