连续介质力学引论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学

作者:张淳源张为民

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-6-1

价格:30.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030151889

丛书系列:

图书标签:

• 连续介质力学
• 力学
• 材料力学
• 固体力学
• 流体力学
• 工程力学
• 物理学
• 高等教育
• 教材
• 理论力学

经典力学与结构设计的基石：材料行为的微观与宏观统一 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的结构力学与材料行为理论框架。我们专注于构建连接宏观可观测现象与微观材料属性的桥梁，探讨在各种载荷和环境条件下材料的响应规律。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的平衡方程推导到复杂的本构关系建立，力求使读者不仅掌握理论公式，更能理解其背后的物理意义和工程应用价值。 第一部分：理论基础与场论的建立 本部分着重于构建分析固体变形与应力的数学工具。我们从连续介质的几何构型描述入手，引入位移场的概念，并系统地推导了描述物体内部相对位置变化的几何方程，包括小变形假设下的线性化应变张量和有限变形下的更一般的描述。 随后，我们转向力学平衡的原理。在经典力学的基础上，我们深入探讨了柯西应力定理（Cauchy's stress theorem）的推导及其在不同坐标系下的分量表示。我们详细分析了应力张量的对称性、主应力概念以及应力不变量在判断材料状态中的作用。尤其重要的是，本书对静力平衡方程和运动方程（考虑惯性效应和外部体力）进行了详尽的阐述，强调了边界条件在完整问题定义中的关键地位。 为了处理材料的复杂变形，我们引入了描述连续体运动的数学工具，包括欧拉观点和拉格朗日观点的转换，以及它们在描述材料点历史和空间分布时的适用性差异。通过对物质导数和梯度算子的精确运用，我们确保了理论分析的普适性和精确性。 第二部分：本构关系的构建与粘弹性理论 理论力学的基础在于描述“力”与“形变”之间的关系，即本构关系。本部分是本书的核心之一，它将物理观察与数学模型紧密结合。 我们首先回顾了胡克定律在各向同性线弹性材料中的完整表达，包括杨氏模量、泊松比和剪切模量之间的关系。随后，我们将讨论本构关系的客观性，即分析结果不应依赖于观察者运动状态的要求，并基于此推导出材料张量的转化规律。 在超越弹性极限或考虑时间依赖性的情况下，本构模型变得更为复杂。我们投入大量篇幅讨论粘弹性理论。粘弹性材料的特点在于其应力状态不仅依赖于当前的应变，还依赖于应变的加载历史。我们引入了松弛函数和蠕变柔量的概念，并通过卷积积分的形式，系统地阐述了这些模型（如开尔文体、麦克斯韦体、标准线性固体）的力学意义和适用范围。本书详细讨论了时间-温度等效原理（如WLF方程），解释了如何利用时间缩短因子来预测材料在不同温度下的长期行为。 此外，对于具有记忆效应的材料，我们引入了内部变量理论的初步概念，为理解更复杂的率相关塑性行为奠定基础。 第三部分：热力学耦合与材料的非线性行为 真实世界中的结构常常处于非恒温状态，因此，将热力学引入力学分析是不可或缺的。本部分探讨了热弹性问题，推导了耦合了温度场和位移场的控制方程。我们分析了热膨胀对结构应力的影响，并讨论了焦耳效应和绝热条件下的应力变化。 随后，我们将目光投向材料的非线性行为。当应变或应力达到一定阈值时，线性假设失效。 1. 几何非线性：讨论了应变和应力在高旋转和大幅度变形下的精确描述，例如拉伸梁或薄壳结构中的几何刚度效应，这对于理解结构失稳（屈曲）至关重要。 2. 材料非线性：重点关注塑性理论。我们详细阐述了屈服准则（如冯·米塞斯和特雷斯卡准则）的几何解释，并介绍了流动法则（Flow Rule）的推导，区分了理想塑性、硬化塑性（如随动硬化和各向同性硬化）的数学表述。我们将塑性应变增量与等效塑性功的概念相结合，确保了能量耗散的守恒。 第四部分：波传播与动力学响应 结构受到的冲击载荷或快速变化的载荷要求我们从静力学分析转向动力学分析。本部分聚焦于弹性波在材料中的传播。 我们从运动方程出发，推导了波动方程的通用形式。重点分析了P波（纵波）和S波（剪切波）在无限均匀介质中的解析解，并探讨了它们在材料内部的相互转换机制。对于有限尺寸的结构，我们分析了简谐波的色散关系，解释了频率对波速的影响，这对于理解材料在不同尺度下的动态响应特性至关重要。 此外，本书也涉及冲击载荷下的材料行为，例如冲击波在材料中的传播和反射，这在防护工程和材料断裂研究中具有实际意义。 总结与展望 本书的结构设计力求逻辑连贯，从最基础的微分几何工具开始，逐步引入材料的本构特性，最终扩展到热、塑性和动力学耦合效应。它不仅是理论学习的扎实基础，更是深入研究更前沿领域（如损伤力学、复合材料力学）的必要铺垫。读者在掌握这些核心理论后，将具备独立分析和建立复杂工程问题数学模型的能力。

