Brute Science

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出版者:Routledge
作者:Hugh LaFollette
出品人:
页数:297
译者:
出版时间:1997-01-27
价格:USD 135.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780415131131
丛书系列:
图书标签:
  • 科学史
  • 科学哲学
  • 还原论
  • 物理学
  • 生物学
  • 复杂性科学
  • 跨学科研究
  • 方法论
  • 科学批评
  • 知识论
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具体描述

Brute Science investigates whether biomedical research using animals is, in fact, scientifically justified. Hugh LaFollette and Niall Shanks examine the issues in scientific terms using the models that scientists themselves use. They argue that we need to reassess our use of animals and, indeed, rethink the standard positions in the debate.

钢铁意志下的精密构造:《力学与材料科学的交汇点》 一部深入探索结构完整性、动态载荷与材料响应的权威著作 --- 导言:构建世界的基石 在人类文明的长河中,工程学的进步始终是驱动社会发展的核心动力。从宏伟的金字塔到现代的超高层建筑,从精密的航空航天器到日常可见的机械设备,一切都需要坚实的科学基础作为支撑。本书《力学与材料科学的交汇点》正是为这座宏伟的知识殿堂添砖加瓦,它不关注特定领域的应用案例,而是聚焦于支撑这些应用的最底层、最本质的物理规律与材料行为。 本书旨在弥合经典力学(尤其是固体力学)与现代材料科学之间长期存在的理论鸿沟,为工程师、研究人员以及高阶学生提供一个全面、严谨且富有洞察力的视角,理解结构在受力状态下如何表现,以及材料的微观结构如何决定其宏观力学性能。我们探讨的,是“为什么”结构会失效,以及“如何”设计出更可靠的承载系统。 --- 第一部分:连续介质力学的严谨框架 本部分构筑了理解所有工程结构力学行为的数学和物理基础。我们从最基本的概念出发,逐步深入到描述变形与应力状态的复杂张量分析。 第1章:应力与应变的基础张量分析 本章详尽阐述了柯西应力张量和变形梯度张量在描述三维物体内部力学状态中的核心作用。我们细致区分了工程应变与真实应变,强调了在处理大变形问题时,线性化的应变描述的局限性。特别地,本章花费大量篇幅讨论了应力状态在不同坐标系之间的转换规则,这对于结构内部关键点的识别至关重要。 第2章:本构关系——从弹性到粘塑性 力学分析的难点往往不在于运动方程,而在于材料如何对载荷做出响应。本章系统地介绍了理想线弹性体(胡克定律)的数学表达,并将其扩展到更复杂的本构模型。我们深入剖析了各向异性材料(如复合材料和晶体材料)的弹性行为,引入了广义应力与应变速率之间的关系。对于粘弹性材料,我们使用弛豫函数和蠕变函数来描述时间依赖性,为分析高分子和沥青类材料提供了必要的工具。 第3章:平衡与运动方程的微分形式 本书严格推导了欧拉-柯西方程在不同参考系下的表达,这是结构静力学、动力学和稳定性的数学基础。本章不仅展示了静态平衡方程的推导,更侧重于非保守系统中的能量泛函构建,以及如何将边界条件和本构关系纳入偏微分方程(PDE)的求解框架中。 --- 第二部分:材料的微观结构与宏观性能 力学行为的根源在于材料的内在结构。本部分将视角从宏观连续体转移到微观层面,探究原子、晶格和微结构特征如何塑造材料的机械性能。 第4章:晶体塑性与位错理论 对于金属材料,塑性变形是其核心特性之一。本章详细介绍了晶体结构对滑移系统的影响,重点阐述了位错(Dislocations)的概念——它们是塑性流动的基本载体。我们分析了位错的类型(刃型、螺型、混合型),以及它们在晶格中运动、缠结和湮灭的过程如何导致加工硬化和应变时效效应。 第5章:断裂力学——裂纹的萌生与扩展 当结构承载超过极限时,断裂是最终的失效模式。本章从能量法(Griffith理论)出发,系统地建立了线弹性断裂力学(LEFM)的理论基础。重点讨论了应力强度因子(Stress Intensity Factor, K)的概念,以及如何利用J积分来处理弹塑性断裂问题。本章还深入探讨了疲劳裂纹的萌生周期和Paris定律,强调了裂纹的尺寸、载荷频率与环境因素的耦合作用。 第6章:复合材料的力学异构性 现代工程越来越多地依赖于由不同材料组成的复合结构。本章专注于纤维增强复合材料(如碳纤维/环氧树脂系统)的力学建模。我们介绍了层合板理论(Classical Lamination Theory, CLT),用于预测多层结构在面内和面外载荷下的整体响应,并讨论了界面粘结失效的力学机制。 --- 第三部分:耦合场与高级分析技术 现代工程问题很少是纯粹的机械问题。本部分探讨了力学与其他物理场(热、电磁)的相互作用,并介绍了解决复杂问题的数值工具。 第7章:热力学与热机械耦合 温度对材料性能的影响是不可忽视的。本章研究了热应力(Thermal Stress)的产生机理,推导了耦合了热传导方程和弹性力学方程的系统。我们分析了材料在剧烈温度梯度下的内部残余应力分布,这对焊接结构和高温涡轮叶片的设计具有直接指导意义。 第8章:非线性力学与数值求解方法 当应变或位移达到一定程度时,线性假设不再成立。本章全面介绍了处理几何非线性和材料非线性问题的必要性。我们详细剖析了有限元方法(FEM)的核心算法,包括形函数选择、高斯积分,以及在动态和非线性问题中保持时间步长稳定的数值积分方案(如Newmark法和隐式算法)。本章的重点在于如何构建稳定的弹塑性材料子迭代过程(如修正的Ramberg-Osgood模型或More-Cook模型在迭代中的应用)。 --- 结论:面向未来的结构优化 本书并非提供现成的设计图纸,而是提供了一套解决任何复杂力学问题的“元理论”工具箱。通过对基础理论的深刻理解,读者将能够超越现有的设计规范,以更精确、更经济、更安全的方式,去应对未来工程挑战中对材料与结构性能的极限要求。掌握这些知识,意味着能够设计出在各种极端载荷和环境条件下,仍能保持其结构完整性的精密系统。

