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出版者:

作者:Nair, Sudhakar

出品人:

页数:237

译者:

出版时间:2009-3

价格:950.00元

装帧:

isbn号码:9780521875622

丛书系列:

图书标签:

• 连续介质力学
• 固体力学
• 流体力学
• 材料力学
• 张量分析
• 数学物理
• 工程力学
• 物理学
• 高等教育
• 专业教材

固体力学基础与先进材料行为研究 图书简介 本书深入探讨了固体力学的核心原理，并将其应用于分析和预测现代工程材料在复杂载荷条件下的响应。不同于侧重于经典连续介质力学的宏观描述，本书将重点聚焦于材料的微观结构如何影响其宏观力学行为，特别是针对先进复合材料、功能梯度材料以及新型软物质的力学特性进行细致的剖析。 第一部分：基本概念与本构关系（Foundational Concepts and Constitutive Relations） 本书的起始部分旨在为读者打下坚实的理论基础，但其视角更侧重于从微观尺度理解宏观现象的起源。 第一章：应变与变形的几何描述 本章从非线性弹性理论的视角出发，详细阐述了有限变形理论中的运动学基础。我们不再仅仅停留在 Infinitesimal Strain 这一层面，而是深入探讨了 $ ext{Lagrange-Green}$ 张量、$ ext{Almansi}$ 张量以及 $ ext{Hencky}$ 对数应变等，它们在描述大变形（如聚合物、生物组织或橡胶材料）中至关重要。特别地，本章会引入速率量（Rate Quantities）的概念，例如 $ ext{Jaumann}$ 导数和 $ ext{Green-Naghdi}$ 导数，这些工具是分析材料在旋转参考系中响应的基石，对于理解旋转机械部件的受力分析是不可或缺的。 第二章：应力概念的演化与等效性 应力张量的选取直接影响到后续本构方程的表达形式。本书将比较 $ ext{Cauchy}$ 应力、第一类和第二类 $ ext{Piola-Kirchhoff}$ 应力张量之间的转换关系，并解释在有限变形理论中，为何 $ ext{PK2}$ 应力（与参考构型相关）在推导能量守恒和本构关系时具有优越性。此外，本章还将探讨 $ ext{True Stress}$（真实应力）在塑性变形过程中的重要性，特别是在金属材料的均匀拉伸和压缩试验中，如何通过几何关系将其与工程应力关联起来。 第三章：弹性本构理论的拓展 在经典的各向同性胡克定律之上，本章深入研究了具有微观结构的材料的本构描述。对于晶体材料，我们将引入 $ ext{Voigt}$ 符号表示法和 $ ext{Mandel}$ 变换，用以简化高阶弹性张量（如四阶弹性系数张量）的表达和材料参数的实验识别。对于正交各向异性材料（如层合板），将详细分析其在不同坐标系下的刚度矩阵，并讨论 $ ext{Brown-Vanderbilt}$ 修正项在描述材料应变能密度函数时对曲率和扭转刚度的影响。 第二部分：高级材料行为的建模（Advanced Material Behavior Modeling） 本部分着重于超越理想弹性范畴的复杂现象，如粘弹性、粘塑性和损伤演化。 第四章：粘弹性与蠕变动力学 粘弹性是时间依赖性变形的集中体现。本书将采用 $ ext{Prony}$ 级数来描述材料的时间松弛模量和蠕变柔量。重点在于分析 $ ext{Boltzmann}$ 叠加原理在处理变载荷问题时的局限性，并引入 $ ext{Generalized Maxwell Model}$ 和 $ ext{Kelvin-Voigt Model}$，结合 $ ext{Laplace}$ 变换和转移原理，解决瞬态和稳态下的应力松弛问题。对于高分子材料，本章会探讨 $ ext{Time-Temperature Superposition Principle (TTSP)}$，并利用 $ ext{Williams-Landel-Ferry (WLF)}$ 方程来预测材料在不同温度下的长期性能。 第五章：塑性与强化理论 塑性理论是理解金属结构永久变形的基础。本书摒弃了传统的 $ ext{Tresca}$ 或 $ ext{von Mises}$ 屈服准则的简单应用，而是深入探究了屈服面在应力空间中的精确几何形状。在流动法则方面，我们将细致区分 $ ext{理想塑性}$、$ ext{包辛格效应}$（Bauschinger Effect）和 $ ext{运动硬化}$（Kinematic Hardening）。对于描述材料强度随塑性应变增加的 $ ext{Isotropic Hardening}$，本书将详细分析 $ ext{Chaboche}$ 模型的结构，该模型通过引入背应力（Back Stress）张量，有效地描述了材料的路径依赖性和循环加载下的滞回现象。 第六章：材料损伤与断裂的微观基础 本章探讨了材料性能退化直至最终失效的过程。从连续介质损伤力学的角度，引入了 $ ext{Continuum Damage Mechanics (CDM)}$ 框架。我们将定义标量损伤变量 $D$，并推导其演化方程，该方程通常依赖于等效应变或等效应力。书中会详细分析 $ ext{Mazars}$ 损伤模型在描述混凝土和岩石类材料中的双向耦合效应。在断裂力学部分，本书将对比经典 $ ext{Griffith}$ 理论与 $ ext{Rice}$ 的 $ ext{J}$ 积分方法，并特别关注 $ ext{R-Curve}$ 效应在厚板抗弯构件中的实际应用，解释裂纹尖端塑性区的尺寸对断裂韧性的影响。 第三部分：复杂材料系统的力学分析（Mechanics of Complex Material Systems） 本部分将理论应用于现代工程应用中遇到的复杂介质。 第七章：多孔介质与固结理论 针对含有孔隙流体的材料（如土壤、岩石或泡沫材料），本章引入了 $ ext{Biot}$ 理论。我们将阐述有效应力原理（$ ext{Terzaghi}$ 原理的推广），以及时间相关的固结过程。重点分析了在动态载荷下，孔隙压力波动如何影响材料的刚度和渗透性。书中将推导 $ ext{Biot}$ 耦合方程组，并讨论在地震工程中，饱和多孔介质的动力响应分析方法。 第八章：纤维增强复合材料的界面行为 复合材料的性能往往受限于纤维与基体之间的界面。本章使用 $ ext{Mori-Tanaka}$ 方案和 $ ext{Self-Consistent}$ 方法来估计有效模量，但更侧重于界面脱粘（Debonding）的建模。我们将引入 $ ext{Cohesive Zone Model (CZM)}$，通过定义界面应力与分离位移的关系（$ ext{Traction-Separation Law}$），精确模拟复合材料层合板在冲击载荷下因界面失效导致的能量耗散过程。书中会给出如何通过 $ ext{Fracture Energy}$ 参数标定 $ ext{CZM}$ 模型的具体步骤。 第九章：几何结构对力学响应的耦合效应 本书最后一部分关注于几何非线性和材料非线性交叉影响的复杂问题，例如屈曲和接触问题。对于薄壁结构，我们将分析 $ ext{Koiter}$ 理论在预测初始屈曲点后的非线性稳定性的应用。在接触力学中，将详细讨论 $ ext{Hertzian}$ 接触理论的修正，并介绍如何在有限元模拟中应用 $ ext{Penalty Method}$ 或 $ ext{Lagrange Multiplier}$ 方法处理不完全接触和摩擦边界条件，特别是针对复杂曲面之间的滑动和粘附现象。 全书旨在为高年级本科生、研究生以及从事材料科学和结构工程研究的工程师提供一个严谨、深入且聚焦于现代工程挑战的固体力学理论框架。

