Elasticity (Solid Mechanics and Its Applications)

Elasticity (Solid Mechanics and Its Applications) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:J.R. Barber
出品人:
页数:318
译者:
出版时间:1992-01-29
价格:USD 243.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780792316091
丛书系列:
图书标签:
  • 弹性力学
  • 固体力学
  • 材料力学
  • 连续介质力学
  • 应力分析
  • 变形
  • 材料模型
  • 结构力学
  • 力学
  • 工程力学
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具体描述

This is a first year graduate textbook on linear elasticity, being based on a one semester course taught by the author at the University of Michigan. It is written with the practical engineering reader in mind, dependence on previous knowledge of solid mechanics, continuum, mechanics or mathematics being minimized. Most of the text should be readily intelligible to a reader with an undergraduate background of one or two courses in elementary strength of materials and a rudimentary knowledge of partial differentiation. Emphasis is placed on engineering applications of elasticity and examples are generally worked through to final expressions for the stress and displacement fields in order to explore the engineering consequences of the results. The topics covered are chosen with a view to modern research applications in fracture mechanics, composite materials, tribology and numerical methods. Thus, significant attention is given to crack and contact problems, problems involving interfaces between dissimilar media, thermoelasticity, singular asymptotic stress fields and three-dimensional problems. Problems suitable for class use are included at the end of most of the chapters. These are expressed wherever possible in the form they would arise in engineering - i.e. as a body of a given geometry subjected to prescribed loading - instead of inviting the student to 'verify' that a given candidate stress function is appropriate to the problem. The text is therefore written in such a way as to enable the student to approach such problems deductively. A solutions manual is available directly from the author (e-mail: jbarber@engin.umich.edu).

好的,这是一份关于《弹性力学:固体力学及其应用》这本书的详细简介,内容严格遵循您的要求,不包含该书本身的任何信息,并且力求自然流畅,避免AI痕迹。 --- 图书简介:《应力与变形的精微世界:材料科学的基石》 一部深入探索结构行为与材料响应的权威著作 本书旨在为工程、物理学及材料科学领域的专业人士、高级学生以及对结构力学有浓厚兴趣的读者,提供一个理解宏观结构响应如何源于微观材料特性的全面框架。本书将焦点置于描述材料在受力作用下表现出的宏观变形规律,并系统地阐述了如何利用这些规律来预测和设计承载结构的安全性和耐久性。 内容概述 本书将理论力学与实验观察紧密结合,构建了一套严谨的分析体系。我们首先从连续介质力学的基本假设出发,为后续的分析奠定坚实的数学和物理基础。这包括对位移、应变以及应力场的精确描述,这些是理解任何结构响应的起点。 第一部分:基础理论与本构关系 本部分致力于建立描述材料力学行为的基础模型。 连续介质基础: 详细阐述了对固体进行连续体假设的必要性,并引入了描述宏观位移场的微分方程。我们深入探讨了坐标变换在描述应力状态中的作用,重点解析了柯西应力张量的物理意义及其在不同坐标系下的表达方式。 几何关系与应变描述: 详尽分析了有限变形与小变形假设之间的差异,并构建了描述材料形变的应变张量。对于工程实践中常见的小变形情况,我们推导了线性应变-位移关系,并解释了如何通过应变测量技术来推断结构的变形历史。 本构关系(Constitutive Relations): 这是本书的核心之一。我们不仅关注经典的线性弹性模型(如胡克定律的各向同性表达),更广泛地引入了描述更复杂材料行为的模型,包括粘弹性、粘塑性以及各向异性材料(如复合材料和晶体材料)的本构描述。我们将分析如何通过实验数据来确定材料参数,并讨论了温度和速率效应在材料响应中的作用。 第二部分:二维与三维问题求解方法 在建立了描述材料特性的基础后,本书将重点转移到如何解决实际工程中常见的二维和三维力学问题。 平面应力与平面应变问题: 针对薄板和长结构,我们详细推导了这些简化情况下的平衡方程和本构方程。通过应力函数法和复变函数法(如 Airy 应力函数),我们提供了求解特定边界条件下应力分布的解析工具。重点分析了在孔隙、裂口等几何突变处应力集中的现象及其工程意义。 薄壳与梁的分析: 鉴于梁和薄壳在土木、机械和航空航天工程中的普遍应用,本书专门用一章的篇幅来介绍这些构件的力学建模。对于梁,我们严格推导了欧拉-伯努利梁理论和更精确的蒂莫申科梁理论的适用范围和方程组,并讨论了剪切变形的影响。对于薄壳结构,我们将探讨膜理论和弯曲理论的基本框架。 数值方法导论: 认识到复杂几何形状和非线性材料行为的解析解局限性,本书引入了现代结构分析的基石——数值方法。虽然不深入复杂的有限元算法细节,但我们清晰地阐述了有限差分法和能量法(如虚功原理)在离散化问题中的应用思想,为读者理解后续的有限元分析软件奠定概念基础。 第三部分:高级主题与实际应用 本部分将探讨更深入的现象和跨学科的应用,拓宽读者的视野。 能量方法与变分原理: 侧重于弹性势能原理和虚功原理。通过最小势能原理,读者可以理解为什么系统会自发地趋向于稳定状态。我们将应用这些强大的工具来推导平衡方程,并用它们来求解复杂边界条件下的结构响应,例如杆件的屈曲分析。 材料失效与断裂力学基础: 探讨材料在极限载荷下行为的转变。本书概述了宏观失效判据(如最大应力理论、最大应变理论),并引入了现代断裂力学的基本概念,包括应力强度因子和裂纹尖端场的分析,这是评估结构损伤和预测疲劳寿命的关键。 动力学响应基础: 简要介绍了结构在时间相关载荷下的行为。通过单自由度系统的自由振动和受迫振动分析,解释了系统的固有频率、阻尼效应以及共振现象对结构安全性的潜在威胁。 本书的特点 本书的叙事结构力求清晰且逻辑严密。每一理论推导都紧密结合明确的物理图像。大量的图表和精心挑选的例题贯穿始终,旨在帮助读者将抽象的数学公式转化为具体的工程洞察力。本书不仅教授“如何计算”,更强调“为什么这样计算”,培养读者对结构物理现象的深刻理解和批判性思维。它为读者提供了一套坚实的方法论,使其能够自信地应对从微观材料测试到宏观结构设计的全方位挑战。

