計算固體力學

計算固體力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:上海交通大學齣版社
作者:劉正興
出品人:
頁數:413
译者:
出版時間:2010-2
價格:48.00元
裝幀:平裝
isbn號碼:9787313024572
叢書系列:
圖書標籤:
  • 工學
  • 課程
  • 計算力學5
  • 教材
  • 大學本科
  • 力學
  • 計算固體力學
  • 固體力學
  • 數值方法
  • 有限元分析
  • 結構力學
  • 工程計算
  • 偏微分方程
  • 計算機仿真
  • 力學仿真
  • 科學計算
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具體描述

《計算固體力學(第2版)》以能量原理作為理論基礎,以變分法作為數學工具,對有限單元的理論、建模、列式與求解作瞭詳盡的論述,同時也介紹瞭基於結構力學和彈性力學建立有限單元模型的一般方法。在此基礎上,逐個推導瞭杆、梁、闆、殼和塊單元,重點介紹瞭目前工程中廣泛應用的矩陣位移法。以基於虛功原理的協調模型為重點,對基於餘虛功原理的平衡模型,以及基於修正的能量原理的各類雜交模型也作瞭適當的介紹。

《計算固體力學(第2版)》對固體力學一些新興領域中的數值分析方法,如彈性壓電材料與智能結構分析,流固耦閤及哈密爾頓體係等進行瞭由淺入深的論述。

《計算固體力學(第2版)》還結閤具體問題,對邊界元法、半解析法、有限條法作瞭簡單的介紹。

《計算固體力學(第2版)》是在參考瞭大量資料的基礎上,結閤作者幾十年的研究成果匯編而成,可作為機械、土木、船舶與海洋、航空航天等工程專業本科生和研究生教材,也可作為工程技術人員的參考書。

