Handbook of Elasticity Solutions

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出版者:
作者:Kachanov, Mark/ Shafiro, Boris/ Tsukrov, Igor
出品人:
页数:324
译者:
出版时间:
价格:159
装帧:
isbn号码:9781402014727
丛书系列:
图书标签:
  • 弹性力学
  • 应力分析
  • 材料力学
  • 结构力学
  • 工程力学
  • 弹性理论
  • 应变
  • 力学手册
  • 解题手册
  • 工程应用
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具体描述

《材料力学基础:从静力学到高级应用》 作者: [虚构作者名,例如:张伟、李明、王芳] 出版社: [虚构出版社名,例如:先进工程技术出版社] 版次: 第一版 页数: 约 850 页 尺寸: 170mm x 240mm 装帧: 精装 ISBN: [虚构 ISBN 号] 内容简介 本书旨在为工程、物理学及相关领域的学生、研究人员和专业工程师提供一套全面、深入且易于理解的材料力学理论基础和应用指南。它不仅涵盖了经典的静力学和材料性能分析,更系统地介绍了如何利用现代分析工具解决复杂工程结构中的应力、应变和变形问题。本书的结构设计兼顾了理论的严谨性与工程实践的实用性,力求在奠定坚实理论根基的同时,培养读者解决实际问题的能力。 第一部分:基础与静力学平衡 全书伊始,我们首先回顾了工程力学中至关重要的基本概念,包括力的表示、平衡条件、约束类型以及自由体图的绘制。(此处特别强调,本书的重点在于理解力如何分布和平衡,而非复杂的弹性理论求解技巧。) 第 1 章:绪论与基本概念:明确了材料力学的范畴,介绍了本构关系的基本思想(非线性材料特性在后续章节中将作为对比引入,但核心内容聚焦于线性弹性)。我们详细探讨了应力和应变的定义,强调了正应力、剪应力在微元体上的作用,并区分了真实应变与工程应变的适用性。 第 2 章:静力平衡与结构分析:深入讲解了二维和三维空间中的平衡方程。重点放在桁架、框架和拱等结构类型,使用方法(如节点法和截面法)来确定内部力。本章对结构静定性与超静定性的判断进行了细致的分析,并介绍了求解超静定问题的基本思路,侧重于变形相容性而非复杂的弹性势能法。 第 3 章:材料的拉伸、压缩与剪切:本章核心在于材料的宏观响应。详细阐述了单轴拉伸试验,导出了胡克定律 ($sigma = Eepsilon$) 在线弹性范围内的应用。对泊松比的物理意义进行了剖析。剪切变形的分析以扭转为例,但重点停留在纯剪切状态下的应力关系,避免了复杂的应力集中和非均匀剪切分析。 第二部分:截面性质与应力分析 本部分将理论分析的焦点从整体平衡转移到结构截面上的应力分布,这是理解弯曲和扭转的基础。 第 4 章:截面几何性质:详细介绍了截面的一阶矩(静矩)和二阶矩(惯性矩和极惯性矩)。重点讲解了平行轴定理在处理非对称截面时的应用,以及主惯性轴的概念。本章的讨论严格限定于几何属性的计算,不涉及材料的弹性响应。 第 5 章:弯曲应力与挠度:这是本书的重点章节之一。我们推导了梁的弯曲正应力公式 ($sigma = My/I$),并讨论了梁的强度准则。剪应力的分析($ au = VQ/It$)侧重于矩形截面和工字梁的计算,强调了剪应力场在截面上的分布特征。挠度的计算主要通过积分法(Double Integration Method)和简化的能量法(如单位载荷法,但不深入涉及虚拟功原理的完整推导)。 第三部分:扭转、组合应力和失效判据 在掌握了基本应力分析后,本书转向了更复杂的应力状态:扭转、组合应力和失效的预测。 第 6 章:扭转分析:主要针对圆轴在纯扭转下的行为。推导了扭转强度公式 ($ au = Tr/J$) 和扭转刚度公式。对非圆截面扭转的分析仅限于定性描述,着重于强调圣维南原理的重要性,并未涉及求解复杂边界条件下扭转问题的解析方法(如共轭调和函数或有限元法)。 第 7 章:复杂应力状态的分析:本章着重于从实验室或结构计算中得到的应力分量如何组合。(重点是应力转换,而非应变转换。) 详细介绍了莫尔圆在二维应力状态下的应用,用于确定主应力和最大剪应力。三维应力状态的分析通过应力张量的基本形式进行介绍,但计算复杂度控制在可手工计算的范围内。 第 8 章:失效理论与许用应力:讨论了工程中预测材料失效的几种经验性准则,包括最大剪应力理论(Tresca)和最大畸变能理论(Von Mises)。这些理论的应用被严格限制在线弹性范围内,旨在为工程师提供判断结构是否安全服役的工具,避免了涉及疲劳、蠕变或断裂力学的复杂讨论。 第四部分:稳定性与工程应用 最后一部分探讨了在压力作用下结构可能发生的失稳问题,并以有限元分析的原理作为结束的引言。 第 9 章:柱的屈曲与稳定性:这是对线性弹性理论的延伸。详细分析了欧拉屈曲公式的推导及其适用条件。讨论了不同端部约束条件对临界载荷的影响,并介绍了超越欧拉公式的区域(如由材料屈服导致的非线性屈曲)的定性描述。 第 10 章:简要介绍数值方法:本章对现代工程分析工具(如有限元法,FEM)进行了宏观介绍。强调了将连续体离散化的概念,以及单元刚度矩阵的建立思想,旨在为读者后续深入学习数值模拟技术打下概念基础。本章不包含任何单元刚度矩阵的详细推导或具体的数值算例求解。 本书特色 1. 清晰的层次结构: 理论推导循序渐进,确保读者在学习高级概念前,已完全掌握基础的静力平衡和应力定义。 2. 注重工程直觉培养: 大量工程实例贯穿始终,帮助读者建立“力在哪里,应力在哪里”的物理图像。 3. 严格的范围限定: 本书的范围明确地限制在线性弹性材料、小变形假设以及静力或准静态载荷条件下。因此,本书不涉及: 复杂的本构模型,如粘弹性、塑性或超弹性。 涉及时间依赖性的蠕变和松弛现象。 疲劳、断裂力学或冲击动力学分析。 高级的场论方法,如应力波动方程、波动传播或振动分析。 使用复杂数学工具(如复变函数或张量微积分)来求解边界值问题的方法。 本书是结构工程、机械设计、土木工程等专业本科高年级及研究生入门的理想教材,为深入研究更前沿、更复杂的固体力学分支(如高等弹性理论、塑性力学)提供了不可或缺的坚实平台。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和图示设计,说实话,是其最能体现其专业性的地方之一。虽然内容本身已经足够晦涩,但如果配图不佳,理解起来会事倍而功半。幸运的是,这本书在这方面做得相当出色。那些关于应力云图、变形模式的示意图,虽然只是二维的黑白线条,却精准地捕捉了三维物理现象的本质。特别是关于奇异点附近场的分布描述,图示的直观性大大弥补了纯解析表达的抽象感。我注意到,作者似乎对那些容易产生混淆的物理概念,都配上了特别精心绘制的插图进行解释,这种对读者学习体验的体贴,非常难得。这感觉就像是,作者不仅是一个顶尖的理论家,还是一个非常优秀的教师,知道学生会在哪里迷失方向,并提前为你准备好了指路明灯。这本厚书,重量感带来的压迫感,其实也侧面反映了其内容的密度和权威性。

