弹性薄壳理论

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出版者:高等教育出版社
作者:
出品人:
页数:419
译者:
出版时间:1900-01-01
价格:5.0
装帧:精装
isbn号码:9787040008463
丛书系列:
图书标签:
  • 弹性薄壳理论
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  • 薄壳理论
  • 结构力学
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具体描述

本书有前五章中系统讲授了弹性薄壳

《塑性力学基础:连续介质模型与本构方程》 内容简介: 本书旨在为读者构建一套严谨的塑性力学理论框架,深入剖析材料在宏观层面的变形行为,以及其背后支配性的物理机制。全书围绕连续介质模型这一核心概念展开,系统阐述了塑性变形的微观根源如何映射到宏观力学描述之中,并在此基础上建立了描述材料塑性行为的关键数学工具——本构方程。 核心内容概述: 连续介质理论与形变描述: 本书首先从连续介质力学的基本原理出发,回顾张量分析、应力-应变关系等基础概念。在此基础上,重点介绍如何将微观的原子键断裂、位错运动等塑性变形机制,在宏观尺度上统一为连续介质的应变张量,并探讨了不同描述方法(如拉格朗日描述与欧拉描述)在塑性力学分析中的适用性。详细阐述了应变张量(包括小应变与大应变)的分解,特别是将总应变分解为弹性应变和塑性应变部分,这是理解塑性行为的关键。 塑性势理论与屈服准则: 塑性变形的发生并非无限,而是受到材料自身性质的限制。本书深入讲解了塑性势理论,介绍了几种经典的屈服准则,如冯·米塞斯(von Mises)屈服准则和崔斯卡(Tresca)屈服准则,并分析了它们在描述不同材料(如金属)塑性行为时的优缺点及适用范围。对于更复杂的材料,如岩土材料和聚合物,则会介绍其特有的屈服准则,并探讨了屈服面在应力空间中的几何意义。 塑性流动法则与硬化机制: 屈服发生后,材料会发生塑性流动,这一过程的运动学描述主要通过塑性流动法则来完成。本书详细阐述了相关性流动法则(Associative Flow Rule)和非相关性流动法则,并分析了它们在不同塑性理论体系中的地位。在此基础上,深入探讨了塑性硬化(Plastic Hardening)的概念,这是材料在塑性变形过程中抵抗进一步变形的能力增强的现象。本书将详细介绍各种硬化模型,包括: 随动硬化(Kinematic Hardening): 屈服面随塑性应变发生平移,允许材料在不同加载方向上表现出不同的屈服强度。 等向硬化(Isotropic Hardening): 屈服面整体均匀膨胀,材料在所有方向上的屈服强度均等提高。 混合硬化(Mixed Hardening): 结合了随动硬化和等向硬化,以更精确地模拟复杂的材料行为。 非线性硬化(Non-linear Hardening): 考虑了硬化速率随塑性应变的变化,更贴近实际材料的响应。 塑性本构方程的建立与应用: 本构方程是连接应力与塑性应变之间关系的数学模型。本书将在此基础上,系统性地推导和建立各种形式的塑性本构方程,包括: 增量型塑性本构方程: 描述了应力增量与塑性应变增量之间的线性关系,是数值模拟(如有限元分析)的基础。 全量型塑性本构方程: 直接建立了总应力与总应变(包含弹性与塑性部分)之间的关系,在理论分析中有其重要作用。 统一的塑性本构框架: 探讨如何将不同的硬化模型和流动法则纳入统一的本构方程框架中,以实现对材料复杂塑性行为的全面描述。 塑性力学中的数值方法: 鉴于实际工程问题复杂的边界条件和材料模型,本书还会介绍塑性力学分析中常用的数值方法,重点是有限元方法(FEM)。书中将涵盖: 隐式和显式数值积分方案: 如何在有限元框架下有效地求解非线性本构方程。 刚度矩阵的更新: 在塑性变形过程中,材料的切线模量会发生变化,需要实时更新刚度矩阵。 收敛性与稳定性分析: 讨论数值计算的精度和可靠性问题。 拓展性内容与前沿展望: 在完成核心理论阐述后,本书将适当地拓展至一些更高级的课题,如: 动态塑性(Dynamic Plasticity): 考虑材料在高速加载或冲击下的塑性行为,涉及到应变率效应和惯性效应。 损伤力学与塑性耦合: 描述材料在塑性变形过程中可能出现的损伤累积和失效机制。 试验验证与材料参数辨识: 讨论如何通过力学试验(如单轴拉伸、剪切试验)来获取塑性本构模型的参数,并进行模型验证。 本书内容翔实,理论严谨,旨在为从事材料科学、机械工程、土木工程、航空航天工程等领域的研究人员、工程师和高等院校学生提供坚实的塑性力学理论基础和解决实际工程问题的能力。通过对连续介质模型与本构方程的深入探讨,读者将能够更深刻地理解材料的变形机制,并为设计更安全、更经济的结构提供理论指导。

