塑性力学引论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京大学出版社

作者:王仁

出品人:

页数:343

译者:

出版时间:1992-5

价格:22.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787301016657

丛书系列:北京大学力学丛书

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《材料的变形与强度：工程应用基础》 本书旨在为初学者构建坚实的材料力学基础，聚焦于理解材料在受力作用下的宏观表现——变形与断裂。全书以清晰的逻辑脉络，从最基本的概念出发，逐步深入到复杂的问题分析，力求使读者能够透彻理解材料力学在实际工程设计中的应用价值。 第一部分：材料力学的基本概念与假设 我们首先会从应力（stress）这一核心概念入手。应力被定义为单位面积上所承受的力，它是描述物体内部受力状态的关键物理量。本书将详细介绍不同类型的应力，包括正应力（tensile stress and compressive stress），它们发生在垂直于截面的方向上，以及剪应力（shear stress），它作用在平行于截面的方向上。我们会探讨应力的矢量性质，并介绍张量（stress tensor）这一更完备的描述方式，为后续更深入的学习奠定基础。 接着，我们将引入应变（strain）的概念，它是描述材料变形程度的量。应变是相对于原始尺寸的相对变化，我们同样会区分正应变（normal strain），反映长度的变化，以及剪应变（shear strain），反映角度的变化。应变被视为无量纲的量，但其微小的变化往往预示着宏观的结构变化。 理解应力与应变之间的关系是材料力学的核心。本书将重点阐述本构关系（constitutive relations），其中最基本也是最重要的就是胡克定律（Hooke's Law）。对于线弹性材料，胡克定律揭示了应力与应变之间的线性关系，并引入了弹性模量（Young's modulus）和泊松比（Poisson's ratio）这两个重要的材料常数。我们会深入解释这些常数的物理意义，以及它们如何表征材料的刚度和变形特性。此外，对于超出弹性范围的材料行为，也将进行初步的探讨，介绍屈服（yielding）和塑性变形（plastic deformation）的初步概念，但不会深入其复杂的内在机理。 本书将严格遵循材料力学的一些基本假设，例如：我们将假设材料是连续的（continuous），即材料在宏观尺度上被视为均匀的，忽略其微观的颗粒结构；我们将假设材料是各向同性（isotropic）的，即材料在所有方向上的力学性质都相同；我们将考虑小变形（small deformation），即材料的变形非常小，不足以改变其几何形状从而影响力的分布。这些假设极大地简化了问题，使得分析成为可能，但同时也会在后续讨论局限性时有所提及。 第二部分：梁的弯曲与变形 梁是工程中最常见的结构构件之一，因此，梁的受力分析是材料力学的重要组成部分。本部分将聚焦于梁的弯曲（bending of beams）。我们会详细介绍弯曲的基本原理，分析梁在承受各种载荷（如集中力、均布载荷、弯矩）作用下的内部应力分布，重点关注弯曲正应力（bending normal stress）的计算。 我们将推导弯曲梁的应力公式，揭示弯曲应力与弯矩、截面惯性矩（moment of inertia）以及到中性轴（neutral axis）的距离之间的关系。截面惯性矩作为描述截面几何形状抵抗弯曲能力的关键参数，其计算方法和不同截面形状下的取值将是重点讲解内容。 除了应力分析，我们还将深入研究梁的变形（deflection of beams）。我们将介绍描述梁挠度（deflection）的微分方程，并讲解求解这些方程的方法，包括积分法（integration method）和叠加法（superposition method）。通过这些方法，我们可以精确计算梁在不同载荷下的挠度，确保结构在工作状态下的变形在允许范围内，避免失效。 本部分还将介绍剪应力在梁中的分布，虽然通常情况下弯曲应力比剪应力更显著，但在某些情况下（如短粗梁），剪应力也需要被考虑。我们将学习如何计算梁横截面上的剪应力（shear stress），并了解其分布特点。 第三部分：扭转与剪切 除了弯曲，材料还可能承受扭转（torsion）和剪切（shear）。本部分将分析圆轴（circular shafts）在承受扭矩（torque）作用下的剪应力和角度扭转（angle of twist）。我们将推导出扭转剪应力公式，揭示剪应力与扭矩、极惯性矩（polar moment of inertia）以及半径之间的关系。极惯性矩同样是描述截面抵抗扭转能力的重要参数。 对于剪切（shear），除了梁中的剪切，我们还会讨论平面剪切（plane shear）。我们将分析受纯剪切作用的物体内部的应力状态，介绍剪切弹性模量（shear modulus），它是描述材料抵抗剪切变形的能力的另一个重要材料常数。 第四部分：应力状态与强度分析 在实际工程中，构件往往承受复杂应力状态（complex stress state），即同时存在多种应力成分。本部分将介绍如何通过应力变换（stress transformation）来分析不同截面上的应力，并推导出主应力（principal stresses）和最大剪应力（maximum shear stress）。莫尔圆（Mohr's circle）作为一种直观的几何工具，将被详细介绍，用于求解和可视化应力状态。 理解材料的强度（strength）对于保证结构安全至关重要。我们将介绍不同强度指标，如屈服强度（yield strength）和抗拉强度（ultimate tensile strength），并探讨强度失效准则（failure criteria），如最大正应力理论（maximum normal stress theory）和最大剪应力理论（maximum shear stress theory）。这些准则帮助工程师判断材料在给定应力状态下是否会发生屈服或断裂，从而进行合理的强度设计。 第五部分：材料力学的应用与展望 最后，本书将通过一些实际工程应用案例，展示材料力学在设计各种工程结构中的重要作用，例如桥梁、建筑物、机械零件等。我们会强调理论分析与实际设计之间的联系，并鼓励读者将所学知识应用于解决工程问题。 同时，本书也将对材料力学的局限性进行简要说明，例如本构关系的简化、大变形效应的忽略等，并提及一些更高级的领域，如弹塑性力学（elastic-plastic mechanics）、断裂力学（fracture mechanics）和有限元分析（finite element analysis），为读者进一步深入学习提供方向。 通过本书的学习，读者将能够掌握分析和预测材料在受力情况下行为的基本方法，理解材料的变形与强度之间的内在联系，并具备初步的工程结构设计能力。