《熱力學原理與應用》 這是一本深入淺齣、係統性強的熱力學專著,旨在為讀者構建一套紮實的熱力學知識體係,並引導其將所學理論應用於解決實際工程和科學問題。全書共分為十一章,從最基礎的熱力學概念齣發,逐步深入到復雜的熵增原理、相平衡以及非平衡態熱力學等前沿領域。 第一章:熱力學的基本概念與定律 本章首先引入瞭係統的概念,區分瞭孤立係統、封閉係統和開放係統,並詳述瞭狀態函數(如溫度、壓力、體積、內能、焓、熵)的定義及其特性。我們將嚴格遵循熱力學第一定律,即能量守恒定律,闡述功和熱量的概念,並推導內能的變化與熱量和功之間的關係。此外,本章還將介紹熱力學過程中功和熱量的計算方法,為後續章節的學習奠定基礎。 第二章:熱力學過程與熱機效率 本章將重點分析各種典型的熱力學過程,包括等溫過程、絕熱過程、等容過程和等壓過程,並詳細推導這些過程中的功、熱量以及狀態變量的變化。在此基礎上,我們將深入探討熱機的基本原理,理解卡諾循環作為理想熱機循環的意義,並推導其效率公式。同時,本章也將分析實際熱機循環存在的不足及其提高效率的途徑。 第三章:熱力學第二定律與熵 熱力學第二定律是本領域的核心,本章將從剋勞修斯錶述和開爾文-普朗剋錶述兩個角度深入理解其內涵,並闡述熱力學第二定律在判斷過程自發性方嚮中的關鍵作用。我們將重點介紹熵的概念,理解熵是衡量係統無序程度的物理量,並推導熵的定義及其在可逆和不可逆過程中的變化。通過對熵的深入分析,讀者將能夠理解為什麼能量的轉化效率不可能達到百分之百。 第四章:氣體性質與狀態方程 本章將重點考察理想氣體的性質,介紹理想氣體狀態方程(PV=nRT)及其適用範圍。我們將進一步探討真實氣體與理想氣體的偏差,介紹範德華方程等真實氣體狀態方程,並分析其物理意義。此外,本章還將介紹氣體混閤物的性質,如分壓定律和道爾頓分壓定律。 第五章:相平衡與相圖 相平衡是熱力學研究的重要內容。本章將詳細介紹相變過程,如熔化、汽化、升華,並闡述其潛熱的概念。我們將深入講解吉布斯相律,並將其應用於單組分和多組分係統的相平衡分析。通過對相圖的學習,讀者將能夠理解不同條件下物質的穩定相,例如水的三相圖和二氧化碳的相圖。 第六章:溶液的熱力學 本章將熱力學原理應用於溶液體係。我們將介紹溶液的形成自由能,並分析溶液的依數性,如蒸氣壓下降、沸點升高、凝固點降低和滲透壓。我們將重點講解拉烏爾定律和亨利定律,並分析真實溶液的偏差行為。 第七章:化學反應熱力學 本章將熱力學應用於化學反應。我們將介紹化學反應的標準生成焓、標準燃燒焓以及赫斯定律,並學習如何計算化學反應的標準焓變。我們將深入理解吉布斯自由能變(ΔG)在判斷化學反應自發性方嚮中的作用,並推導其與焓變(ΔH)和熵變(ΔS)的關係(ΔG = ΔH - TΔS)。此外,本章還將介紹化學平衡常數及其與吉布斯自由能變的關係。 第八章:電化學熱力學 本章將熱力學應用於電化學過程。我們將介紹電化學電池的基本構成,如原電池和電解池。我們將詳細推導能斯特方程,並分析其在計算電極電勢和電池電動勢中的應用。本章還將探討電化學反應的自由能變與電池電動勢之間的關係。 第九章:統計熱力學導論 為瞭從微觀層麵理解熱力學定律,本章將引入統計熱力學的基本概念。我們將介紹微觀狀態、宏觀狀態和配分函數,並闡述玻爾茲曼分布。我們將學習如何從統計力學角度推導內能、熵和自由能等宏觀熱力學量。 第十章:非平衡態熱力學初步 傳統的平衡態熱力學僅適用於達到平衡狀態的係統,而本章將初步介紹非平衡態熱力學。我們將探討熵産生率的概念,並介紹普利戈金的耗散結構理論,闡述耗散結構在遠離平衡態係統中湧現齣的有序性。 第十一章:熱力學在工程與科學中的應用實例 在全書的最後一章,我們將精選一係列熱力學在不同領域中的實際應用案例。這包括但不限於:能源工程中的能量轉換與效率優化、材料科學中的相變控製、生物學中的能量代謝過程、環境科學中的氣候變化與溫室效應分析等。通過這些具體的應用,讀者將能夠深刻體會熱力學原理的普適性和重要性,並激發其運用所學知識解決現實世界問題的熱情。 本書的敘述風格力求嚴謹而不失生動,理論推導清晰明瞭,並配以豐富的圖錶和習題,幫助讀者鞏固和消化所學內容。無論是對工程學、物理學、化學、材料科學以及相關領域的研究者和學生,本書都將是一本不可或缺的參考書。

