材料力学（上册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:218

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出版时间:2009-7

价格:25.00元

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isbn号码:9787312024290

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• 材料力学
• 力学
• 工程力学
• 结构力学
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• 大学教材
• 理工科
• 应力
• 变形
• 强度

固体力学基础与结构分析进阶：弹性与塑性行为的深入探索 本书涵盖范围： 本书旨在系统地介绍固体力学领域中更为深入和前沿的课题，尤其聚焦于材料在复杂应力状态下的本构关系、高级结构分析方法、以及涉及非线性力学行为的工程应用。全书内容基于经典力学原理的延伸和拓宽，为研究人员和高级工程师提供了坚实的理论基础和实用的分析工具。 --- 第一部分：高级本构理论与材料非线性（约500字） 第一章：线弹性理论的深化与各向异性材料 本章从更广阔的视角审视线弹性体的本构关系。我们将超越简单的各向同性胡克定律，深入探讨正交各向异性材料（如木材、层压复合材料）的应力-应变关系，详细阐述广义胡克定律在三维空间中的张量表达。重点分析材料对称性的概念及其对刚度矩阵的影响。随后，本书将介绍如何通过实验数据（如拉伸、剪切、双轴拉伸）确定各向异性材料的弹性常数，并探讨等效泊松比和有效模量的概念在工程简化中的应用。本章还会涉及线弹性断裂力学的基本概念，如应力奇异性理论的初步介绍，为后续更复杂的断裂分析打下基础。 第二章：弹塑性本构关系（起始与流动法则） 本部分是理解材料从弹性变形过渡到塑性变形的关键。我们首先建立屈服准则的严谨数学框架，详细对比和分析了冯·米塞斯（Von Mises）屈服面、特雷斯卡（Tresca）屈服面在二维和三维应力空间中的几何形态及其适用性。随后，深入讲解流动法则（Flow Rule），区分增量理论和全量理论。重点阐述塑性势理论，特别是与屈服面相切的关联性。本章还将详细讨论硬化法则，包括随动硬化（Kinematic Hardening）和各向同性硬化（Isotropic Hardening）的数学模型及其在循环加载中的差异表现。材料的应变增量和应力增量之间的关系将通过增量导数进行严格推导。 第三章：蠕变、应力松弛与粘弹性行为 本章关注材料随时间变化的力学响应。我们将从宏观现象出发，引入描述蠕变（Creep）的经典模型，如Norton幂律和Bailey-Norton模型，并探讨温度对蠕变速率的阿伦尼乌斯（Arrhenius）依赖性。对于应力松弛（Stress Relaxation）现象，本书将详细分析其在恒定应变下的应力衰减过程，并引入粘弹性本构方程。在理论层面，本章会深入探讨标准线性固体模型（Standard Linear Solid Model）和广义Maxwell模型，通过拉普拉斯变换的方法，展示如何在频域（频率响应函数）和时域（松弛模量）之间进行转换，以描述复杂的粘弹性行为，这对于高温工程和高分子材料分析至关重要。 --- 第二部分：高级结构分析与稳定性理论（约550字） 第四章：几何非线性与大变形理论 本章着眼于结构变形幅度不再可以忽略不计的情况。我们将从欧拉-伯努利梁理论和平面应变假设出发，引入Green-Lagrange应变张量和旋转向量，以精确描述大变形下的应变状态。重点讲解第二类Piola-Kirchhoff应力张量在描述物质点应力演化中的优势。在动力学背景下，本章将推导非线性运动方程，并讨论求解这些高度耦合非线性方程组的数值方法，如牛顿-拉夫森迭代法在结构非线性问题中的应用。本章会通过拉伸薄膜或极端弯曲梁的算例，展示几何非线性对结构承载力的影响。 第五章：结构稳定性理论进阶（屈曲与后屈曲） 本章超越欧拉临界载荷的简单计算，深入探讨失稳（Instability）的本质。首先，对梁、柱的侧向扭转屈曲进行详尽分析，引入由扭转刚度和弯曲刚度耦合产生的复杂特征值问题。对于板和壳结构，将推导双轴受压下的临界屈曲载荷公式，并讨论边界条件对屈曲模态的影响。本章的核心在于后屈曲分析（Post-Buckling Analysis）。我们将利用初始几何缺陷和非线性平衡路径的概念，介绍奇异点（Bifurcation Point）和静力承载力下降点（Limit Point）。通过计算载荷承载能力系数和弹性承载力储备，评估结构在屈曲后仍能承受的极限载荷。 第六章：接触力学基础 本章系统地引入接触问题的理论基础，这对于装配、摩擦、冲击等工程问题至关重要。首先，定义接触的几何条件（即非渗透条件）和力学条件（即接触应力条件）。重点分析赫兹接触理论（Hertzian Contact Theory）在亚表面应力分析中的应用，并推导球-平面、柱-平面接触的局部应力分布。随后，引入摩擦定律，详细区分库仑摩擦模型和粘滞摩擦模型。本章还会介绍数值求解接触问题（如有限元方法中的接触算法）所面临的挑战，包括法向约束的处理和迭代收敛性的保证。 --- 第三部分：断裂力学与疲劳分析（约450字） 第七章：线性断裂力学（LFM）的深入应用 本章从应力奇异性出发，严谨推导应力强度因子（Stress Intensity Factor, SIF）的概念及其在三维裂纹尖端的张量表达。我们将详细分析模式I、模式II和模式III三种基本载荷模式，并给出不同几何形状（如有限厚板中的中心裂纹、边缘裂纹）的修正因子（Geometry Factors）。本章重点讨论能量释放率（Energy Release Rate, G）与应力强度因子的关系，并引入断裂韧度（$K_{Ic}$）作为材料抵抗裂纹扩展的固有属性。此外，还会介绍裂纹尖端塑性区模型（如Dugdale模型）对线性断裂力学假设的修正。 第八章：弹塑性断裂力学与小尺寸效应 本章将断裂分析扩展到材料发生显著塑性变形的区域。核心内容是弹塑性断裂力学（EPFM）。我们将详细介绍J积分的定义、物理意义及其对路径无关性的证明。重点讲解J积分与裂纹尖端张量（CTOD，Crack Tip Opening Displacement）之间的转换关系。在实际应用中，本章将探讨如何利用J积分评估含有大塑性区的裂纹的极限载荷。对于厚构件，我们将讨论小尺寸效应（SSC）和大尺寸效应（LSC）对断裂韧性测试结果的影响，强调测试标准的精确性要求。 第九章：疲劳裂纹扩展与寿命预测 本章专注于材料在循环载荷下的损伤累积。我们将从Paris-Erdogan疲劳裂纹扩展规律出发，详细分析应力强度因子范围（$Delta K$）在对数坐标下的斜率与截距的物理意义。本章将引入载荷比（R-ratio）对疲劳裂纹扩展速率的影响模型，如Walker模型和Newman-McClung模型。此外，本书将覆盖疲劳萌生阶段的预测方法，包括基于应变范围的Coffin-Manson关系和基于应力范围的Basquin关系，并探讨如何将萌生和扩展阶段结合起来进行全寿命预测。最后，介绍断续性加载和载荷谱对疲劳损伤的累积效应评估方法。 --- 目标读者： 本书面向具有扎实材料力学（上册）基础的研究生、结构工程、航空航天、机械设计等领域的专业工程师，以及致力于深入研究固体力学本构理论和结构非线性行为的科研人员。

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