塑性力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:夏志皋

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:1991-7

价格:12.00元

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isbn号码:9787560807973

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• 塑性力学
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好的，这是一本名为《结构动力学基础》的图书的详细简介，内容不涉及《塑性力学》。 --- 《结构动力学基础》图书简介 导言：动态世界的基石 在土木工程、机械设计、航空航天等诸多工程领域，结构所面临的载荷往往是随时间变化的。从地震的剧烈晃动到机器运转产生的振动，再到风荷载的时变效应，这些动态载荷对结构的安全性、稳定性和耐久性构成了严峻的挑战。忽视结构的动力响应特性，可能导致灾难性的后果。 《结构动力学基础》旨在系统、深入地阐述结构动力学的基本原理、分析方法与工程应用。本书不仅为初学者奠定坚实的理论基础，也为有经验的工程师提供深入理解复杂动态问题的工具和视角。我们力求通过清晰的数学推导、丰富的实例分析和恰当的物理图像，使读者深刻理解结构如何对瞬时或持续变化的激励做出反应。 第一部分：单自由度系统的动力学（SDoF Systems） 本部分是结构动力学分析的逻辑起点，通过研究最简化的动力学模型——单自由度系统（SDoF），建立起动力分析的核心概念框架。 第一章：SDoF 系统的基本概念与运动方程 本章首先界定结构动力学的基本要素：质量、刚度、阻尼。详细阐述了线弹性、粘滞阻尼和黏弹性元件的本构关系。随后，基于牛顿第二定律和虚功原理，推导出经典的自由振动运动方程 $mathbf{mddot{x} + cdot{x} + kx = 0}$。本章重点分析自由振动的自由响应，推导出固有频率、圆频率和周期，并深入讨论阻尼比对振动衰减率的决定性影响。 第二章：SDoF 系统的自由振动与模态分析 本章聚焦于无阻尼和有阻尼系统的自由振动解。对于无阻尼系统，解析解形式简洁明了；对于有阻尼系统，根据阻尼比 ($zeta$) 的大小，详细区分了欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况，并对比了其在时域内的响应特性，特别是对欠阻尼系统的对数减量法进行深入探讨。本章为后续多自由度系统的模态分析埋下伏笔。 第三章：SDoF 系统的受迫振动（谐响应） 当结构受到周期性、随时间按正弦（或余弦）规律变化的外部激励时，系统进入受迫振动状态。本章详细推导了在简谐荷载作用下的稳态响应解析解。核心内容包括频率响应函数 (Frequency Response Function, FRF) 的建立，以及对放大系数 (Magnification Factor) 的分析。通过深入研究激励频率与系统固有频率之间的关系，本章揭示了“共振”现象的本质、危害及其在工程设计中必须避免的临界区。 第四章：SDoF 系统的瞬态响应与冲激响应 工程中常见的载荷如冲击、爆炸或瞬时位移激励，通常以脉冲或狄拉克 $delta$ 函数的形式表示。本章集中讨论系统的瞬态响应。重点分析了单位脉冲响应函数 $h(t)$ 的构建及其在积分形式（即卷积积分）中的应用：$x(t) = int_{0}^{t} f( au) h(t- au) d au$。本章的推导严谨且侧重实际应用，展示了如何利用已知的激励函数和系统的固有特性，精确预测结构在非周期性载荷下的动态行为。 第五章：SDoF 系统的任意荷载响应分析 本章将前述分析提升至更通用的层面，即使用峰值因子法和逐步积分法（如中心差分法或Newmark-$eta$ 法）来处理任意形式的非解析时间历程激励（如地震动记录）。本章不仅提供了数值求解的理论基础，还探讨了时间步长选择对数值解精度的影响，为计算力学软件的底层算法理解打下基础。 第二部分：多自由度系统的动力学（MDoF Systems） 单自由度模型虽然直观，但对于具有复杂几何形状和材料分布的实际工程结构而言，必须采用多自由度模型。本部分将系统地推广动力学原理至多自由度系统。 第六章：MDoF 系统的运动方程与离散化 本章首先介绍如何根据实际结构特性，通过自由体图法或能量法（拉格朗日方程）推导出离散化的运动方程：$mathbf{Mddot{u} + Cdot{u} + Ku = F(t)}$。重点阐述了质量矩阵 $mathbf{M}$、阻尼矩阵 $mathbf{C}$ 和刚度矩阵 $mathbf{K}$ 的组集方法。此外，本章引入了有限元方法（FEM）在结构动力学离散化中的基础作用，将一个连续体问题转化为有限个自由度的问题。 第七章：无阻尼自由振动与模态分析（Modal Analysis） 对于无阻尼、无激励的 MDoF 系统，运动方程转化为著名的特征值问题：$(mathbf{K} - omega^2 mathbf{M})mathbf{Phi} = 0$。本章详细阐述了求解广义特征值问题的方法，推导出了系统的固有频率（特征值）和振型（特征向量）。对振型（模态形状）的物理意义进行深入解析，理解各个振型所代表的结构变形模式及其在不同载荷下的响应特性。 第八章：模态叠加法（Modal Superposition Method） 模态叠加法是求解 MDoF 系统受迫振动的最核心、最常用的方法。本章基于模态正交性原理，对系统的运动方程进行坐标变换，将耦合的微分方程组解耦为一组独立的 SDoF 系统。重点讲解了如何利用各阶模态的响应，通过时间积分或频域分析，叠加得到系统的总响应。本章会详细讨论模态参与系数、模态质量和模态刚度的计算，并分析忽略高阶模态可能带来的误差。 第九章：系统阻尼的建模与处理 MDoF 系统的阻尼矩阵 $mathbf{C}$ 的准确建模是动力分析中的难点。本章系统考察了各种阻尼形式，特别是瑞利阻尼 (Rayleigh Damping)，即 $mathbf{C} = alpha mathbf{M} + eta mathbf{K}$。详细分析了瑞利阻尼在模态叠加法中的应用及其局限性。此外，还介绍了结构阻尼和材料阻尼的引入方式，强调了阻尼在控制振动和评估能量耗散中的关键作用。 第三部分：连续体系统的动力学与高级主题 为了更好地服务于梁、板、壳等连续结构，本部分将动力学分析推广至无限自由度系统，并引入分析工具。 第十章：一维连续体——梁的自由振动 本章以经典的欧拉-伯努利梁（Euler-Bernoulli Beam）为例，推导其自由振动的偏微分方程，并求解其边界条件下的解析解。着重于确定梁的固有频率和振型函数。本章为理解更高维连续体（如板）的动力特性提供了坚实的数学和物理基础。 第十一章：系统识别与实验模态分析基础 在工程实践中，结构的精确参数（M, C, K）往往未知。本章介绍了如何从实验测得的输入（激励）和输出（响应）数据中，反演出系统的动力特性。讨论了频响函数 (FRF) 曲线的特征，以及基于频域数据的系统识别方法（如峰值法、峰值频移法），使理论分析与实际测试紧密结合。 第十二章：结构动力学在工程中的应用与展望 本章将前述理论应用于实际工程背景，包括风洞试验中的抖振分析、桥梁的索振响应评估、以及地震工程中的反应谱方法简介。最后，展望了结构动力学在非线性、随机振动和时变系统分析领域的前沿研究方向。 --- 《结构动力学基础》结构严谨，逻辑清晰，理论推导详尽，注重概念的物理阐释与工程应用的结合。本书是结构、土木、机械、材料等相关专业高年级本科生、研究生以及从事工程结构设计、评估和研究的专业人员的理想参考书。通过学习本书，读者将有能力准确判断结构在各种动态载荷下的行为，并进行安全、高效的设计。