作者簡介

目錄資訊

緒論
一、結構分析方法
二、結構分析的領域
三、有限單元法
參考文獻
第一章 變分法基礎
第一節 引言
一、最速降綫問題
二、短程綫問題
三、等周問題
第二節 變分及其特性
一、泛函的定義
二、變分
三、泛函的連續
四、泛函的變分
五、泛函的駐值
第三節 歐拉方程
一、變分法的基本預備定理
二、泛函極值問題的求解
三、歐拉方程的建立
第四節 依賴於高階導數的泛函
一、歐拉一泊鬆方程
二、例題
第五節 多個待定函數的泛函
第六節 含有多個自變量的函數的泛函
一、二變量問題
二、多變量問題
第七節 條件極值的變分問題
一、函數的條件駐值問題
二、泛函在約束條件
三、等周問題
參考文獻
第二章 能量原理
第一節 引言
一、矢量的微分和積分
二、對稱正定矩陣的定義和性質
三、對稱正定矩陣的充分必要條件
四、二次型的微分和積分
第二節 小位移彈性理論的基本方程
一、平衡方程
二、應變一位移關係
三、應力一應變關係
四、邊界條件
第三節 功和餘功,應變能和餘應變能
一、功
二、餘功
三、應變能
四、餘應變能
第四節 虛功原理
第五節 基於虛功原理的近似解法
一、瑞利一裏茲法
二、伽遼金法
三、例題
第六節 基於虛功原理的能量定理
一、最小位能原理
二、卡氏第一定理
三、單位一位移定理
第七節 餘虛功原理
第八節 基於餘虛功原理的能量定理
一、最小餘能原理
二、卡氏第二定理
三、單位一載荷定理
第九節 附加定理
一、剋拉皮隆定理
二、貝諦定理
三、麥剋斯韋爾互換定理
第十節 廣義變分原理
一、散度定理
二、不連續情況
三、廣義原理
四、派生的變分原理
第十一節 傳統變分原理的小結
第十二節 修正的變分原理
一、從最小位能原理推導修正的變分原理
二、從最小餘能原理推導修正的變分原理
參考文獻
第三章 協調模型分析
第一節 建立協調模型的一般方法
一、用單位一位移定理推導
二、用卡氏第一定理推導
三、由求解微分方程來推導
四、用最小位能原理推導
五、從柔度矩陣推導剛度矩陣
六、小結
第二節 梁單元
一、軸嚮剛度
二、扭轉剛度
三、xy平麵內的彎麯剛度
四、xx平麵內的彎麯剛度
五、主軸坐標係內的力一位移關係式
六、節點坐標係內的力一位移關係式
七、基準坐標係內的力一位移關係式
第三節 矩陣位移法
一、建立基本方程
二、邊界條件和方程的求解
三、單元內力分析
第四節 平麵三角形單元
一、位移函數
二、應變一位移關係
三、應力一應變關係
四、單元剛度矩陣
五、收斂性的條件
第五節 載荷的移置
第六節 矩形薄闆單元
一、薄闆彎麯問題的有限單元法
二、位移模式
三、應變一位移關係
四、應力一應變關係
五、剛度矩陣和平衡方程
六、內力
七、載荷移置
八、收斂性的判彆
九、例題
第七節 三角形薄殼單元
一、麵積坐標
二、三角形薄闆單元
三、三角形薄殼單元
第八節 改善剛度矩陣的方法
一、靜凝聚方法
二、復閤單元(子結構)
三、協調的三角形薄闆單元
四、四邊形闆殼單元
第九節 過渡梁單元
第十節 軸對稱問題的有限單元
一、彈性力學中的軸對稱問題
二、軸對稱單元
三、討論
參考文獻
第四章 等參單元及雜交元
第五章 杆係結構的程序設計
第六章 幾何非綫性有限元
第八章 材料非綫性的有限單元法
第八章 動力問題的有限單元法
第九章 彈性力學中的哈密爾頓理論及半解析法
第十章 壓電材料的有限元法和邊界元法
附錄1
附錄2
參考文獻
· · · · · · (收起)

讀後感

评分

讀《計算固體力學》這本書,我感受到的不僅僅是知識的傳遞,更是一種思維方式的重塑。作者以一種非常係統和深入的方式,闡述瞭如何將復雜的物理現象轉化為數學模型,再通過數值方法進行求解。這種“從物理到數學,再到計算”的邏輯鏈條,讓我對科學研究和工程分析的本質有瞭更深刻的理解。我特彆被書中關於離散化技術和數值積分的講解所吸引。理解如何將連續的固體材料離散成有限個微小單元,以及如何在一個個離散的單元內進行近似計算,這本身就是一項瞭不起的智慧結晶。書中對於不同數值方法(例如,除瞭有限元法,我還看到提及瞭有限差分法、邊界元法等)的比較分析,也讓我認識到選擇閤適的工具來解決特定的問題的重要性。我期待書中能夠提供一些關於求解大型稀疏綫性方程組的數值算法介紹,因為我知道這是計算力學中一個非常關鍵的環節。此外,書中對網格生成、邊界條件設置以及結果後處理的詳盡闡述,也讓我意識到一個完整的計算力學分析流程需要考慮的方方麵麵。這本書似乎不僅僅是一本教科書,更像是一本實踐指南,它鼓勵我去思考,去動手,去將理論知識轉化為解決實際問題的能力,為我未來的學習和工作提供堅實的理論基礎和實踐指導,讓我能夠以一種更加科學和高效的方式來應對工程領域的各種挑戰。

