Mechanics of Materials

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出版者:
作者:Ferdinand Beer
出品人:
页数:832
译者:
出版时间:2011-1-4
价格:$155.23
装帧:
isbn号码:9780073380285
丛书系列:
图书标签:
  • 材料力学
  • 机械工程
  • 机械
  • hi
  • 材料力学
  • 固体力学
  • 材料科学
  • 工程力学
  • 结构力学
  • 弹性力学
  • 应力分析
  • 变形分析
  • 机械工程
  • 工程材料
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具体描述

Beer and Johnston's "Mechanics of Materials" is the uncontested leader for the teaching of solid mechanics. Used by thousands of students around the globe since its publication in 1981, "Mechanics of Materials", provides a precise presentation of the subject illustrated with numerous engineering examples that students both understand and relate to theory and application. The tried and true methodology for presenting material gives your student the best opportunity to succeed in this course. From the detailed examples, to the homework problems, to the carefully developed solutions manual, you and your students can be confident the material is clearly explained and accurately represented. If you want the best book for your students, we feel Beer, Johnston's "Mechanics of Materials, 6th Edition" is your only choice.

结构完整性与材料行为的深度探索:一本超越基础的工程学著作 本书聚焦于复杂结构在实际载荷条件下的响应、失效机制及其设计优化,为高级工程和研究人员提供了一个全面而深入的视角。 本著作旨在填补现有标准教科书中对高级力学和材料科学交叉领域理解的空白。它不再停留于线性弹性理论的初步应用,而是将重点放在非线性、多物理场耦合以及材料微观结构对宏观性能影响的深入剖析上。本书的理论框架建立在坚实的连续介质力学基础之上,但其核心价值在于如何将这些理论应用于解决当代工程领域中面临的严峻挑战,例如极端载荷下的疲劳累积、蠕变损伤以及热力耦合作用下的结构稳定性问题。 第一部分:高级本构关系与本构模型的发展 本部分将深入探讨超越胡克定律的材料行为描述。我们从各向异性材料的广义本构关系出发,详细分析了晶体塑性理论(Crystallic Plasticity Theory)在描述金属塑性流动中的优势与局限。特别地,本书花费大量篇幅阐述了粘塑性(Viscoplasticity)模型,如Perzyna模型和Chaboche模型,如何精确预测材料在高温或高应变率下的时间依赖性行为。 在复合材料领域,本书摒弃了简单的混合律(Rule of Mixtures),转而采用更精细的界面力学模型,例如 Mori-Tanaka 方法和 Eshelby 嵌入模型,来精确预测纤维-基体相互作用下的有效模量和损伤演化。对于智能材料,我们引入了耦合电弹性、热弹性和磁弹性的多场本构方程,特别是压电和磁弹性体在动态载荷下的响应分析。 第二部分:几何非线性和稳定性分析 结构响应的复杂性往往源于几何非线性,即应变与位移梯度之间存在显著的二次及高阶项。本书系统性地介绍了有限变形理论(Finite Strain Theory),并详细推导了拉格朗日描述下的应力张量演化,例如对数应变(Logarithmic Strain)和阿尔曼西-布莱克曼应变(Almansi-Green-Lagrange Strain)的选择对数值计算稳定性的影响。 稳定性分析是工程结构安全的关键。本章超越了欧拉梁的屈曲分析,重点讨论了薄壳结构和空间桁架在轴向压力和侧向载荷耦合作用下的初始失稳和二次非线性屈曲行为。书中引入了突变理论(Catastrophe Theory)的观点来解释结构从稳定状态到失稳状态的非连续转变过程,并结合能量法和特征值分析,为设计抗屈曲结构提供了量化的判据。 第三部分:损伤力学与断裂判据的演进 本部分是本书的理论核心之一,关注结构在服役过程中的退化和最终失效。我们首先全面回顾了经典的断裂力学(如应力强度因子 $K$ 场和能量释放率 $G$ ),并着重讨论了J积分在处理塑性大尺度材料裂纹尖端场时的应用。 随后,本书深入探讨了连续介质损伤力学(Continuum Damage Mechanics, CDM)。通过引入损伤变量 $D$,我们详细阐述了Lemaître应力等效原理和Kachanov损伤演化方程。特别地,书中对比了能量等效与应力等效的损伤模型,并展示了如何将损伤演化与材料的微观损伤(如孔隙成核和长大)联系起来。 在疲劳分析方面,本书关注的是高周疲劳(HCF)和低周疲劳(LCF)的统一框架。我们讨论了基于应变寿命(Coffin-Manson)和基于应力寿命(Basquin)方法的局限性,并提出了损伤累积模型,例如Miner法则的改进形式,特别是如何纳入应力历史效应(如应变记忆效应)和环境因素(如腐蚀)。 第四部分:高级数值方法与计算实现 鉴于许多先进力学问题无法通过解析方法求解,本部分侧重于将理论转化为可操作的数值工具。我们详细介绍了非线性有限元方法(Nonlinear Finite Element Method, NFEM) 在处理材料非线性和几何非线性时的迭代策略。书中详细分析了各种时间积分方案(如隐式和显式方法)在求解动态响应问题时的稳定性和精度权衡。 对于材料本构模型的实现,本书提供了关于子迭代算法(Sub-Iteration Schemes) 和应力更新算法(Stress Update Algorithms) 的详细推导,特别是针对具有记忆效应的塑性和粘塑性模型。书中提供了基于全量映射(Full-Field Mapping)的损伤模型在商业FEA软件中实现的关键步骤,并讨论了网格敏感性问题(Mesh Dependency)和奇异性处理技术,如内聚力模型(Cohesive Zone Models, CZM)的应用。 第五部分:动态响应与冲击载荷下的响应 本章专门处理时间尺度极短、载荷梯度极大的问题。我们从运动方程的建立开始,详细分析了材料在高速冲击下的本构响应,包括应变率敏感性(Strain Rate Sensitivity)的测量与建模(如Johnson-Cook模型的高级应用)。 在振动分析方面,本书超越了模态分析,深入研究了非线性振动系统的稳态响应、混沌行为以及参数激励下的参数共振现象。此外,本书还探讨了材料在冲击波传播过程中的应力波传播、反射与叠加效应,特别是在复合材料层合板中的界面失效模式。 结论与展望 本书的最终目标是培养读者对结构和材料系统进行批判性评估的能力,使他们能够设计出不仅满足强度要求,而且具有优越韧性和长期可靠性的工程系统。未来的研究方向,如基于机器学习的材料模型校准和多尺度建模方法,将在结论中被简要提及,作为对前沿领域的引导。本书适合于土木工程、机械工程、航空航天工程以及材料科学专业的高年级本科生、研究生以及致力于结构分析的专业工程师。