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我得承认，我一开始对这本书抱有一定的“怀疑”态度。塑性力学听起来就不是一个容易掌握的学科，我担心这本书会过于理论化，脱离实际应用。但这本书的实际价值，彻底打消了我的疑虑。它不仅仅是讲解理论，更重要的是，它教会了我如何将这些理论应用到解决实际工程问题中。书中关于“塑性失效准则”的章节，详细介绍了各种材料在不同应力状态下可能发生的失效模式，以及如何通过这些准则来预测材料的可靠性。我还对书中关于“应力集中”和“塑性区扩展”的讨论印象深刻，这些都是在结构设计中非常重要的概念，它们直接关系到结构的承载能力和安全性。作者在讲解这些概念的时候，引用了大量的工程实例，比如桥梁、飞机、汽车等。这些真实的案例，让我更加直观地感受到了塑性力学在保障工程安全和提升产品性能方面的关键作用。他还探讨了如何通过材料的选择和工艺的设计，来优化材料的塑性性能，从而提高产品的耐久性和可靠性。读这本书，就像是在进行一次“实地考察”，它让我看到了塑性力学在现实世界中的应用，也让我对自己的专业领域有了更深的思考。我感觉自己不再是“纸上谈兵”，而是能够将所学知识转化为实际的工程解决方案。