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从装帧和排版来看，这本书显然没有得到足够的重视。纸张质量粗糙，油墨印制深浅不一，有些公式在低光环境下阅读起来相当吃力，尤其是那些带有上下标和希腊字母的复杂表达式，经常需要凑得很近才能辨认清楚。这对于一本严谨的科学著作来说，是完全不可接受的硬件缺陷。软件层面也同样存在问题：图表的质量令人失望。那些本该用来辅助理解复杂流动模式或应力云图的插图，往往是低分辨率的、线条模糊的黑白图像，完全无法体现出彩色的梯度信息或清晰的边界条件。例如，在讨论剪切带的形成时，一个高质量的彩色示意图胜过千言万语的文字描述，但这本书提供的图示，更像是上世纪八十年代的复印件，让人不禁怀疑其内容的新鲜度和可靠性。

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这本被寄予厚望的力学教材，我从头到尾翻了个遍，实在找不到那种直击灵魂的深刻洞察力。它似乎更像是一份详尽的课程讲义的集合，把那些经典的概念平铺直叙地摆在那里，像是博物馆里的展品，规规矩矩，却缺乏生命力。我期待的是一种能激发思考的叙事方式，能将那些抽象的数学模型与我们日常能观察到的物理现象巧妙地编织在一起，形成一张既严谨又富有启发性的网。然而，这本书更多的是在机械地推导公式，步步为营，计算过程固然是无懈可击，但总觉得少了点“味道”。比如在讲解应力状态的分析时，如果能穿插一些实际工程案例中的复杂结构受力模拟的例子，哪怕只是一个简短的定性描述，都会让理论的学习过程变得不再枯燥。此外，对于材料本构关系部分的阐述，也显得有些单薄，未能充分展现不同材料在宏观力学响应背后的微观机制差异，这对于想要深入理解力学本质的读者来说，无疑是一种遗憾。整体而言，它是一个合格的知识搬运工，但远非一个优秀的思想引路人。

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我尝试着用这本书来准备一次关于弹性波传播的研讨会。结果发现，它在处理动力学问题时的侧重点严重失衡。对于平面波的传播速度和波前演化给出了标准化的处理，但对于波在非均匀介质中的散射和反射问题，处理得过于简略，几乎没有涉及数值模拟中常用的边界积分方程方法或有限元法的离散化思路。力学发展到今天，理论与计算密不可分，一本现代的教材理应在理论推导的同时，为读者打开通往实际求解方法的窗口。这本书似乎停留在解析解可以解决的范畴内，对于现代工程师和研究人员迫切需要的数值工具的引入显得吝啬。如果它能用几页篇幅简要介绍一下如何将这些偏微分方程组转化为易于编程求解的形式，哪怕只是一个简化版的有限差分框架，都将极大地提升其工具书的价值。现在的它，更像是一本存放于图书馆古籍区的参考手册，而不是能指导实际工作的工具箱。

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我特别注意了这本书在几何描述方面的处理方式。在处理大变形问题时，选择拉格朗日描述还是欧拉描述，这往往是理解非线性问题的关键分水岭。在这本书中，这两种描述似乎是孤立地存在的，作者在推导完一个公式后，很少会明确指出：“请注意，这个推导是基于初始构形（拉格朗日）的”，或者“这里我们使用的是当前构形（欧拉）的观点”。这种模糊性在涉及物质导数和变形率的计算时，带来了极大的混淆。我不得不自行在页边空白处画出简化的微元体图，试图重新梳理出清晰的坐标系变换路径，这无疑是浪费了大量本应用于理解物理内涵的时间。一本优秀的教材，应当像一个经验丰富的向导，清晰地标明每条路径的起点和终点，明确告知读者我们正在“走”哪条“路”。这本书的地图似乎印得不够清晰，很多重要的路标都缺失了。

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阅读体验可以说是……一种煎熬。我承认，力学本身就是一门需要高度集中注意力的学科，但好的教材应该起到“引渡”的作用，帮助读者跨越概念的鸿沟，而不是加高壁垒。这本书的符号系统和术语引入得过于突兀，常常在不经意间就抛出一个全新的、未经充分铺垫的数学工具，读者不得不频繁地中断阅读，回头去查阅前几章甚至更早的内容来确认这个符号的精确含义和适用范围。这种割裂感严重破坏了阅读的连贯性。如果能有一个更平滑的知识过渡，例如在引入张量分析的初始阶段，增加更多的几何直观解释，将抽象的数学操作与具体的位移场或变形梯度联系起来，相信能大大减轻读者的认知负担。更令人费解的是，书中某些关键性的物理假设，比如不可压缩性或者线弹性范围的界限，只是在脚注中一带而过，没有在正文的讨论中给予足够的篇幅来探讨这些假设在实际应用中的局限性和敏感性，这让初学者很难建立起批判性的科学思维。

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