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读后感

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用户评价

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我是一个喜欢追根溯源的人,对于事物背后的原理总是充满了好奇。而《Brute Science》这本书,恰恰满足了我这种求知欲。作者以一种非常严谨的态度,深入剖析了许多我们生活中习以为常的现象,并追溯到了它们最根本的科学根源。我记得有一次读到关于声音传播的部分,他不仅解释了声音是如何产生的,更是详细阐述了声音在不同介质中的传播方式,以及为什么我们会听到不同的声音。这种细致入微的讲解,让我对声音这一物理现象有了前所未有的深刻理解。这本书让我意识到,科学并非只是一个孤立的学科,而是与其他学科相互渗透、相互影响的,它构建了一个完整的知识体系。

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这本书带给我的,是一种思维方式的重塑。我一直觉得,科学学习应该是主动的、探索式的,而不是被动地接受信息。《Brute Science》恰恰鼓励了这种主动性。作者在讲解时,常常会设置一些小挑战,引导读者自己去思考,去推理,然后再给出解答。这种互动式的学习过程,让我感觉自己像一个真正的科学家,在进行一场有趣的科学实验。我特别喜欢他对“熵”的解释,从一个看似微不足道的概念,延展到宇宙的演化,这种跨越尺度的思考,让我深受启发。这本书让我明白了,科学的本质在于探索和发现,而不仅仅是记忆和应用。

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《Brute Science》这本书,给我的最大震撼,在于它能够将那些宏大、抽象的科学概念,变得如此具象、如此可感。作者的文字就像一把神奇的钥匙,能够打开我们内心深处的科学世界。我尤其欣赏他对“光”的描写,从光的本质到光的传播,再到光的各种应用,他都能够用一种引人入胜的方式呈现出来。我仿佛能看到光子在空间中穿梭,能够感受到光线带来的温暖和能量。这本书让我明白,科学不仅仅是实验室里的数据和公式,更是我们感知世界、理解世界的重要方式。它扩展了我的视野,也丰富了我的内心。

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我一直认为,科学的魅力不仅仅在于它能解释我们看到了什么,更在于它能预测我们还没有看到什么。而《Brute Science》恰恰做到了这一点。它不仅仅是回顾性的科普,更是一种前瞻性的引导。在阅读过程中,我常常会有一种“原来是这样”的恍然大悟,但更多的时候,是“原来还可以这样想”的豁然开朗。作者似乎有一种魔力,能够将看似毫不相关的现象联系起来,展现出科学背后统一的逻辑。我尤其欣赏他对“尺度”概念的探讨,从微观的原子尺度到宏观的宇宙尺度,他都能够游刃有余地穿梭其中,让我们体会到宇宙的浩瀚与精妙。这种思维方式的训练,对我解决生活中的一些实际问题也大有裨益,让我学会从不同的角度去审视事物,寻找更深层次的联系。