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这本书的阅读体验，与其说是在“学习”，不如说是一种“沉浸式”的体验。作者的叙述风格非常独特，他似乎有一种魔力，能把那些枯燥乏味的公式和理论，转化成引人入胜的故事。我常常在阅读的时候，仿佛看到了材料在显微镜下发生的微观变化，看到了原子间的滑动和位错的运动。书中对于“滑移系”的解释，以及“位错理论”的引入，让我第一次真正理解了金属塑性变形的微观本质。作者用了很多生动的比喻，比如把位错想象成地毯上的一道褶皱，可以通过移动褶皱来让地毯变形。这种形象化的描述，让我这种非专业人士也能相对轻松地抓住核心概念。而且，他并没有因为是面向大众的科普而简化过多，而是保留了科学的严谨性，只是在表达方式上更加“亲民”。我尤其喜欢书中关于“加工硬化”的章节，作者详细阐述了为什么材料在塑性变形后会变得更硬，以及这种硬化现象是如何影响后续的加工过程。他还探讨了不同晶体结构材料在塑性变形方面的差异，比如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密排六方（HCP）结构的材料，它们在塑性变形能力上的不同，让我对材料的多样性有了更深的认识。读这本书，就像是在和一个经验丰富的“老工匠”聊天，他不仅告诉你“怎么做”，更告诉你“为什么这样做”，并且还能从更深层次揭示“背后隐藏的秘密”。我感觉自己对材料的“生命周期”有了全新的认识，从原材料到最终产品，每一步都充满了塑性变形的痕迹。

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这本书带给我的，是一种“解决问题”的信心。在阅读之前，我常常觉得塑性力学是一个非常抽象的学科，似乎离我的实际工作很远。但是，《塑性力学》这本书，却用大量的实例和详细的计算过程，向我展示了如何运用塑性力学的知识来解决实际工程难题。书中关于“弹塑性分析”的章节，详细介绍了如何处理一些同时包含弹性变形和塑性变形的复杂问题，这在实际工程中非常常见。作者通过具体的案例，演示了如何建立数学模型，如何进行数值计算，以及如何解释计算结果。我还对书中关于“疲劳寿命预测”和“断裂韧性评估”的章节印象深刻。这些都是在工程设计中至关重要的环节，它们直接关系到产品的可靠性和安全性。作者在讲解这些内容的时候，并没有回避复杂性，而是通过清晰的步骤和详实的推导，将这些难题一一破解。读这本书，就像是在进行一次“实战演练”，它不仅传授了我理论知识，更重要的是，它教会了我如何去“运用”这些知识来解决实际问题。我感觉自己不再是被动地学习，而是能够主动地运用所学知识来应对挑战。

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我一直以为自己对材料科学有一些基础的了解，毕竟在工程领域工作了这么多年，但读完《塑性力学》这本书，我才发现自己之前掌握的只是冰山一角。这本书的内容之详实，简直让人叹为观止。它不仅仅局限于理论的讲解，更是大量引用了实际的工程案例和实验数据，让我看到了塑性力学在解决实际工程问题中的强大力量。比如，书中关于金属塑性成形的部分，详细介绍了轧制、锻造、冲压等工艺是如何利用材料的塑性变形来制造复杂零件的，这些工艺的原理和影响因素都被剖析得淋漓尽致。我还对书中关于断裂力学与塑性力学结合的部分印象深刻，它解释了为什么有些材料在受到反复载荷后会出现疲劳裂纹，以及如何通过塑性力学的理论来预测和避免这种失效。作者在论述过程中，引用了大量的图表和示意图，这些图形化的语言极大地帮助我理解了那些复杂的应力分布和变形机制。尤其是那些关于有限元分析的部分，虽然初看有些难度，但结合上下文的讲解，我慢慢理解了如何通过数值方法来模拟材料的塑性行为。这本书对我最大的启发在于，它让我认识到，材料的性能不仅仅是其内在的物理化学性质，更是其在特定载荷和环境下所表现出的行为。读这本书的过程，就像是在进行一场深入的“探险”，每一次翻页都可能发现新的“宝藏”，每一个章节都充满了知识的“惊喜”。我感觉自己对工程设计和材料选择有了更深刻的理解，不再是凭经验，而是有了更扎实的理论支撑。

