Foundations of Stress Waves pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Wang, Lili

出品人:

页数:548

译者:

出版时间:2007-4

价格:$ 203.40

装帧:HRD

isbn号码:9780080444949

丛书系列:

图书标签:

• Stress Waves
• Wave Propagation
• Solid Mechanics
• Vibration
• Dynamics
• Acoustics
• Engineering Mechanics
• Materials Science
• Applied Physics
• Structural Analysis

《应力波基础》图书简介 书名：《应力波基础》 作者：[此处可填充作者姓名，若无特定作者，可留空或使用“编委会”等] 出版社：[此处可填充出版社名称] 出版年份：[此处可填充年份] --- 概述与定位 本书旨在为固体力学、土木工程、材料科学、地球物理学以及相关工程技术领域的研究人员、工程师和高年级本科生提供一个全面且深入的应力波理论基础。它不仅仅是一本教科书，更是一本聚焦于弹性介质中波传播机理的参考手册。全书的核心目标是构建一套严谨的数学框架，用以描述和预测材料在动态载荷作用下的响应，特别强调了时间域和频率域分析方法的有机结合。 本书的编写立足于经典的连续介质力学，但其叙述方式着重于将抽象的偏微分方程转化为可理解的物理现象。我们假设读者对基础的张量分析和经典弹性理论有初步的了解，但本书内容会循序渐进地涵盖从一维到三维问题的分析，确保即便是初次接触应力波领域的读者也能建立坚实的理论基础。 核心内容深度剖析 第一部分：基本理论与一维问题 本书的第一部分奠定了整个理论体系的基石，侧重于理解波现象的本质以及在最简化情况下的解析解法。 1. 连续介质动力学基础： 详细回顾了描述物体运动和受力的基本方程，包括动量守恒（运动方程）、本构关系（广义胡克定律）以及运动学方程（应变与位移的关系）。特别地，我们对柯西应力张量、拉格朗日应变张量和欧拉应变率张量进行了严谨的区分和讨论，明确了在小变形假设下的线性弹性动力学方程组的推导过程。 2. 一维应力波（杆件和薄板）： 这是理解波传播特性的起点。我们将重点分析杆件中的轴向波（拉梅方程的简化形式）。内容包括： 波的反射与透射： 在阶跃荷载、冲击载荷（如半正弦波或方波）作用下，材料界面处的阻抗不匹配如何导致波的反射和透射。我们将使用特征阻抗的概念，精确计算反射系数和透射系数。 粘弹性效应的引入： 引入一阶和二阶粘弹性本构模型（如Maxwell、Kelvin-Voigt模型），分析粘滞阻尼对波速、衰减率和波形畸变的影响，这是实际材料中不可忽视的现象。 色散现象： 在考虑旋转效应的细长杆件（Love-Kirchhoff薄板理论的低频近似）中，讨论了波速随频率变化的现象，并给出了群速度和相速度的明确关系。 第二部分：三维弹性波理论与波动方程的精确解 本部分将理论提升至三维空间，这是理解复杂结构和各向异性介质响应的关键。 1. 弹性波动方程的向量分解： 严格遵循亥姆霍兹分解原理，将三维弹性体中的位移场分解为纵波（P波，压力波）和横波（S波，剪切波）的叠加。详细推导了P波和S波各自满足的标量波动方程，并明确了它们各自的传播速度 $c_P$ 和 $c_S$ 与材料弹性模量和密度的关系。 2. 平面波解与体波： 深入探讨了平面波在无限均匀各向同性介质中的传播特性。内容包括： P波与S波的偏振方向： 明确P波是沿着波速方向传播的压缩波，而S波是垂直于传播方向传播的剪切波。 波前几何： 讨论了在点源激发下，波前如何以球面的形式向外传播，以及在远场近似下如何应用射线理论。 3. 边界条件与界面问题： 这是工程应用的核心。我们将详细分析平面界面上的波传播： 界面上的波耦合： 求解满足零应力或零位移边界条件的均匀介质界面问题。讨论了掠射波入射时，界面上可能出现的斯通利波（Stonely Wave）的存在条件。 表面波理论： 专门章节用于介绍雷利波（Rayleigh Wave）的色散关系及其能量的局域化特性，这对于地震学和无损检测至关重要。 第三部分：时间和频率域的分析工具 现代应力波分析高度依赖于先进的数学工具，本书的第三部分聚焦于这些关键方法。 1. 傅里叶变换与拉普拉斯变换： 详细阐述了如何利用傅里叶变换将复杂的时域问题转化为频率域（波数域）问题，以及利用拉普拉斯变换处理初始条件和瞬态响应。重点在于如何利用频域的解通过逆变换返回时域，特别是对奇异点（极点）的处理。 2. 格林函数方法： 系统的介绍了格林函数（或称基本解）在弹性动力学中的应用。通过对不同几何构型（如无限空间、半空间）下点源激发的格林函数进行求解，读者可以构建出任意载荷作用下系统的全场响应。这部分内容将涵盖赫兹解的推导和其在工程中的应用。 3. 频域分析与模态叠加法： 针对振动问题，本书会介绍如何通过求解特征值问题，获得结构的固有频率和振型（模态）。随后，通过将系统的响应分解到这些模态上，实现高效的瞬态响应预测，这是结构动力学分析的标准流程。 适用读者与学习价值 本书的深度和广度使其成为以下人群的理想选择： 研究生与科研人员： 为从事冲击动力学、材料动态性能表征、地震工程及声学超材料研究的人员提供坚实的理论基础和先进的解析工具。 结构与岩土工程师： 帮助他们理解爆破、撞击、地震等瞬态载荷对大型基础设施（如桥梁、隧道、大坝）的影响机制。 无损检测（NDT）专家： 深入理解超声波在材料内部的传播、散射和衰减规律，优化检测信号的解释。 通过本书的学习，读者将不仅掌握应力波的经典理论，更能熟练运用傅里叶分析、格林函数等现代数学工具，解决实际工程中遇到的复杂动态问题，最终实现对材料动态行为的精确预测与控制。本书的特点在于理论的严谨性与工程实用性的高度统一，确保读者能够将抽象的数学模型有效映射到真实的物理世界。

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