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出版者:中国地质大学出版社（武汉）

作者:李同林,殷绥域

出品人:

页数:274

译者:

出版时间:2006-9

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787562521211

丛书系列:

图书标签:

• 力学
• 弹塑性
• 材料力学
• 结构力学
• 工程力学
• 固体力学
• 塑性变形
• 应力分析
• 有限元
• 数值计算

《材料的宏观行为：从弹性到粘塑性》 内容简介 本书旨在为读者提供一个深入而全面的视角，探讨材料在不同应力状态下展现出的宏观力学行为，重点关注材料从理想弹性响应向复杂粘塑性演变的过程。不同于聚焦于特定介质（如经典的“弹塑性力学”所侧重的固体的塑性屈服与硬化机制）的传统叙述，本书力求构建一个更具普适性的框架，涵盖热力学驱动下的非线性变形、时间依赖效应以及多尺度耦合现象。 第一部分：连续介质基础与本构理论的建立 本书伊始，我们首先回顾了连续介质力学的基本假设和描述工具。重点阐述了拉格朗日和欧拉描述的转换，以及应变张量和应力张量的精确定义，特别是引入了对数应变和Green-Lagrange应变在描述大变形时的适用性差异。 随后，我们深入探讨了弹性理论的再构建。这不是简单地复述胡克定律，而是将其置于热力学框架之下。我们详细分析了线弹性材料的本构关系，讨论了各向异性材料（如复合材料和晶体）的本构方程的张量表示法，并引入了超弹性的概念。超弹性材料的特性在于其应力场可以由一个标量势函数（弹性势能密度）唯一导出，这为处理橡胶、软组织等高分子材料的非线性弹性奠定了基础。我们将详细分析如Neo-Hookean、Mooney-Rivlin以及Ogden模型在描述不同应变范围内的性能优势与局限性。 第二部分：粘滞与粘性：时间依赖性变形的引入 在实际工程应用中，材料的响应往往与加载速率和历史密切相关。第二部分的核心在于揭示粘弹性行为的本质。我们首先区分了粘滞（Viscous）和粘性（Viscoelastic）的概念，并引入了经典的粘弹性本构模型，如Maxwell、Voigt（Kelvin-Voigt）以及标准的四元件和六元件模型。通过松弛时间和蠕变函数，读者将掌握如何利用瞬时模量和稳态模量来描述材料在阶梯加载或恒定应力下的时间响应。 更进一步，本书引入了分数阶导数模型来刻画材料记忆效应的复杂性。分数阶微积分方法，虽然在数学上更为抽象，但在精确模拟高分子熔体、沥青材料以及某些生物组织的长程时间依赖性方面显示出卓越的拟合能力。我们将通过Prony级数展开和Laplace域分析，展示如何将这些复杂模型转化为可计算的形式。 第三部分：从线性到非线性过渡：粘塑性与损伤 本篇是全书内容最为丰富且具有挑战性的部分，它关注材料在超过某一阈值（屈服极限）后的行为，特别是粘性效应与塑性效应的耦合——即粘塑性（Viscoplasticity）。 我们首先会区分纯塑性（不考虑时间效应）和粘塑性。在粘塑性理论中，关键在于定义一个“等效粘塑性应变率”或“内变量”。本书将重点阐述基于物理机制的本构模型，如Perzyna模型、Bodner-Partom模型以及Chaboche提出的内变量模型。这些模型通过引入应变率敏感性函数和硬化律，精确描述了材料在高速加载（如冲击）或高温（如蠕变）条件下应力与应变率之间的非线性关系。 紧接着，我们探讨了损伤力学在描述材料退化中的作用。我们将引入连续介质损伤力学（CDM）的概念，特别是将损伤变量$D$与材料有效应力联系起来的Lemaitre等效概念。损伤的引入使得我们能够模拟材料从初始屈服到最终断裂的全过程，包括裂纹萌生、扩展直至最终失效，而不仅仅停留在塑性流动阶段。 第四部分：热-力-耦合作用与非均匀性 材料的力学响应极少是孤立存在的。第四部分聚焦于将热效应和微观结构变化纳入宏观本构关系。 我们将深入研究热塑性和热粘弹性。温度对弹性模量、屈服应力和粘性松弛时间的影响是关键。我们使用Arrhenius型方程和Williams-Landel-Ferry (WLF) 方程来量化温度对时间尺度的影响，特别是在高分子材料的动态机械分析（DMA）中。 此外，本书还涵盖了材料的微观结构影响。虽然不深入到原子尺度，但我们会讨论晶体塑性理论（Crystal Plasticity Homogenization）中如何将单晶体的滑移系统行为平均到多晶体的宏观响应中，以及纤维增强复合材料中纤维/基体界面作用对整体粘塑性性能的贡献。 总结与展望 本书的最终目标是为高级工程学生、研究人员和专业工程师提供一个统一的、跨越经典与现代的本构理论工具箱。通过严谨的数学推导和丰富的物理背景解释，读者将能够建立、求解和解释各种复杂载荷历史下材料的宏观力学行为，从而设计出更安全、更持久的工程结构。内容涵盖了从能量原理出发的弹性边界，到耗散过程主导的粘塑性演化，形成一个完整的材料本构行为描述体系。