评分

作為一名對材料科學和工程應用有著濃厚興趣的讀者,我一直渴望深入瞭解那些構成我們宏觀世界基石的微觀機製。當我在書店的角落裏偶然瞥見《計算固體力學》這本書時,我的直覺告訴我,這可能就是我一直在尋找的那把鑰匙。拿到書的那一刻,我被它沉甸甸的質感和封麵設計所吸引,那似乎預示著裏麵蘊含著知識的深度與廣度。雖然我還沒有機會深入研讀,但僅從目錄和前言來看,這本書似乎就為我勾勒齣瞭一個宏大的知識體係。我看到瞭諸如有限元方法、邊界元方法、離散元方法等經典計算力學方法的介紹,這讓我對接下來的學習充滿瞭期待。更重要的是,書中提到瞭材料的本構關係、失效準則以及損傷力學等內容,這些都是理解材料在各種載荷下行為的關鍵。我設想,通過學習這些內容,我將能夠更深刻地理解橋梁在重壓下的變形、飛機在高速飛行時的應力分布,甚至是我們生活中隨處可見的各種工程結構是如何設計和失效的。這本書不僅僅是一本理論書籍,我更傾嚮於認為它是一座連接理論與實踐的橋梁,能夠引導我將抽象的數學公式轉化為對實際工程問題的深刻洞察。我迫不及待地想翻開第一頁,開始這段探索之旅,期待著它能為我的學術研究和個人興趣帶來新的啓發和視角,讓我能夠用一種全新的、量化的方式去審視和理解我們周圍這個由固體構成的物質世界,並可能為我日後在相關領域的探索打下堅實的基礎。

评分

當我打開《計算固體力學》這本書時,我首先被它嚴謹而清晰的邏輯結構所吸引。從基礎的彈性力學理論講起,逐步深入到更復雜的塑性力學、斷裂力學等領域,整個知識體係的構建脈絡非常清晰,仿佛一位經驗豐富的導師在循序漸進地引導我。書中對各種數值方法的介紹,如有限元法,詳細闡述瞭其離散化過程、形函數選取、單元組裝和求解等關鍵步驟。這讓我不僅僅是學習到瞭“是什麼”,更重要的是理解瞭“為什麼”以及“如何做”。我特彆欣賞作者在講解復雜概念時所采用的類比和圖示,它們有效地將抽象的數學模型具象化,使得像應力張量、應變張量這樣的概念不再是冰冷的符號,而是能夠被生動地感知和理解。書中還穿插瞭大量的實例分析,從簡單的梁的彎麯到復雜的連續介質模型,這些案例的講解讓我能夠將理論知識與實際工程問題緊密聯係起來。我期望通過這本書的學習,能夠掌握如何運用這些計算工具去模擬和分析工程結構在不同載荷和邊界條件下的響應,從而預測其性能和壽命。這對於任何希望在結構設計、材料分析或者科學研究領域有所建樹的人來說,都是一項至關重要的技能。這本書無疑為我打開瞭一扇通往精密工程世界的大門,讓我得以窺見隱藏在宏觀現象背後的深層力學規律,並賦予我解決實際工程挑戰的能力。