作者简介

黄克智,1927年7月生,江西南昌人。1947年大学毕业,1952年清华大学工程力学研究生毕业,毕业后留校任教。1955年至1958年在苏联莫斯科大学数学力学系进修。现任清华大学教授,校务委员会委员,工程力学研究所所长。

黄克智在固体力学的壳体理论、塑性力学、特别是断裂力学等方面,作出了突出的贡献,得到国内和国际力学界的公认。现任中国力学学会副理事会,国务院学位委员会力学学科评议组组长,国家教委工程力学专业教材委员会主任委员,并被选为国际断裂学会理事、提名委员会委员,远东断裂组织常任顾问。

在薄壳理论方面,他用渐近方法系统地探讨了壳体分析的各种近似方法的理论,确定了各种近似方法的适用范围与误差量级。今年来,又致力于把板壳理论应用于工程实际,在换热器管板设计方面取得了重要成果。

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的阅读体验,是一种从“宏观”到“微观”的深度透视。我一直对宏伟的建筑和精密的机械着迷,但往往停留在对其整体外观和功能的认知。《弹性薄壳理论》则引领我进入了这些宏伟结构背后,那些支撑起一切的微观力学原理。作者从薄壳的基本概念入手,逐步深入到其应力-应变关系、能量原理以及稳定性理论。书中对壳体在不同受力模式下的应力分布和变形模式的细致描绘,让我看到了建筑师和工程师是如何通过巧妙的几何设计,将巨大的载荷巧妙地转化为材料内部的微小应力,从而实现结构的稳定和安全。我尤其喜欢书中对能量方法的应用,它提供了一种全新的视角来理解结构的平衡和变形,将力学问题转化为能量最小化问题,这种思想的转变令人耳目一新。读完这本书,我再也无法简单地将一个桥梁或一个飞机的外壳视为一个整体,而是能够想象其中无数的力线在蜿蜒曲折的表面上默默地传递能量、抵抗变形。

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这本书带来的,是一种对工程极限的探索和对材料潜力的挖掘。我一直认为,工程的进步就是不断突破材料和结构的局限。《弹性薄壳理论》正是展现了科学家和工程师是如何通过深刻的理论理解,去挑战并拓展这些极限的。作者对薄壳结构在极端载荷下的非线性行为和失稳机理的深入研究,让我认识到,即使是最坚固的材料,也存在其不可逾越的“临界点”。书中对不同材料参数(如弹性模量、泊松比、屈服强度等)对薄壳结构性能影响的分析,为材料选择和结构设计提供了科学依据。我尤其被书中关于薄壳结构在高温、高压等复杂工况下的行为分析所吸引,这对于航空航天、核能等领域至关重要。读完这本书,我感受到了一种对工程科学的敬畏,它不仅需要强大的计算能力,更需要对物理世界的深刻洞察和对材料本质的精妙把握。

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《弹性薄壳理论》为我打开了一扇通往高精度工程分析的大门。一直以来,对于复杂结构,总感觉缺乏一个足够精确的理论工具来对其进行细致的建模和分析。《弹性薄壳理论》恰恰提供了这样一种强大的方法论。书中对薄壳结构建模的各种方法,如基尔霍夫-洛夫林(Kirchhoff-Love)假设和舍尔德(Shellberg)假设等,以及它们各自的适用条件和优缺点,为我选择合适的分析模型提供了明确的指导。作者对各种边界条件的详尽处理,无论是固定、简支还是自由边界,都展现了其理论的完备性。我特别欣赏书中对薄壳结构在复杂载荷下的应力、位移和稳定性分析的系统性讲解,这些内容对于设计高性能的航空航天器、桥梁、压力容器等至关重要。书中对数值方法在薄壳分析中的应用,如有限元分析(FEM),也为我提供了将理论应用于实际问题的途径。读完这本书,我感觉自己拥有了一套强大的“解剖刀”,可以深入到薄壳结构的每一个细节,对其进行精确的诊断和评估。