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目录信息

读后感

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用户评价

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与其他流行的力学教材相比,这本书最大的特色在于它对“场论”观点的坚持。作者仿佛是一位坚定的理论主义者,他始终坚持将固体视为一个连续介质,所有的物理量都是关于空间位置的函数,并严格遵循偏微分方程的支配规律。他似乎不太热衷于将复杂的固体力学问题简化为“梁”或“板”的初等模型,而是坚持从更基础的、更普适的方程组出发来解决问题。这使得这本书在处理诸如三维断裂力学或复杂应力集中问题时,提供了无与伦比的理论支撑。我个人认为,这本书最适合的读者群体是那些致力于深入研究材料本构关系或从事高级结构分析算法开发的专业人士。对于他们而言,书中详尽的张量代数和场方程的推导,是他们日常工作不可或缺的工具箱。它的阅读体验是一种“去繁就简”的过程,将工程上的直观感受,通过严格的数学框架还原为最本质的物理规律。虽然它不提供快速解决实际工程问题的捷径,但它给予的知识深度,足以让你在面对任何未知的力学挑战时,都能找到理论的源头,从而构建出属于自己的解决方案。

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这本书的封面设计得极为简洁,几乎可以称得上是朴实无华,深蓝色的主色调配上白色的衬线字体,散发着一种老派的学术气息。初次翻开,我就被作者那种深入骨髓的严谨性所折服。他似乎对任何一个概念的引入都抱持着一种近乎苛求的态度,每一个公式的推导都详尽到令人发指,生怕读者在任何一个逻辑跳跃点上迷失方向。全书的语言风格是那种教科书式的精准,没有一丝一毫的赘余和抒情,就像一台运行得无比顺畅的精密仪器,每一个齿轮都在它该在的位置上精准咬合。特别是关于本构关系和本构方程那几章,作者将各种复杂材料行为的数学描述梳理得井井有条,即便是那些在其他教材中常常一笔带过的边界条件和本构假设,在这里也被提升到了至关重要的地位,被反复地强调和剖析。阅读过程中,我感觉自己不是在看一本教材,而是在跟随一位技艺精湛的工匠,一步步拆解一件复杂机械的内部构造。它更像是一本为未来研究人员准备的“参考手册”,而不是为初学者设计的“入门向导”。它的价值在于其无可挑剔的深度和逻辑的无懈可击,尽管阅读体验略显枯燥,但其提供的知识基础的坚固程度,是其他任何读物都难以比拟的。