评分

翻閱《計算固體力學》這本書,我感覺自己仿佛置身於一個由數學語言編織而成的精巧世界。作者以一種非常係統和嚴謹的方式,介紹瞭各種數值計算方法在解決固體力學問題中的應用。我尤其被書中對有限元法中單元插值函數和數值積分技術的詳細講解所吸引。這些看似微小的技術細節,卻構成瞭整個計算模型能否準確反映真實物理行為的關鍵。我期待書中能夠提供一些關於如何處理復雜幾何形狀的網格生成技術,以及如何進行網格收斂性分析的指導,因為這直接關係到計算結果的可靠性。此外,書中還涉及瞭接觸力學,包括接觸狀態的判斷、接觸力的計算以及摩擦效應的處理。這讓我能夠理解當兩個或多個固體錶麵相互作用時所産生的復雜力學現象。我設想,通過學習這些內容,我將能夠更準確地模擬諸如齒輪嚙閤、軸承工作以及汽車輪胎與路麵接觸等實際工程問題。這本書不僅僅是一本理論著作,更像是一本實踐寶典,它將賦予我解決現實世界中各種復雜接觸問題的能力,讓我能夠更精細地設計和優化機械係統,提高其性能和效率,為工程技術的進步提供強有力的支撐。

评分

在我接觸《計算固體力學》這本書之前,我對固體力學的理解大多停留在宏觀的實驗觀察和相對簡單的理論推導。然而,這本書的齣現,徹底改變瞭我對這個領域的認知。作者通過對材料本構關係、應力應變分析以及失效判據的深入剖析,揭示瞭隱藏在宏觀力學行為背後的微觀機製。我尤其被書中關於非綫性材料模型和幾何非綫性效應的講解所吸引。理解材料在超齣彈性範圍後的行為,以及結構在受大變形後的響應,這對於許多現代工程應用(如航空航天、汽車製造)至關重要。書中對這些復雜情況的處理,似乎展現瞭一種強大的建模和分析能力。我期待書中能夠詳細介紹幾種常見的非綫性求解算法,例如牛頓-拉夫遜法,以及如何處理大變形引起的幾何剛度矩陣。此外,書中還涉及瞭動力學分析,包括瞬態響應和模態分析,這讓我能夠理解物體在受到衝擊或振動時的行為。我設想,通過學習這些內容,我將能夠更好地預測材料在極端條件下的錶現,例如在碰撞發生時車輛的形變,或者在地震發生時建築物的晃動。這本書不僅僅是關於計算的工具,更是關於如何運用這些工具去理解和預測物理世界,為我的研究和實踐提供前所未有的洞察力,讓我在麵對復雜的工程問題時,能夠有條不紊地分析和解決。

评分

《計算固體力學》這本書為我提供瞭一個全新的視角來理解材料的內在屬性和宏觀錶現之間的微妙聯係。作者在書中對損傷力學和疲勞力學的深入探討,讓我能夠理解材料在長期反復加載過程中是如何逐漸積纍損傷並最終導緻失效的。我被書中關於損傷演化方程和疲勞壽命預測模型的講解所吸引。我期待書中能夠提供一些關於如何選擇閤適的損傷模型和疲勞參數,以及如何進行損傷纍積分析的指導。此外,書中還涉及瞭應力強度因子和裂紋尖端張力等概念,這讓我能夠理解裂紋在應力作用下是如何擴展並最終導緻材料斷裂的。我設想,通過學習這些內容,我將能夠更準確地評估工程結構的壽命,並預測其在實際使用過程中的失效模式。這本書不僅僅是關於如何計算,更是關於如何“預知”工程結構的衰老與死亡,它將賦予我延長工程壽命、提高可靠性的能力,讓我能夠設計齣更具持久性和經濟性的工程産品,為可持續工程的發展做齣貢獻。

评分

閱讀《計算固體力學》這本書,我體驗到瞭一種將抽象數學轉化為實際工程應用的強大力量。作者在書中對高級數值方法,如擴展有限元法(XFEM)、無網格方法(Meshless Methods)以及光滑粒子動力學(SPM)等的介紹,讓我看到瞭計算力學領域不斷發展的活力。我尤其對這些新方法的特點和優勢感到好奇,並期待書中能夠提供一些關於它們在處理裂紋擴展、材料破碎等復雜問題中的具體應用案例。我設想,通過學習這些前沿的數值技術,我將能夠解決那些傳統方法難以處理的工程難題,例如模擬爆炸、衝擊或材料的劇烈變形。這本書不僅僅是一本教材,更像是一扇通往計算力學前沿研究的大門,它將賦予我探索未知、挑戰極限的能力,讓我能夠站在科學的最前沿,為解決更加復雜和嚴峻的工程問題提供創新的解決方案,引領工程技術嚮更高更遠的方嚮發展。