作者简介

Born in France and educated in France and Switzerland, Ferd held an M.S. degree from the Sorbonne and an Sc.D. degree in theoretical mechanics from the University of Geneva. He came to the United States after serving in the French army during the early part of World War II and had taught for four years at Williams College in the Williams-MIT joint arts and engineering program. Following his service at Williams College, Ferd joined the faculty of Lehigh University where he taught for thirty-seven years. He held several positions, including the University Distinguished Professors Chair and Chairman of the Mechanical Engineering and Mechanics Department, and in 1995 Ferd was awarded an honorary Doctor of Engineering degree by Lehigh University.

Born in Philadelphia, Russ holds a B.S. degree in civil engineering from the University of Delaware and an Sc.D. degree in the field of structural engineering from The Massachusetts Institute of Technology (MIT). He taught at Lehigh University and Worchester Polytechnic Institute (WPI) before joining the faculty of the University of Connecticut where he held the position of Chairman of the Civil Engineering Department and taught for twenty-six years. In 1991 Russ received the Outstanding Civil Engineer Award from the Connecticut Section of the American Society of Civil Engineers.

John T. DeWolf, Professor of Civil Engineering at the University of Connecticut, joined the Beer and Johnston team as an author on the second edition of Mechanics of Materials. John holds a B.S. degree in civil engineering from the University of Hawaii and M.E. and Ph.D. degrees in structural engineering from Cornell University. His research interests are in the area of elastic stability, bridge monitoring, and structural analysis and design. He is a registered Professional Engineer and a member of the Connecticut Board of Professional Engineers. He was selected as the University of Connecticut Teaching Fellow in 2006.

