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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:A.S. Levens

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1982-08

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780471862444

丛书系列:

图书标签:

• 工程图学
• 工程设计
• 计算机图形学
• 机械设计
• 制图
• CAD
• CAM
• 可视化
• 图形处理
• 技术绘图

好的，这是一本名为《高级材料力学与结构仿真》的图书的详细简介，该书内容完全不涉及《Graphics in Engineering Design》中的图形学或工程制图主题。 --- 高级材料力学与结构仿真：理论、数值方法与前沿应用 作者： [请在此处填写真实作者姓名] 出版社： [请在此处填写真实出版社名称] 字数： 约1500字 图书概述 《高级材料力学与结构仿真》是一部深入探讨现代工程结构分析与设计核心理论和实践的权威著作。本书旨在为机械工程、土木工程、航空航天、材料科学以及生物医学工程领域的学生、研究人员和专业工程师提供一个坚实而全面的基础，特别是针对那些需要处理复杂材料行为、非线性问题以及先进数值计算方法的读者。 本书的结构严谨，内容聚焦于从本构关系推导到数值求解器实现的完整链条。它不仅复习了经典的弹性力学基础，更将重点放在了超越线性范围的复杂物理现象的数学描述和计算实现上。本书的深度和广度使其成为一本理想的教材和参考手册，能够有效弥合理论材料科学与实际工程仿真之间的鸿沟。 第一部分：现代材料本构理论的深化（The Deep Dive into Constitutive Modeling） 本部分从微观力学和热力学视角出发，系统地建立了描述复杂材料行为的数学框架。 第1章：连续介质力学基础回顾与张量分析的深化 本章首先对柯西应力张量、格林-拉格朗日应变张量等基本概念进行严谨的复习，随后着重于非线性有限变形理论。重点阐述了对数应变、旋转张量、偏应力与偏应变的概念，为后续的弹塑性与粘弹性模型奠定必要的几何基础。引入了材料客观性（Material Objectivity）的概念，确保所建立的本构方程在坐标系变换下保持形式不变性。 第2章：线弹性与各向异性材料模型 本章详细讨论了广义胡克定律在线性和正交各向异性材料中的应用。内容涵盖了材料对称性群、等效泊松比、以及特定材料（如层合复合材料）的等效宏观弹性模量计算。重点介绍铺层角度对刚度和强度的影响，以及如何利用张量表示法简化复杂应力状态下的本构方程。 第3章：塑性理论：屈服准则与流动法则 这是本书的核心章节之一。我们超越简单的冯·米塞斯准则，深入探讨了最大塑性应变率原理和塑性势的概念。 屈服面模型： 详细分析了Travier-Lade、Drucker-Prager、Barlat Yld2000-2d等现代屈服准则，特别是它们在描述板料成形和金属挤压中的优越性。 流动法则： 阐述了理想塑性、硬化塑性（随动硬化与随形硬化）的数学描述。重点讨论了增量塑性理论（Incremental Plasticity Theory）的推导过程，包括应变增量与偏应力增量的关系。 第4章：粘弹性与粘塑性行为 本章聚焦于时间依赖性材料（如聚合物、沥青、岩土材料）的建模。内容包括： 线性粘弹性： 蠕变柔量与松弛模量的积分表示（泊松积分）、Boltzmann叠加原理。 粘塑性模型： 引入了Perzyna模型和统一粘塑性模型（Unified Viscoplasticity），展示如何将时间依赖性与塑性变形耦合，用于高温工程中的蠕变疲劳分析。 第5章：损伤力学与断裂理论的计算实现 本章讲解如何通过引入损伤变量来模拟材料退化。