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让我印象最深刻的是，这本书不仅仅是关于“怎么变形”，更是关于“为什么变形”的深入剖析。作者在讲解塑性变形的微观机制时，并没有满足于给出宏观的描述，而是深入到了晶体学、位错理论等领域。他详细解释了“滑移”和“孪晶”等塑性变形的两种基本方式，以及它们是如何在微观层面发生的。我记得书中关于“位错的产生和运动”的章节，作者用了一系列精美的示意图，来展示位错在晶格中的传播过程。这让我第一次直观地看到了材料内部的“微观舞蹈”，理解了原子层的滑动是如何导致宏观的变形。他还探讨了“固溶强化”、“晶界强化”以及“沉淀强化”等提高材料强度的机制，这些都与位错的运动息息相关。这些深入的微观层面的分析，让我觉得这本书不仅仅是一本工程手册，更是一本“物理学”的读物。它让我从一个全新的角度去理解材料的性能，不再是简单地记忆公式，而是能够理解这些公式背后的物理原理。读这本书，就像是在进行一次“微观世界的探险”，它让我看到了肉眼看不见的奇妙世界，也让我对材料的内在规律有了更深的敬畏。

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这本书真是把我狠狠地“震撼”到了，还没打开就感觉沉甸甸的，那种物理上的重量就足以让人联想到其内容的厚重。我之前对塑性力学只有一些模糊的概念，知道它跟材料在受力变形后不会完全恢复的性质有关，但具体是怎么发生的，背后的理论是怎么支撑的，我一直都没什么概念。这本书从最基础的概念讲起，比如屈服准则、流动法则，这些词听起来就有点吓人，但作者非常有技巧地用了一些类比和图示，让原本抽象的概念变得相对容易理解。我记得其中有一段讲到“应力-应变曲线”，作者花了很大的篇幅去解析这条曲线的每一个阶段，从弹性变形到塑性变形的过渡，再到加工硬化，最后到断裂。他不仅仅是给出公式，更重要的是解释了这些公式背后所代表的物理意义。比如，为什么会出现“屈服点”，为什么材料会“越拉越硬”，这些我一直困惑的问题，在这本书里都得到了深入浅出的解答。读这本书的过程，就像是经历了一场思维的“洗礼”，我开始重新审视周围那些用金属、塑料制成的物品，想象它们在制造过程中经历了怎样的“痛苦”和“成长”。它让我意识到，我们习以为常的很多坚固耐用的材料，背后都隐藏着复杂的塑性变形过程。甚至在读到一些关于金属疲劳的部分时，我感到一丝敬畏，那些看似静止的结构，内部却可能在默默承受着巨大的应力，最终导致失效。这本书的细节之处处理得非常到位，每一个公式的推导都清晰可见，每一个概念的引入都有其必然性，让人感觉作者是循循善诱，而不是简单地堆砌知识。读完后，我对材料的理解上升了一个新的维度，不再是简单的好坏之分，而是有了更深层次的认识，这种感觉非常棒。

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这本书的“深度”和“广度”，都远远超出了我的预期。我以为它会是一本介绍基本概念的书，但没想到，它深入到了塑性力学的许多前沿领域。作者在书中探讨了诸如“材料的损伤力学”、“动态塑性”以及“高分子材料的塑性行为”等内容。我尤其对书中关于“高分子材料塑性”的讨论感到新奇，因为我之前一直认为塑性力学主要应用于金属材料。作者详细阐述了高分子材料独特的链式结构如何影响其塑性行为，以及如何通过控制分子结构来调控其力学性能。他还介绍了各种用于描述高分子材料塑性行为的模型，这让我对高分子材料的认识有了颠覆性的改变。此外，书中关于“动态塑性”的部分，也让我大开眼界。它探讨了材料在高速冲击下的塑性行为，以及如何通过模拟来预测材料的动态响应。这对于国防、汽车安全等领域具有重要的意义。读这本书，就像是在进行一次“学术探索”，它不仅让我掌握了基础知识，更让我看到了塑性力学研究的最新进展和未来发展方向。我感觉自己对这个学科的理解不再停留在表面，而是有了一种更全面、更深入的认识。