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这本书的内容,对我而言,是一次关于“变形”的深刻哲学探索。我从未想过,看似固定的物体,在力的作用下,会展现出如此丰富而有序的“变形”世界。《弹性薄壳理论》以其深厚的理论功底,将我带入了薄壳结构变形的细致分析之中。作者对薄壳在加载过程中产生的位移、转角、曲率变化等进行精确的描述,让我看到了一个动态的、充满变化的力学世界。书中对各种应变状态的分类和推导,如拉伸、压缩、弯曲、剪切等,以及它们在薄壳上的叠加和耦合,展现了薄壳结构内在的复杂性。我尤其被书中对“小变形”和“大变形”的区分所吸引,这不仅是数学上的处理手法,更是对结构在不同受力阶段行为变化的深刻理解。作者通过引入位移函数、应力函数等数学工具,将这些抽象的变形过程,转化为具体的数学表达式,让我能够对其进行量化分析和预测。这种对“变形”的精细捕捉和理性分析,让我重新认识了材料的“柔韧性”和结构的“适应性”。这本书的阅读,是一次对力学本质的回归,是对物体在受力状态下真实面貌的揭示。

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这本书带来的震撼,是一种由内而外的,如同醍醐灌顶般的启迪。在阅读《弹性薄壳理论》之前,我对于结构力学,尤其是复杂曲面结构的理解,一直停留在比较浅显的层面,更多地是基于经验和直觉。然而,这本书以其严谨的逻辑、深邃的洞察力,将我引入了一个全新的学科领域。作者对薄壳应力分析方法的介绍,如张量分析、微分几何在力学中的应用,让我深刻体会到数学工具在解决工程问题中的强大威力。书中对于薄壳失效模式的详细分析,如屈曲、失稳等,不仅仅是技术层面的讲解,更是一种对结构可靠性、安全性的深刻反思。我尤其欣赏作者在处理复杂边界条件时的细致入微,以及对各种荷载形式(如均布荷载、集中荷载、热负荷等)对薄壳结构影响的系统性阐述。这些内容为我解决实际工程问题提供了宝贵的理论指导和方法论。在阅读过程中,我时常被作者精炼的语言和清晰的思路所折服,他能够将极其复杂的力学现象,通过数学模型和逻辑推理,变得清晰可见。书中对于薄壳结构在振动和动力响应方面的讨论,也为我打开了新的视野,让我认识到薄壳在动态环境下的复杂行为。总而言之,这本书不仅仅是一部技术手册,它更是一次对结构力学领域深度探索的邀约,引领我走向一个更加广阔的知识殿堂。

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这本书带来的思考,是关于结构设计与自然界的和谐统一。在阅读《弹性薄壳理论》之前,我总觉得人类的工程设计是在对抗自然,是在用蛮力征服材料。但这本书让我看到了,优秀的结构设计,恰恰是顺应自然,是利用材料的内在属性,去达到最优化的力学表现。作者对薄壳结构在不同几何形态下的力学行为的精妙描述,让我联想到了许多自然界中的例子,比如鸟蛋的弧形外壳,海螺的螺旋结构,甚至生物体的细胞膜,它们都以极其精巧的方式,实现了轻质、高强、高效的力学功能。《弹性薄壳理论》正是将这种自然界的智慧,用科学的语言进行了高度提炼和升华。书中对薄壳在受压时的内禀稳定性的解释,让我明白了为何曲面能够如此有效地抵抗外力。作者对薄壳结构在承受均匀压力时,应力可以均匀分布的分析,更是让我惊叹于其结构的“智慧”。这种对材料本质属性的深刻理解,以及对结构形式的极致追求,正是工程美学与力学原理完美结合的体现。读完这本书,我不仅学到了知识,更获得了一种对自然界造物智慧的敬畏之情。