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说实话，一开始我对这本书抱有很高的期望，毕竟这个领域的基础理论非常关键，但读完之后，我感觉它在某些深度和广度上还有提升的空间。书中关于非线性动力学的部分，虽然提到了，但着墨不多，很多重要的阻尼模型和高频振动响应分析只是点到为止，对于我目前正在进行的研究方向来说，深度略显不足。比如，关于材料在极端载荷下的本构模型，我期待能看到更多关于损伤力学和疲劳累积的先进研究成果，而这本书更侧重于静态和准静态的塑性分析。排版上，虽然清晰，但图示的质量偶尔会出现不一致的情况，有些示意图的标注不够精细，导致在对照文本理解时需要多花一些时间去揣摩作者的意图。总的来说，它是一本非常扎实的入门或中级参考书，但对于资深研究人员来说，可能需要搭配其他更专业的文献一起阅读。

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这本《弹塑性力学》真是让我大开眼界，虽然书名听起来有些高深莫测，但翻开后发现，作者的讲解方式非常平易近人。尤其是前几章对材料本构关系的基本介绍，清晰地勾勒出了弹性阶段和塑性阶段的边界，这对初学者来说无疑是一盏明灯。我印象最深的是他对“屈服准则”的阐述，不再是干巴巴的公式堆砌，而是结合了大量的工程实例，比如桥梁结构在超载情况下的变形表现，让人能够直观地理解材料从弹性到塑性转变的物理意义。书中对涉及到的一些张量分析，作者也处理得非常巧妙，没有陷入纯粹的数学推导泥潭，而是紧密围绕工程应用来展开，确保读者能够掌握核心概念而非仅仅记住公式。看到后面，对于塑性变形的增量理论，我感觉自己对复杂结构受力分析的理解上升到了一个新的高度，这绝对是一本值得反复研读的专业书籍。

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这本书的理论体系构建得非常严谨，但坦白讲，它的阅读难度是相当高的。对于没有扎实的固体力学和微积分基础的读者来说，直接上手可能会感到吃力。例如，在介绍位移增量和应力增量关系时，作者大量采用了微分方程和偏微分方程的表达形式，虽然数学上无可挑剔，但要求读者必须对偏微分方程的求解技巧非常熟练。我花了相当长的时间去理解其中的约束条件是如何从物理现实转化为数学方程的。此外，书中的例题设置偏向于理论推导的验证，缺少足够的、贴近工业标准的实际算例分析，这使得我在尝试将书中学到的知识应用到商业软件（如ABAQUS或ANSYS）时，还需要自己进行大量的映射和调整工作。对于想快速提升实战能力的读者，可能需要先打下更坚实的数学基础。

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我是一个在职的结构工程师，平时工作中最头疼的就是处理那些需要考虑材料残余变形的复杂受力问题。这本书的出现简直是雪中送炭！最让我感到惊喜的是它对“塑性铰”概念的详细论述和如何将其应用于结构极限承载力的评估中。作者没有停留在理论层面，而是提供了一套完整的计算流程，甚至包括了如何处理边界条件下的应力奇异性问题，这在实际的有限元模型建立中是至关重要的经验。我特别喜欢其中关于“等效塑性应变”的章节，它提供了一种非常实用的方法来评估结构在多次循环加载后的性能退化。这本书的行文风格非常务实，语气坚定，充满了解决实际工程问题的信心，读起来让人觉得踏实可靠，完全不像有些理论书籍那样空泛。

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我必须称赞这本书在“本构关系选择”这一章节的处理方式，它真正体现了作者对工程实践的深刻洞察。不同于一些教材只介绍Von Mises或Tresca准则，这本书系统地比较了不同材料（如金属、岩石、土壤）在不同加载路径下的适用性，并详细分析了各模型的优缺点和计算复杂性。特别是它对“各向异性塑性”的介绍，配上了丰富的晶体学背景知识，让我明白了为什么某些材料在不同方向上的抵抗力会存在显著差异。语言上，这本书的风格非常学术化，逻辑层次分明，用词精确，体现出严谨的治学态度。它更像是一本高级参考手册，适合已经有一定基础，希望深入探究材料本构关系深层机理的研究人员。每一次重读，都能发现一些之前忽略的细节和更深层次的物理含义，实在是一部宝贵的知识财富。

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