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我是一个偏向于理论推导和数学严谨性的读者，通常对科普性质的教材抱持着一种审慎的态度，但这部作品在保持学术深度的同时，成功地实现了语言的**可读性与精确性的完美平衡**。对我而言，最令人振奋的是它对**有限元方法在塑性分析中应用**的介绍。作者并未止步于简单的网格划分和边界条件设置，而是深入探讨了数值算法中处理**非线性迭代收敛性**的关键难题。例如，在处理大变形问题时，体积锁定（volumetric locking）现象的成因分析，以及作者提出的几种改进型单元（如混合单元）的数学原理，都展现了极高的专业水准。更难得的是，书中对于**应变梯度理论**的引入，虽然篇幅不长，却极具前瞻性，它暗示了传统连续介质力学在描述纳米尺度或梯度材料时的局限性，并指明了未来的研究方向。书中配图的质量也值得称赞，那些清晰的等效应力云图和变形模式图，往往比冗长的文字更能直观地传达复杂的物理意义。对于希望将塑性力学理论应用于前沿计算力学领域的同行来说，这本书提供的理论支撑和数值技巧是极其宝贵的资源。

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对于一位跨学科背景的研究者来说，寻找能够无缝连接不同力学领域的教材十分困难，但这部《塑性力学引论》在这方面做得相当出色。它的叙事风格非常**注重历史脉络的梳理和实验基础的强调**。例如，在介绍**粘塑性**时，作者溯源到早期的金属流变学研究，这使得复杂的粘性项不再是凭空出现的“外加项”，而是对高温下材料微观结构松弛过程的数学抽象。此外，本书对**断裂韧性**概念的引入和讨论也十分到位。它巧妙地将塑性理论中的能量释放率（G）与断裂力学中的应力强度因子（K）联系起来，并详细阐述了**弹塑性断裂分析**中的J积分的物理意义和计算方法。这种整合性的处理方式，对于希望从事复合材料或先进结构分析的人来说，是极其有价值的。书中对**本构关系中张量符号的使用规范性**也值得称赞，条理清晰，极大地减少了我们在处理高维应力状态时的符号错误风险。