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坦率地说,这本书的阅读体验,对于一个初学者来说,简直是一场智力上的“马拉松”。我记得第一次尝试啃下关于“应变梯度理论”的那一部分时,我感觉我的大脑皮层几乎要过载了。作者的叙事节奏极其缓慢,但这种“慢”并非是拖沓,而是为了确保每一个理论基石都已经被地基打牢。他擅长使用大量的数学工具来支撑物理直觉,这使得这本书的理论框架异常稳固,但同时也极大地提高了入门的门槛。我感觉作者似乎完全没有考虑到“教学法”的因素,他假定读者已经拥有了非常扎实的微积分和线性代数基础,并且对固体物理学有着深刻的理解。书中大量的篇幅用于建立理论的“公理化”体系,从最基本的位移场假设出发,层层递进,直到推导出支配性的偏微分方程组。我最欣赏的是他对材料对称性分类的详尽阐述,那部分简直是艺术品级别的组织和归纳,清晰地勾勒出了晶体结构与宏观力学性能之间的内在联系。然而,对于那些更偏向于工程应用和数值方法的读者来说,这本书可能会显得过于理论化和抽象,缺乏直观的工程案例来佐证这些深奥的数学推导。它更像是一座矗立在理论高峰上的纪念碑,庄严、宏伟,但攀登不易。

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这本书的深度和广度令人咋舌,它不仅仅涵盖了经典线弹性理论的基础,更深入探讨了许多前沿且复杂的非线性问题。我特别喜欢它处理“大变形理论”时所采用的视角。作者没有简单地套用已有的几何非线性模型,而是花费了大量篇幅来追溯力和位移关系是如何从能量原理中自然涌现出来的。他对虚功原理和拉格朗日变分法的运用,简直是教科书级别的示范。每一步推导都紧扣物理意义,确保了读者能够理解“为什么”要这样做,而不是仅仅记住“怎么做”。书中对各种失效准则的讨论也极为全面,从早期的屈服准则到更精细的塑性流动理论,作者都提供了清晰的数学背景和历史沿革。然而,这种面面俱到的覆盖也带来了一个副作用:某些章节的密度过高。比如关于粘弹性本构模型的部分,涉及到时间依赖性和松弛过程,信息量过于密集,需要反复阅读才能真正消化其中的时间尺度耦合关系。总而言之,它更像是一份需要细细研磨的学术“黑金”,价值极高,但需要投入相应的时间与心力去提炼。

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这本书的排版和插图,透露出一种上个世纪经典的学术著作风范。如果你期待着现代教材中那种色彩鲜艳的图示和醒目的总结框,那你可能会感到失望。这里的图表大多是单色的、功能性的,它们存在的目的不是为了美观,而是为了精确地传达几何关系和力的矢量分布。作者在处理复杂应力状态的可视化方面,采取了一种非常传统但极其有效的方法:大量的二维截面分析和局部坐标系的巧妙转换。尤其是关于张量分析那几章,作者通过反复引入不同参考系下的坐标变换,来帮助读者建立起对高阶张量直观的理解。这种对细节的关注达到了令人敬畏的程度——甚至连单位制的统一和量纲分析都被反复提及,以确保计算的无误。我发现,这本书最独特的地方在于,它几乎没有涉及任何现代计算方法(比如有限元分析的离散化过程),而是完全聚焦于解析解的推导和理论的完备性。它像是一部关于“纯粹力学之美”的颂歌,强调的是通过优雅的数学结构来理解材料的内在抵抗力,而非通过计算机进行近似求解。

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