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这本书简直是打开了我对世界的一种全新的认知方式!我一直认为,材料的形态和行为是多么的固定和理所当然,但《弹性薄壳理论》彻底颠覆了我的想法。它不仅仅是一本关于工程或者物理的书,更像是一本关于“可能性”的哲学著作。我从未想过,那些看起来轻盈、柔软、甚至有些脆弱的薄壳结构,在受到各种力量的作用时,竟然能表现出如此复杂而优雅的变形和受力机制。作者在书中对薄壳的曲率、边界条件、材料的弹性模量等关键因素的细致阐述,让我仿佛置身于一个微观的力学实验室,亲眼见证着应力如何在蜿蜒的曲面上流动,变形如何在微妙的弯曲中传递。尤其让我印象深刻的是,书中对不同几何形状薄壳(如球形、圆柱形、抛物面形等)在相同载荷下的行为差异的对比分析,这不仅深化了我对理论的理解,更引发了我对现实世界中各种曲面结构的无限遐想——从飞机的机翼到建筑的穹顶,从汽车的车身到宇宙飞船的耐压壳,它们背后似乎都隐藏着这套深刻而普遍的力学规律。而且,作者并没有仅仅停留在理论层面,他通过引入大量的图表、公式推导和实际算例,将抽象的概念具象化,让即使是初学者也能逐步掌握核心要义。书中对薄壳稳定性问题的探讨,更是让我认识到,轻质高强的设计背后,往往蕴含着对临界失稳状态的精妙控制,这种对“边缘”的探索,充满了科学的魅力。读完这本书,我再也无法用以往的眼光看待身边的任何一个曲面物体,它们在我眼中都变成了充满张力、蕴含无限可能的力学艺术品。

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《弹性薄壳理论》这本书,彻底刷新了我对“轻”与“强”之间关系的理解。以往,我们常常将“轻”与“弱”画上等号,认为要达到高强度,必然需要厚重、笨拙的材料和结构。然而,这本书用详实的理论和严谨的推导,向我展示了薄壳结构如何能够以极小的材料用量,实现惊人的承载能力和结构稳定性。作者对薄壳应力分布规律的深入剖析,特别是应力集中和应力扩散的现象,让我理解了为何某些看似简单的曲面设计,却能承受巨大的外部压力。书中对剪切变形和弯曲变形在薄壳中的耦合作用的阐述,更是揭示了其力学行为的独特性和复杂性。我特别被书中关于薄壳屈曲后承载能力的新认识所吸引,这颠覆了我对于一旦发生屈曲,结构就完全失效的传统观念。作者通过对薄壳非线性行为的研究,展现了其在极端载荷下的韧性和适应性。这种对材料性能的极致挖掘和对结构潜力的深度开发,无疑是现代工程设计理念的精髓所在。读完这本书,我开始重新审视身边那些轻巧而又坚固的物体,它们不再仅仅是产品,更是智慧与科学的结晶。这本书的阅读体验,对我而言,不仅是知识的获取,更是一种对工程创新精神的致敬。

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《弹性薄壳理论》这本书,让我领悟到了“形式追随功能”这一工程设计原则的深刻内涵。我一直觉得,很多优美的结构设计,其美感是独立于功能之外的。但这本书让我看到,许多“美”的背后,隐藏着的是对力学性能极致追求的必然结果。作者对薄壳结构几何形状如何影响其力学性能的深入探讨,让我明白了为何某些曲线和曲面如此自然而又高效。书中对球壳、圆柱壳等不同形状薄壳在受力时的应力集中区域和变形模式的分析,揭示了设计者在优化结构时所做的精妙权衡。我特别被书中对薄壳结构在承受轴对称载荷时的简化的分析方法所吸引,它展示了如何通过简化模型来揭示核心的力学规律。这种对“形”的理解,已经超越了单纯的视觉欣赏,而是上升到了对结构功能性的深度把握。读完这本书,我开始用一种全新的眼光去审视那些经典的薄壳结构,它们不再是静态的艺术品,而是充满生命力的力学载体。

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《弹性薄壳理论》为我打开了关于“预测”的全新维度。我一直觉得,工程设计很大程度上是对未知风险的规避。但这本书让我看到,通过精确的理论模型,我们可以更主动地去预测和控制结构的行为。作者对薄壳结构在不同加载顺序、不同环境因素下的响应进行预测的详细阐述,让我深刻理解了力学分析在风险管理中的重要作用。书中对薄壳结构在动态冲击、疲劳损伤等复杂情况下的预测模型,为结构的安全性和可靠性评估提供了关键的工具。我特别欣赏书中对不确定性在结构分析中的考虑,例如对材料参数的随机波动或载荷的随机变化进行概率性分析,这让我认识到,真实的工程世界远比理想模型复杂得多。读完这本书,我感觉自己获得了一种“预知”能力,能够更早地发现潜在的问题,并采取相应的措施,这对于任何一个从事工程设计或研究的人来说,都是无价的财富。

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