评分

《計算固體力學》這本書的齣現,仿佛為我打開瞭一扇通往更深層次工程理解的大門。作者在書中對結構動力學和振動分析的闡述,讓我能夠理解物體在時變載荷下的響應。我被書中對模態分析的詳細介紹所吸引,理解如何通過求解特徵值問題來獲取結構的固有頻率和振型,這對於避免共振和優化結構設計至關重要。我期待書中能夠提供一些關於如何進行瞬態動力學分析,例如如何使用各種時間積分格式來求解運動方程的指導。此外,書中還涉及瞭屈麯分析,這讓我能夠理解細長結構在受壓時可能發生的失穩現象。我設想,通過學習這些內容,我將能夠更好地預測和避免諸如高層建築在風荷載下的搖晃,或者飛機機翼在飛行過程中可能發生的失穩。這本書不僅僅是關於如何計算,更是關於如何“預測”工程結構的生死存亡,它將賦予我識彆潛在風險並進行有效規避的能力,讓我能夠設計齣更加安全、穩定和可靠的工程係統,為人類的工程實踐帶來新的突破。

评分

《計算固體力學》這本書為我打開瞭一個全新的視界,讓我能夠以一種前所未有的精確度去理解固體材料的內在運作機製。作者在書中對連續介質力學基本原理的闡述,特彆是關於張量分析和運動學描述的部分,為理解後續更復雜的力學行為奠定瞭堅實的基礎。我非常欣賞作者在講解微觀應力與宏觀變形之間關係時的清晰邏輯。書中對塑性變形的詳細描述,包括屈服準則、流動法則和強化機製,讓我對材料在永久變形時的行為有瞭更深刻的理解。我特彆期待書中能夠提供一些關於數值模擬中材料模型選擇和參數確定的指導,因為這往往是影響計算結果準確性的關鍵因素。此外,書中還涉及瞭斷裂力學,包括裂紋擴展的驅動力、斷裂韌度以及各種斷裂準則。這讓我能夠理解材料在承受載荷時是如何産生和擴展裂紋,並最終導緻結構的破壞。我設想,通過學習這些內容,我將能夠更有效地評估材料的損傷纍積過程,並預測結構在疲勞載荷下的壽命。這本書不僅僅是一本技術手冊,更是一門關於如何“看見”材料內在傷痛與韌性的藝術,它將賦予我預測和規避工程失效的能力,讓我能夠設計齣更安全、更可靠的工程産品,為工程科學的發展貢獻力量。

评分

當我深入閱讀《計算固體力學》這本書時,我感受到一種前所未有的智力挑戰與知識饋贈並存的體驗。作者在書中對熱固耦閤力學和流固耦閤力學等復雜耦閤問題的處理,展現瞭計算力學在解決多物理場交互問題方麵的強大能力。我尤其被書中關於熱應力、熱膨脹以及溫度對材料性能影響的講解所吸引。我期待書中能夠提供一些關於如何建立和求解包含熱傳遞和力學響應的耦閤方程組的指導。此外,書中還涉及瞭流固耦閤,這讓我能夠理解當流體與固體結構相互作用時所産生的復雜力學現象,例如橋梁在水流中的振動,或者飛機機翼在空氣中的受力。我設想,通過學習這些內容,我將能夠更準確地預測諸如風力發電機葉片在復雜氣流中的受力情況,或者潛艇在水下受到的壓力和阻力。這本書不僅僅是關於如何計算,更是關於如何“連接”不同物理領域,它將賦予我跨領域分析問題的能力,讓我能夠設計齣更具創新性和實用性的工程解決方案,為工程技術的融閤發展貢獻力量。

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