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初见《Introduction to Continuum Mechanics》，它散发出的那种理性而严谨的气质，让我对即将展开的阅读之旅充满了期待。书名本身就如同一个召唤，将我引入了那个由连续物质构成的宏大世界。我设想，这本书的作者必定是一位在连续介质力学领域浸淫多年的专家，他将以一种高度概括又不失细节的方式，向我们揭示这个领域的奥秘。 我期待这本书能够从最抽象的“连续介质”概念入手，阐明其与现实世界中离散物质的区别，并解释为何在许多宏观尺度的问题中，将物质视为连续体是如此有效和必要。这很可能涉及到对物质点、流线、迹线等基本概念的介绍，以及如何用场论的语言来描述物质的物理性质。例如，书中是否会通过动画模拟或者静态图像，来展示物质点在变形过程中的轨迹，以及如何通过物质导数来描述物质属性随时间的变化？ 在数学工具方面，我预料书中会对张量分析给予足够的重视。毕竟，应力、应变、速度梯度等核心物理量都是张量。我希望作者能够循序渐进地介绍张量的代数和微积分运算，并解释它们在连续介质力学中的具体应用。例如，如何通过张量分解来理解应力的性质，如何通过协变导数来描述物质的加速度。书中是否会包含一些关于张量不变式的讨论，以及它们在材料性质描述中的意义？ 我对书中对“本构关系”的阐述尤为感兴趣。这是连接物理量和物质性质的关键。我希望这本书能涵盖各种典型的本构方程，从最简单的牛顿流体和胡克材料，到更复杂的非牛顿流体和各向异性材料。书中是否会通过实验数据来佐证这些本构关系，并解释它们各自的适用范围和局限性？我想了解，不同的本构关系是如何影响物质的宏观行为的。 更进一步，我希望这本书能提供一些关于求解连续介质力学问题的基本思路和方法。这可能涉及到偏微分方程的求解技术，以及数值模拟方法在现代连续介质力学中的应用。例如，书中是否会介绍有限元方法或者有限体积方法在处理复杂几何形状和边界条件下的流体或固体流动问题？一本好的入门书，应该能为读者在未来的学习和研究中提供清晰的指引。