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我必须承认,这本书的专业性和深入程度,注定它不会是大众读物。它的语言风格是高度凝练和学术化的,充满了精确的术语和严密的逻辑链条。你很难从中找到任何轻松的闲聊或多余的修饰词。这对于习惯了流畅叙事的读者来说,可能会觉得枯燥。但是,正是这种毫不妥协的专业性,赋予了它无可替代的地位。它似乎在对读者说:“如果你想真正掌握弹性理论的深层奥秘,你就必须学会用它自己的语言来交流。”我喜欢这种挑战,因为它迫使我不断地提升自己的数学和物理思维水平。每次我攻克其中一个复杂章节,都感觉自己的学术视野被拓宽了一层。这本书是那种,你可能不会每天都拿起来翻阅,但当你真正需要一个权威、详尽且无可置疑的理论支撑时,它永远是你最信赖的“定海神针”。

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坦白说,这本书的阅读体验是挑战与收获并存的。它的深度,对于初学者来说,可能有些令人望而却步。我刚开始接触这本书时,确实被那些密集的张量符号和偏微分方程弄得有些晕头转向。然而,一旦你跨过了最初的门槛,开始领会作者的思路时,你会发现它带来的回报是巨大的。作者在处理一些非标准几何形状下的弹性问题时,展现出了惊人的洞察力,许多教科书上只是一笔带过的案例,在这里都被详细地剖析,甚至给出了多种求解方法的比较。这种“百科全书式”的详尽,使得这本书成为了一个可靠的参考手册。我发现,每当我遇到一个棘手的实际工程问题,翻阅此书,总能找到与之对应的理论模型和解析解的思路。它不是那种快餐式的知识,而是需要你投入时间和心力去“啃”的硬骨头,但一旦啃下来,那种解决问题的信心和能力,就实实在在地建立起来了。

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翻开这本沉甸甸的典籍,我首先感受到的是一种扑面而来的知识的厚重感。它不像市面上那些轻飘飘的科普读物,而是实实在在地在探讨一个深奥的领域。书中的内容编排极具逻辑性,从最基础的弹性理论公设出发,逐步深入到复杂的应力分析和边界条件处理。我尤其欣赏作者在阐述那些经典问题时的那种严谨态度,每一个推导步骤都清晰可见,仿佛在引导读者亲手去构建整个理论框架。那种通过数学公式和物理图像的完美结合来揭示自然规律的魅力,在这本书里展现得淋漓尽致。对于一个长期在结构力学领域摸索的研究生来说,这本书无疑是一座宝库,里面蕴含着无数可以引申和拓展的研究方向。我常常在阅读的过程中,会忍不住停下来,在草稿纸上复现一些关键的证明过程,以此来加深对概念的理解。这种沉浸式的学习体验,是其他任何教材都难以比拟的。它不仅仅是知识的传递,更是一种治学态度的熏陶,让人体会到科学研究的艰辛与乐趣。

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对于长期在材料科学和固体力学领域工作的人来说,这本书更像是一本“操作指南”而非“入门教材”。我发现自己越来越少地从头到尾阅读,而是将其作为工具书来使用。比如,在进行疲劳分析或蠕变寿命预测的前期建模时,我需要精确的本构关系和相应的场方程解作为基础输入,这本书提供了最标准、最经过时间检验的解析解。其中的附录部分,收集了大量特定载荷和边界条件下的精确解表格,这极大地节省了我们重新推导或在不规范的文献中大海捞针的时间。这种实用主义的倾向,使得它在工程实践中的价值远超一般的纯理论著作。它没有过多地纠结于那些尚未被证实的前沿猜想,而是专注于那些经过验证、可以立即投入使用的核心理论工具。它要求你对基本原理了如指掌,然后,它会提供给你最锋利的“武器”。

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