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这本书带给我的，不仅仅是知识的增长，更是一种“思维方式”的转变。在阅读之前，我习惯于将材料的变形看作是一种“被动”的过程，材料只是在外力作用下发生改变。但读完这本书，我才意识到，材料本身具有“主动性”，它在变形过程中会“抵抗”外力，并“记忆”下变形的历史。作者在讲解“应变硬化”的时候，用了非常多的篇幅去阐述材料在塑性变形过程中，内部晶格结构会发生变化，位错密度会增加，从而导致材料的强度和硬度都得到提高。这种“主动”的反馈机制，让我觉得材料不再是一个惰性的实体，而是一个有“生命力”的存在。书中还探讨了“加载路径”对材料塑性行为的影响，这意味着材料的变形历史是不可逆的，而且会影响其未来的变形行为。这让我联想到生活中的很多事情，比如一个人经历的磨难，会塑造其性格，使其变得更加坚韧。这种类比可能不完全准确，但它确实让我从一个全新的角度去理解“塑性”这个概念。阅读这本书，就像是在进行一次“哲学思考”，它让我开始反思，我们所理解的“物质”是否真的只是被动的存在，它们在与环境的互动中，是否也蕴含着某种“主动”的规律。我感觉自己对世界的理解变得更加深刻和立体了，不再是简单的“因果关系”，而是多了许多“反馈机制”和“历史记忆”。

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这本书的“可读性”，可能是我之前读过的所有工程类书籍中，最让我感到惊喜的。我曾经尝试过阅读一些塑性力学的入门书籍，但往往因为其过于专业和枯燥的语言，最终都半途而废。而《塑性力学》这本书，却能让我爱不释手，甚至有些“废寝忘食”的感觉。作者在写作过程中，非常注重叙述的流畅性和逻辑性，他善于运用各种比喻和类比，将抽象的理论形象化。比如，在讲解“塑性流动”的时候，他用了一个非常生动的例子：想象一下，你正在推着一个装满了沙子的箱子，当箱子里的沙子堆积到一定程度时，你只需要很小的力就可以让沙子在箱子里流动起来，而不需要再费很大的力去移动整个箱子。这个例子恰恰形象地描述了塑性变形中，材料内部的原子层之间的相对滑动。而且，作者在引用公式的时候，总是会给出清晰的解释，告诉你这个公式代表的物理意义是什么，以及它是在什么条件下适用的。我记得书中关于“塑性应变率”的章节，作者花了很大的篇幅去讲解不同材料在不同温度和应变率下的塑性行为差异，这让我对材料在极端条件下的性能有了更直观的认识。阅读这本书，就像是在和一位循循善诱的老师对话，他不仅告诉你知识，更教你如何去“理解”知识。我感觉自己学习塑性力学，不再是一件“苦差事”，而是一种“享受”。

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坦白说，我一开始拿到这本书，内心是有些忐忑的。塑性力学这个词本身就带着一种“硬核”的气息，我担心它会是一本充斥着晦涩公式和专业术语的“天书”。然而，这本书的出乎意料的“友好”，让我感到无比惊喜。作者在内容的组织上非常巧妙，他遵循的是一种“循序渐进”的教学思路。首先，从最基础的应力、应变的概念入手，然后逐步引入屈服准则，再到塑性本构关系，最后才深入到更复杂的塑性流动和弹塑性问题。每一个新的概念，都会在前面知识的基础上进行讲解，并且辅以大量的图示和实例，这大大降低了阅读的门槛。我印象最深刻的是，书中对于“屈服准则”的介绍，作者并没有直接给出复杂的数学表达式，而是先从直观的几何图形入手，解释了为什么需要屈服准则，以及不同的屈服准则（如冯·米塞斯准则和摩尔-库仑准则）分别适用于哪些材料和工况。他还用了一些生活中的例子来类比，比如用一个气球的胀破来类比材料的屈服。这种“由浅入深”的处理方式，让我感觉自己并非是在被动接受知识，而是在主动地“构建”对塑性力学的理解。读这本书的过程，就像是进行一次“智力攀登”，每一次克服一个难点，都会获得巨大的成就感，并且视野也随之开阔。我感觉自己不再是那个对塑性力学一知半解的“门外汉”，而是能够开始理解和欣赏其中的奥妙了。

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