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翻开这本书，我被它严谨的结构所吸引。厚重而不失精炼的篇幅，似乎在诉说着一段悠久而深刻的科学探索史。书名“Introduction to Continuum Mechanics”直接点明了其核心主题，让我充满了对其中内容的期待。我设想，这本书会像一位经验丰富的向导，带领我穿越连续介质力学的复杂景观，从最基本的概念出发，逐步深入到它的精髓。 我预期这本书会从物质的连续性假设入手，详尽地解释这一核心概念的物理意义和数学表达。这其中必然会涉及到对矢量分析和张量演算的介绍，我希望作者能用清晰易懂的语言和富有启发性的例子来阐述这些数学工具，而非仅仅罗列公式。例如，在引入应力张量时，书中是否会通过分解总应力为法向应力和剪应力，并解释它们在微元体积上的作用，来帮助读者建立直观的理解？ 我特别关注这本书是否会涉及连续介质力学中的基本方程组。这可能包括应力-应变关系（本构方程）、连续性方程以及运动方程。我希望作者能清晰地推导出这些方程，并解释它们各自的物理含义，以及它们是如何共同描述物质的运动和变形的。书中是否会给出一些典型的本构模型，比如理想流体、线弹性固体等，并通过简单的算例来展示这些模型的应用？ 此外，我对这本书在处理固体和流体问题时的统一性很感兴趣。连续介质力学的一大魅力在于它能够用一套统一的理论框架来描述不同性质的物质。我希望这本书能够清晰地展现这一统一性，例如如何从一般的连续介质运动方程推导出Navier-Stokes方程和弹性力学方程。书中是否会包含一些关于边界条件和初始条件的讨论，以及它们在求解具体问题时的重要性？ 这本书的“Introduction”部分，我希望它不仅仅是知识的堆砌，更能激发读者的学习兴趣。这可能通过引入一些具有代表性的物理现象或工程应用来达成。例如，书中是否会用流星体进入大气层的现象来解释流体力学方程，或者用桥梁或建筑物的受力分析来展示固体力学方程的应用？一本优秀的入门书，应该能让读者感受到科学的魅力，并为他们未来的深入学习指明方向。

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拿到这本《Introduction to Continuum Mechanics》，我的第一感觉是它充满了学术的气息。厚实的纸张，清晰的排版，以及那副深沉而富有知识感的封面，都预示着这是一本需要静下心来细细品读的书。我猜想，这本书的扉页上可能会列出一些对连续介质力学发展做出杰出贡献的先驱者的名字，或者是一些经典的定义和公理。 从书名的直译来看，它应该是一个非常基础的导论性质的书籍，但“Continuum Mechanics”这个词本身就蕴含着丰富的物理内涵。我期待它能从最根本的假设开始，比如物质的连续性假设，然后一步步构建起描述物质宏观行为的数学框架。这可能涉及到对矢量和张量运算的详细介绍，以及它们在描述力和形变中的作用。比如，应力张量和应变张量是如何被定义的，它们之间的关系又是什么样的，书中是否会给出直观的几何解释，而不仅仅是冰冷的公式。 我非常好奇这本书会如何处理不同类型的连续介质。是会先分别介绍流体力学和固体力学，再强调它们之间的共通之处，还是会从一个更抽象的、统一的框架出发，然后通过特例来体现不同介质的性质？我希望它能包含一些关于基本守恒定律的推导，比如质量守恒、动量守恒和能量守恒，并且能展示这些定律在连续介质描述中的具体形式。 对于“Introduction”这个词，我希望它能包含足够多的例子和图示，来帮助我们理解那些抽象的数学概念。比如，在解释应力的时候，书中是否会用各种几何形状的物体受到外力后的内部应力分布图来帮助我们理解？在讲解应变时，是否会有形变前后物体形状变化的对比图？一本好的入门书，应该能让读者在不至于迷失在复杂的数学海洋中，而是能够逐步建立起对物理现象的直观认识。 最后，我期待这本书能为我打开一扇通往更广阔领域的门。连续介质力学是许多工程和科学领域的基础，比如航空航天、土木工程、汽车工业，甚至医学和生物学。如果这本书能让我对这个领域有一个扎实的认识，并且能引发我进一步探索的兴趣，那么它就是一本成功的入门教材。

