Physics of Asymmetric Continuum: Extreme and Fracture Processes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Teisseyre, Roman (EDT)/ Nagahama, Hiroyuki (EDT)/ Majewski, Eugeniusz (EDT)

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:

价格:199

装帧:

isbn号码:9783540683544

丛书系列:

图书标签:

• Asymmetric Continuum
• Fracture Mechanics
• Extreme Physics
• Non-Equilibrium
• Continuum Mechanics
• Material Science
• Solid Mechanics
• Phase Transitions
• Dynamic Processes
• Applied Physics

好的，这是一份关于《物理学中的不对称连续介质：极端与断裂过程》这本书的详细、深入的图书简介，内容严格围绕该书可能涵盖的物理学、材料科学和应用数学主题展开，不涉及任何AI或生成过程的痕迹。 --- 《物理学中的不对称连续介质：极端与断裂过程》图书简介 本书导言：跨越经典极限的理论探索与前沿应用 《物理学中的不对称连续介质：极端与断裂过程》是一部深入探讨在非经典、非均匀或高度非线性变形条件下，材料力学行为的权威性专著。本书旨在弥合传统连续介质力学在描述极端环境、微观尺度效应和复杂失稳现象时的理论鸿沟。我们聚焦于那些对称性被打破（不对称性），且材料响应表现出显著历史依赖性或非局部特征的物理系统。全书的结构逻辑清晰，从基础的连续介质理论出发，逐步深化至高阶本构关系、能量耗散机制，最终落脚于复杂断裂演化路径的精确数值模拟与实验验证。 第一部分：非经典连续介质理论基础与对称性破缺 本部分奠定了理解不对称行为的理论基石。传统弹性理论和塑性理论通常依赖于光滑、均匀介质的假设。然而，在极端载荷、相变过程或纳米尺度结构中，这些假设迅速瓦解。 第一章：广义连续介质框架的构建 本书首先回顾了伽利略/洛伦兹不变性下的经典力学平衡方程。随后，引入了非对称应力张量和梯度弹性理论的概念。重点探讨了如何通过引入旋转自由度（如自旋）、非局部应力（如超弹性或梯度塑性）来描述材料在微结构各向异性影响下的宏观表现。这包括对应力极化和动量矩守恒的修正描述，尤其是在描述晶界滑移和孪晶效应时所必需的。 第二章：材料不对称性的微观起源 本章深入探究了导致宏观力学不对称性的微观机制。这包括手性结构（Chirality）、晶体缺陷的定向分布（如位错的非均匀堆积）、以及复合材料界面效应。我们详细分析了畴壁动力学——例如铁电体或磁性材料中，畴壁移动对介质整体弹性刚度的影响，如何导致加载与卸载路径的显著差异，即所谓的迟滞现象。 第三章：能量耗散与不可逆过程的唯象描述 核心在于理解系统如何将机械能转化为热能、表面能或其他形式的能量。本书侧重于热力学驱动的非平衡态过程。引入了耗散势和粘塑性模型，用以精确刻画黏性流体与固体之间的过渡行为。特别关注了在高速冲击或快速剪切下，剪切带的形成与传播，这是一种高度不可逆的、强烈的局域不对称现象。 第二部分：极端条件下的本构响应与非线性演化 本部分将理论框架应用于描述材料在超出其传统弹性极限时的行为，特别关注材料的屈服、失效与断裂。 第四章：高阶本构关系与软化现象 标准塑性理论（如Tresca或Von Mises准则）在描述软化（材料强度随塑性应变增加而降低）时存在局限。本章提出了基于内变量理论的非局部塑性模型，通过引入应变梯度或损伤梯度来平滑局部化导致的数值奇点。详细讨论了应力软化、应变硬化的精确数学描述，以及在多尺度建模中，如何从原子尺度的相互作用提升到介观尺度的本构响应。 第五章：断裂力学的进展：从裂纹尖端到过程区 本书超越了传统的线弹性断裂力学（LEFM）框架，深入研究了材料在极限载荷下的断裂过程区（Fracture Process Zone, FPZ）。重点分析了内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）在描述界面粘附、裂纹萌生和扩展的连续过程中的优越性。探讨了在疲劳加载下，微裂纹的萌生、亚临界扩展和最终的失稳（断裂韧性）的全过程动力学。 第六章：极端载荷下的动力学失稳与分叉 讨论了在极高应变率（如冲击、爆炸或超高速撞击）下的材料行为。在这些条件下，惯性效应和应力波传播成为主导因素。引入了粘性-塑性模型（如Johnson-Cook模型的高阶扩展），用以描述材料在动态屈服和剪切破碎时的响应。分析了宏观几何失稳（如屈曲）与材料微观失效的相互作用，特别是在薄壳或纤维增强复合材料中的表现。 第三部分：不对称断裂过程的建模与数值实现 本部分聚焦于如何利用先进的计算工具来模拟和预测上述复杂过程，特别关注解决断裂过程中的网格依赖性和计算效率问题。 第七章：基于相场的断裂演化 相场（Phase-Field）方法被认为是处理断裂过程的革命性工具，因为它避免了显式追踪裂纹面的困难。本书详述了基于变分原理的相场断裂模型，如何通过一个平滑的阶跃函数来描述从完好材料到完全断裂的转变。详细阐述了梯度能量密度在描述裂纹尖端能量耗散中的作用，以及如何将该方法扩展到多裂纹耦合和动态扩展问题。 第八章：混合建模方法与多尺度模拟 为了有效地捕捉从原子尺度到宏观尺度的物理现象，本书倡导混合建模策略。这包括将分子动力学（MD）模拟的原子间势能和力学响应，通过均匀化技术集成到有限元分析（FEA）框架中。重点讨论了如何处理不同尺度模型之间信息传递的边界条件，以及在离散元法（DEM）与连续介质模型结合时，处理界面接触和能量传递的挑战。 第九章：计算实施与工程挑战 本章转向数值求解器的实际应用。讨论了在处理非线性、强非局部模型时，非光滑求解技术（如水平集方法或增强有限元法）的重要性。探讨了在断裂模拟中如何有效处理接触问题、大变形问题以及残余应力分析。最后，结合实际案例（如材料的冲击吸收设计、高应力环境下的结构寿命预测），展示了这些高级理论如何指导工程实践，以确保结构在极端与断裂过程中的可靠性与安全性。 结语 《物理学中的不对称连续介质：极端与断裂过程》为研究生、研究人员及高级工程师提供了一个深入理解和量化复杂材料行为的综合平台。它不仅是对现有力学理论的系统梳理，更是对未来材料设计与极端环境工程挑战的有力回应。

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