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《Brute Science》这本书,就像是为我量身定做的。我一直对自然界中的许多现象感到好奇,比如为什么天空是蓝色的,为什么水会结冰,为什么植物会生长。而这本书,用一种非常朴实而又深刻的方式,为我一一解答了这些疑惑。作者并没有回避科学的复杂性,但他总能找到最恰当的比喻和类比,将那些晦涩难懂的概念变得通俗易懂。我特别喜欢他对“能量”的阐释,从热能到动能,从化学能到核能,他用一种连贯的逻辑,展现了能量在宇宙中的流转和转化。这种对基础物理学的深入浅出地讲解,让我对我们所处的世界有了全新的认识。它不仅仅是一本书,更是一次思维的启蒙,一次认知的飞跃。

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《Brute Science》这本书,给我最大的感受就是“原来科学可以如此迷人”。我曾以为科学是冰冷、枯燥的,但这本书却用一种温暖、活泼的笔调,展现了科学的生命力。作者在讲解时,常常会插入一些生活化的例子,比如厨房里的烹饪,或者运动场上的表现,然后将这些现象与背后深奥的科学原理联系起来。这种“化繁为简”的技巧,让我惊叹不已。我尤其喜欢他对“力”的描述,不仅仅是简单的牛顿定律,更是将力的概念延伸到我们日常生活中的方方面面,比如推开一扇门,或者拉动一个物体,背后都蕴含着精妙的物理学原理。这本书让我对科学的理解,不再局限于书本上的公式,而是与生活紧密相连。

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坦白说,我曾一度对科学感到畏惧,觉得它是一门高深莫测的学问,只有那些天才才能掌握。但《Brute Science》彻底改变了我的看法。作者的笔触极其细腻,他能够捕捉到科学中最本质、最核心的东西,并将其以一种最容易被大众接受的方式呈现出来。我记得有一次读到关于化学反应的部分,他描述了原子之间的相互作用,那种精妙的“舞蹈”,让我对物质世界的构成有了全新的理解。他没有卖弄学问,而是以一种分享者的姿态,将科学的奥秘娓娓道来。这种真诚的态度,让我倍感亲切。这本书让我明白,科学并非遥不可及,它就蕴藏在我们生活的点滴之中,等待我们去发现,去探索。

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拿到《Brute Science》的时候,我并没有抱有多大的期望,我以为这又会是一本堆砌事实、枯燥乏味的科普读物。然而,我错了,大错特错。这本书给我带来的惊喜,远超我的想象。作者的叙事方式非常特别,他不像是在讲课,而更像是在与读者进行一场深入的交流。他会抛出问题,引导读者思考,然后在关键时刻揭示答案,这种互动式的阅读体验,让我全程保持了高度的参与感。特别是他在解释一些物理定律时,会引入大量的历史故事和科学家的轶事,这使得原本严肃的科学变得更加生动有趣。我仿佛能看到那些伟大的科学家们,在实验室里,在孤独的夜晚,为了一丁点科学的曙光而奋不顾身。这种人文关怀与科学精神的完美融合,是这本书最打动我的地方。

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《Brute Science》这本书,说实话,最初吸引我的就是这个名字,一种原始、粗粝的科学感扑面而来。我并非科班出身,只是一个对世界充满好奇的普通读者,而这本书,就像一扇通往未知领域的窗户,让我窥见了那些隐藏在日常表象之下的,那些最基础、最根本的科学原理。作者的文字功底非常扎实,他能够将极其复杂、抽象的科学概念,用一种清晰、易懂,甚至带点诗意的语言呈现出来。我记得有一次读到关于材料学的部分,他描述了金属在不同温度下的形变,那种细腻的观察和生动的比喻,仿佛让我亲眼看到了分子在躁动、在重组,最终呈现出不同的物理特性。他并没有堆砌大量的专业术语,而是通过层层剥茧的方式,引导读者一步步走进科学的殿堂。这种循序渐进的学习过程,对于我这样的初学者来说,简直是福音。

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《Brute Science》这本书,就像是一场精心编排的科学交响乐。作者用他那充满激情和洞察力的笔触,为我们奏响了一曲关于宇宙、关于物质、关于生命的美妙乐章。我从这本书中,不仅学到了科学知识,更重要的是,我感受到了科学的魅力,感受到了科学所带来的那种探索未知的勇气和智慧。我尤其喜欢他对“生命”的阐释,从DNA的螺旋结构到细胞的精密运作,他都能够用一种充满敬畏和赞叹的语言来描述。这本书让我对生命本身有了更深的理解,也让我对未来充满了期待。它不仅仅是一本科普读物,更是一次心灵的洗礼,一次思想的升华。

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