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这本书的书名让我对它的内容产生了极大的好奇。封面设计简洁而专业，印着“Introduction to Continuum Mechanics”几个大字，一眼就能感受到它涵盖的是一个严谨且深入的科学领域。作为一名对工程力学和材料科学有着浓厚兴趣的学生，我一直在寻找一本能够系统介绍连续介质力学概念的教材。我期待这本书能够从最基本的原理出发，清晰地阐述应力、应变、连续性方程等核心概念，并且逐步引导读者理解更复杂的流体和固体变形行为。 从书名来看，这本书很可能包含大量数学公式和理论推导，我希望作者能够以一种易于理解的方式呈现，例如通过丰富的插图和实例来辅助说明。对于初学者来说，概念的引入和逻辑的递进至关重要，因此我期待这本书的结构能够做到循序渐进，避免一上来就抛出过于抽象或难以理解的内容。我设想这本书会涵盖诸如张量分析、微分几何等工具在连续介质力学中的应用，并且能清晰地解释这些数学工具是如何帮助我们描述物质的连续性、变形和运动的。 此外，我希望能在这本书中找到关于流体力学和固体力学之间联系的深入探讨。连续介质力学的统一性是我一直着迷的地方，我希望这本书能够展现如何用一套理论框架来描述不同介质的行为。这本书的“Introduction”字样也暗示了它应该是一个很好的起点，为后续更专业、更深入的学习打下坚实的基础。我很想知道它是否会触及一些前沿的连续介质力学应用，例如在复合材料、生物力学或地质学等领域的案例，这将极大地拓展我的视野。 这本书的篇幅和内容深度也值得关注。如果它是一本篇幅适中、内容详略得当的入门教材，那么对于我这样需要快速掌握核心知识的学生来说将是极大的帮助。过于厚重或过于简略的书籍都可能存在问题。我希望它能在概念的阐述上做到详尽，但在数学推导上又不至于过于冗长，能够恰当地平衡理论深度和可读性。一本好的教科书应该能够激发读者的学习热情，而不是让他们望而却步。 总而言之，基于“Introduction to Continuum Mechanics”这个书名，我预设它是一本能够系统、清晰地介绍连续介质力学基本概念和理论的教材。我期待它能以一种对初学者友好的方式，深入浅出地讲解复杂的物理和数学原理，并为我后续深入学习该领域提供坚实的基础。它应该是一本兼具理论严谨性和实践指导性的优秀入门读物。

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《Introduction to Continuum Mechanics》这本教材，单看书名就足以勾起我对于其内容的高度兴趣。它暗示着一股严谨、系统且具有普遍性的知识体系。我仿佛已经看到了书中那些精妙的数学推导，以及它们如何被巧妙地用来描述现实世界中复杂多样的物质行为。 我猜想，这本书的开篇一定是对“连续介质”这一核心概念的深刻剖析。它不会仅仅止步于一个简单的定义，而是会深入探讨其背后的物理假设，比如无限可分性、均匀性以及各向同性（或各向异性）。接着，书中很可能会引入描述物质运动和变形的几何学描述，例如位移场、速度场以及形变梯度张量。我特别期待看到作者如何通过直观的几何例子来解释这些抽象的概念，比如一个微小立方体在受力后如何发生拉伸、剪切和旋转。 对于“力”的描述，我预料书中会对“应力”这一关键概念给予充分的讲解。这可能包括应力张量的定义、分解以及其物理意义的阐释。书中是否会用二维或三维的示意图来展示垂直于截面的法向应力和作用在截面上的剪应力？我希望作者能清晰地解释柯西应力定理，以及它如何将内力转化为场量。 这本书的“Introduction”部分，我认为它应该包含对连续介质力学基本方程的初步介绍。这可能包括质量守恒方程（连续性方程）、动量守恒方程（Navier-Stokes方程或运动方程）以及能量守恒方程。我期待作者能用简洁明了的语言解释这些方程的物理含义，以及它们各自在描述物质行为中的作用。书中是否会提供一些简单的算例，来展示如何应用这些方程求解一些基本问题？ 同时，我希望这本书能为我打开一扇了解不同材料性质的窗口。连续介质力学的一个重要方面就是研究不同材料的本构关系。我期待书中能介绍一些基础的本构模型，例如理想流体的粘性行为，以及弹性体的弹性行为。书中是否会讨论理想情况下的材料模型，并为后续更复杂的材料模型铺平道路？ 总而言之，这本书给我一种感觉，它将是一份关于连续介质力学的“地图”，它会指引我如何理解和分析那些由连续物质构成的宏观世界。

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