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这本书的语言风格非常**沉稳而富有启发性**，犹如一位经验丰富的老教授在与你进行一对一的学术交流。它在处理那些经典但又容易引起混淆的概念时，展现了非凡的洞察力。比如，对**超粘弹性、粘塑性和粘弹性**这几个相关概念的辨析，作者采用了一种层层递进的排除法，通过明确指出各自的能量耗散机制和时间依赖性的本质区别，彻底厘清了概念上的灰色地带。在涉及**本构方程的求解技术**时，书中对**修正牛顿法和线搜索技术**在非线性求解器中的具体实现细节进行了深入浅出的讲解，这对于亲自编写有限元程序或进行数值模拟优化的工程师来说，是不可多得的参考资料。书中对**应变硬化与应变软化**的对比分析，尤其对软化模型（如应变梯度依赖的软化）的讨论，体现了作者对现代材料非线性行为的深刻理解。总体而言，这是一本能够陪伴研究者和工程师度过多个职业阶段的工具书，它所传授的不仅仅是知识，更是一种严谨的、面向问题的思维方式。

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这本书给我带来的最大震撼，在于它对**本构模型选择哲学**的深刻反思。在实际工程中，我们常常面临一个困境：是选择一个数学形式简洁但物理意义模糊的模型，还是选择一个物理机制描述精确但计算成本高昂的模型？作者在讨论**粘塑性和蠕变行为**时，恰恰抓住了这个核心矛盾。他没有简单地推荐某一种特定的蠕变模型（如Norton定律或Bailey-Norton模型），而是构建了一个分析框架，鼓励读者根据材料特性、温度环境和时间尺度来“量身定制”模型。我对其中关于**损伤力学与塑性耦合**的章节印象尤为深刻。作者用一种近乎辩证的手法，阐述了材料疲劳裂纹萌生与塑性累积之间的相互作用，特别是如何利用**内变量理论**来追踪材料的演化历史。这种强调“理解而非套用”的治学态度，让这本书超越了普通教科书的范畴，更像是一本关于材料行为“哲学”的探讨录。读完后，我感觉自己看待材料失效问题时，视角更加开阔，不再局限于单一的力学分支。

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这部著作的出版，无疑为我们这些长期在工程领域摸索的实践者带来了一缕清新的空气。它不仅仅是一本理论的堆砌，更像是一本深入浅出的向导，带领我们穿越复杂现象的迷雾。我尤其欣赏作者在阐述**材料本构关系**时的那种匠心独运。他没有直接抛出那些令人望而生畏的偏微分方程组，而是从宏观的、可感知的现象入手，比如金属的冷加工过程，逐步引导读者去理解微观尺度的原子排列变化如何映射到宏观力学行为上。书中对**屈服准则**的讨论，详略得当，例如对冯·米塞斯准则和特雷斯卡准则的比较分析，不仅清晰地展示了它们在不同材料上的适用性，还巧妙地结合了大量的工程实例。读到关于**塑性流动法则**的部分时，我仿佛置身于一个精密的实验室内，作者通过对塑性应变增量与应力状态之间关系的细腻描绘，揭示了材料在加载路径上的“记忆效应”。这种由表及里、层层递进的叙述方式，极大地降低了初学者的学习门槛，同时也为资深工程师提供了重新审视基础理论的契机。整本书的结构安排，充分体现了作者对学科脉络的深刻把握，从基础概念到高级应用，过渡自然，逻辑严密，让人爱不释手。

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力学的后续课程之一，

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学了三年偶还木找到门路。。。

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