重点介绍了Lemaître连续损伤力学（CDM）和Mazars损伤模型的应力-应变关系推导。在断裂力学方面，本书深入分析了弹塑性断裂中的J积分和等效应力强度因子的数值计算方法，为预测裂纹的萌生和扩展提供工具。 第二部分：数值求解方法与高级仿真技术（Numerical Methods and Advanced Simulation） 本部分将理论模型转化为可操作的计算机算法，重点关注有限元方法（FEM）的背板理论及其在高阶问题中的应用。 第6章：有限元方法的变分原理与弱形式推导 本章系统地重述了结构力学的虚功原理（Principle of Virtual Work）在连续介质力学中的应用，推导出弹性问题的变分泛函。详细介绍了Galerkin方法在离散化中的应用，以及形函数的选择对解的准确性和稳定性的影响。 第7章：非线性有限元求解器：迭代策略与收敛性 线性有限元求解过程相对直接，但本章聚焦于处理材料非线性、几何非线性和接触非线性问题的非线性迭代方法。 平衡方程的建立： 内力矢量与外力矢量的构建，特别是考虑几何非线性时的二阶P-N项（P-N Terms）。 迭代算法： 详尽分析了牛顿法（Newton's Method）、修正牛顿法（Modified Newton）和线搜索技术（Line Search），并对比了它们的收敛速度和鲁棒性。 接触与摩擦算法： 阐述了罚函数法、增广拉格朗日法在处理复杂接触边界条件时的应用，以及摩擦模型的数值实现。 第8章：时间积分方案与动力学分析 本章侧重于瞬态问题和动力学分析的数值处理。详细对比了显式积分法（如Central Difference Scheme）和隐式积分法（如Newmark-beta法、HHT法）。特别强调了在处理冲击、爆炸等大变形、高应变率问题时，显式方法的稳定性和隐式方法的全局收敛性之间的权衡。 第9章：高级网格技术与模型规模化（Scaling） 本章探讨了提升仿真效率和精度的技术手段： 自适应网格细化（Adaptive Mesh Refinement, AMR）： 基于误差估计准则（如梯度回收法）自动调整网格密度。 多尺度建模（Multiscale Modeling）： 介绍代表性体积单元（RVE）方法和均值化方法（Homogenization），用于从微观结构推导宏观有效材料属性。 第三部分：前沿应用与案例研究（Frontier Applications） 本部分将前两部分的理论与方法应用于当前工程热点领域。 第10章：热-力耦合分析与疲劳寿命预测 分析了材料在温度变化和机械载荷耦合作用下的行为。内容包括热弹性和热粘塑性的联合求解。在疲劳方面，重点讲解了基于应变控制的低周疲劳（LCF）和基于应力强度因子范围的 বিধি疲劳（HCF）的数值评估流程，以及Miner法则在复杂载荷谱下的应用修正。 第11章：生物力学仿真：软组织与骨骼建模 本章将高级材料力学应用于生物医学工程。讨论了超弹性（Hyperelasticity）模型（如Mooney-Rivlin, Ogden模型）对软组织（如皮肤、肌肉）的描述。重点阐述了生物力学渗透性、固-流耦合（Poroelasticity）理论在骨组织（皮质骨、松质骨）中对流体交换和应力分布的影响。 第12章：增材制造中的残余应力与变形控制 针对增材制造（3D打印）过程中特有的热-塑性-变形耦合问题，本书提供了专用的仿真框架。分析了激光扫描、层间冷却过程中的瞬态热梯度如何导致高额残余应力。探讨了利用向前（Forward）和反向（Inverse）仿真技术来优化制造参数，以最小化零件的翘曲和内部缺陷。 --- 目标读者： 研究生、博士后研究人员、结构分析工程师、CAE（计算机辅助工程）软件开发人员以及从事先进材料行为建模的高级技术人员。 本书特点： 深度与广度兼备： 理论推导严谨，覆盖了从经典到现代的材料模型。 计算导向： 大量篇幅用于讲解数值算法的实现细节，而非仅仅是软件的使用指南。 前沿聚焦： 包含了粘塑性、损伤力学、多尺度方法和生物力学等当前研究热点。

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说实话，我原本以为这会是一本偏重于特定软件操作的手册，毕竟现在市面上的设计类书籍大多如此。然而，这本书带给我的体验完全是关于“设计思维”的重塑。我阅读它的主要目的是想了解如何将传统的手工绘图经验无缝过渡到最新的参数化设计流程中。这本书最吸引我的地方在于，它花费了大量的篇幅去探讨“信息的可视化表达”这一核心命题，而非仅仅聚焦于如何使用某个软件的按钮。例如，它对视图选择、剖切深度的选取标准进行了近乎哲学的探讨，这让我开始重新审视自己过去在工作中那些“凭感觉”做出的决定。书中对“设计意图”如何通过图形语言精准无误地传达给生产一线的工人的过程描述，细致入微，充满了人文关怀。特别是关于标准件选用和装配关系的表达，它没有直接给出图例，而是引导读者去思考为什么必须采用特定的符号和线型，这迫使我停下来反思自己的表达习惯。读完这部分，我感觉自己不再只是一个CAD操作员，而更像是一个能够清晰、高效地与制造端沟通的设计师。

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这本书的封面设计初见便给人一种严谨而专业的印象，厚实的装帧和清晰的字体排版预示着内容将是深入且系统化的。我是在寻找关于现代工程制图标准和三维建模技术前沿突破的资料时，偶然发现了这本书。迫不及待地翻阅之后，我发现它在基础理论的阐述上达到了极高的水准，尤其是在几何公差和配合部分的讲解，几乎可以说是教科书级别的细致。作者似乎非常注重从物理实体到二维图纸再到数字化模型的转换逻辑，这一点对于初学者建立全局观至关重要。我特别欣赏其中关于复杂曲面拟合和曲率分析的章节，那些详尽的数学推导和实际工程案例的结合，让抽象的概念变得触手可及。例如，书中对航空航天领域中薄壁结构件的应力分析图例，不仅仅是展示了结果，更深入地剖析了绘图规范如何影响后续的有限元分析的准确性，这种跨学科的视角是很多纯粹软件操作指南所不具备的。总的来说，这本书更像是一部理论基石的奠定之作，它试图构建一个坚实的知识框架，而非仅仅停留在工具的使用层面，为未来工程师的深入研究打下了坚实的基础。

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作为一名工业设计专业的研究生，我通常接触的文献更侧重于美学和用户体验，对于底层工程图学的深入探讨往往停留在表面。这本书的出现，极大地拓宽了我的视野，让我明白了优秀的设计成果绝不能脱离扎实的工程表达基础。最让我感到惊喜的是，书中对“设计过程中的沟通障碍”这一主题的关注，作者用大量的篇幅论述了图形语言的歧义性，以及如何通过精确的标注和辅助视图来消除这种歧义，这在多学科协作的项目中简直是至关重要的一课。它让我明白，一个完美的3D模型如果不能被准确地“翻译”成图纸，那么整个设计的价值就会大打折扣。虽然其中关于高级机械运动学与图纸表达的结合部分对我目前的学习略显超前，但它无疑为我未来的研究指明了方向。这本书的难度适中，对于需要构建扎实工程基础的研究生和追求卓越的设计师来说，它是一个不可多得的、能够提升专业深度和广度的优秀读物。

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这本书的行文风格非常具有学术气息，它不像市面上许多畅销技术书那样追求快速入门和即时效果，而是更倾向于构建一个完整、自洽的理论体系。我是在准备一个关于产品设计规范化培训课程时接触到这本书的，我希望找到一本能够支撑课程底层逻辑的权威参考书。这本书成功地在工程实践的严谨性和前沿技术探索的开放性之间找到了一个微妙的平衡点。我特别欣赏它对不同国家和地区工程制图标准的历史演变进行了梳理，这对于处理国际合作项目至关重要，因为它揭示了为什么有些看似微小的符号差异背后，往往隐藏着深层次的文化和工业基础的不同。然而，如果读者期待的是直接可以套用的软件操作步骤，可能会感到有些失望，因为它更多是“为什么这么做”的理论阐释，而不是“如何做”的步骤指导。对我而言，这种深度恰好弥补了我现有知识体系中的理论空白，使得我在面对需要制定内部规范时，能够有更坚实的理论后盾来支撑决策。

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这本书的印刷质量和图表呈现效果令人印象深刻，尤其是那些涉及复杂三维投影和剖面图的插页，色彩对比度和线条的锐利度都非常高，这在很大程度上提升了阅读体验。我是一名在机械制造行业工作了十多年的老工程师，我最关注的是这本书能否提供一些我在实际工作中遇到的疑难杂症的解决方案，特别是关于非常规材料和极端工况下的结构表示。书中关于增材制造（3D打印）对传统工程图带来的挑战与机遇的分析，我认为是当前行业内一个非常前沿且具有前瞻性的讨论点。作者通过对比传统减材制造的图纸要求与增材制造对支撑结构和内部晶格结构的表示需求，清晰地指出了未来设计规范可能发生的方向性转变。虽然对于某些特定的高级仿真接口描述略显简略，但总体而言，它提供了一个很好的平台，让我们这些“老兵”可以对照现代理论，审视和更新我们手中的“工具箱”。对于寻求职业升级和知识更新的资深人士来说，这本书的价值是显而易见的。

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