David holds a B.S. degree in ocean engineering and a M.S. degree in civil engineering from the Florida Institute of Technology, and a Ph.D. degree in civil engineering from the University of Connecticut. He was employed by General Dynamics Corporation Electric Boat Division for five years, where he provided submarine construction support and conducted engineering design and analysis associated with pressure hull and other structures. In addition, he conducted research in the area of noise and vibration transmission reduction in submarines. He then taught at Lafayette College for one year prior to joining the civil engineering faculty at the U.S. Coast Guard Academy, where he has been since 1990. David is currently a member of the American Railway Engineering & Maintenance-of-way Association Committee 15 (Steel Structures), and the American Society of Civil Engineers Committee on Blast, Shock, and Vibratory Effects. He has also worked with the Federal Railroad Administration on their bridge inspection training program. Professional interests include bridge engineering, railroad engineering, tall towers, structural forensics, and blast-resistant design. He is a licensed professional engineer in Connecticut and Pennsylvania.

目录信息

读后感

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用户评价

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说实话,一开始我拿到这本《材料力学》的时候,并没有抱太高的期望,毕竟力学这门课在我的印象里总是充斥着枯燥的公式和繁琐的计算。但让我意外的是,这本书的内容结构非常吸引人,它并没有一开始就抛出大量的数学推导,而是先从一些实际的工程案例入手,比如一座高耸入云的摩天大楼是如何承受风力的,或者一辆汽车在紧急刹车时,车身结构会承受多大的压力。这些贴近生活的例子,瞬间激发了我对理论学习的兴趣。作者在讲解每个概念时,都会追溯其物理意义,而不是简单地给出定义。例如,在解释“弯曲应力”时,他会详细阐述材料内部的纤维受到的拉伸和压缩是如何产生的,以及为什么不同截面的形状会对弯曲性能产生如此大的影响。我特别喜欢书中关于“疲劳”和“断裂力学”的部分,这些内容不仅仅是理论上的探讨,更是对现实世界中材料失效原因的深刻洞察。它让我意识到,即使材料本身性能优异,如果设计或使用不当,也可能导致灾难性的后果。整本书读下来,我感觉自己不仅仅是在学习一个学科,更是在学习一种严谨的科学思维方式,一种对工程问题负责任的态度。

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拿到这本《材料力学》后,我并没有立即投入到细致的阅读中,而是先翻阅了一下目录和一些感兴趣的章节。让我惊喜的是,这本书的内容安排非常合理,结构清晰,逻辑性强。作者似乎很懂得如何吸引读者的注意力,他并没有一开始就抛出大量的数学公式,而是先从一些宏观的现象入手,比如物体为什么会变形,又为什么会断裂。这些看似简单的问题,在作者的讲解下,变得充满了科学的魅力。我尤其喜欢书中关于“剪切应力”和“扭转”的章节,他通过形象的比喻,将这些抽象的概念变得易于理解。比如,他将剪切应力比作用剪刀剪纸,将扭转比作拧毛巾。这些生动的类比,让我能够快速抓住问题的本质。书中大量的图例和示意图,更是为我理解那些复杂的力学模型提供了极大的帮助。我发现,作者在讲解每一个公式或定理时,都会先解释其物理意义,以及它在实际工程中的应用场景。这让我感觉自己不仅仅是在学习理论知识,更是在学习如何运用这些知识去解决实际问题。

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我一直对建筑结构和材料的性能非常好奇,因此当我看到这本《材料力学》时,便毫不犹豫地入手了。这本书的叙述风格非常独特,它不像我以前读过的许多科技类书籍那样,一开始就堆砌大量的专业术语,而是采用了一种更加循序渐进的方式。作者在介绍任何一个概念之前,都会先铺垫相关的背景知识,并且经常会引用历史上一些经典的工程案例,比如著名的桥梁倒塌事故,或者大型建筑结构的设计挑战。这使得我对所学的知识有了更深的理解,也体会到了材料力学在实际工程中的重要性。书中对于“弹性模量”、“泊松比”等核心概念的解释,可以说是非常精辟。他通过生动的图示,展示了材料在受力后内部微观结构的变化,以及这些变化如何宏观地表现为材料的形变。我特别对关于“应力集中”的章节感兴趣,作者详细分析了在复杂几何形状的结构中,应力是如何在局部区域被放大,从而导致材料失效的。这让我意识到,即使是微小的设计瑕疵,也可能在关键时刻引发严重的后果。

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这本《材料力学》确实给我带来了很多惊喜,尽管我并不是一个专业的工程师,只是对工程原理略有涉猎的好奇者。这本书以一种非常直观的方式,将那些曾经让我望而生畏的力学概念一一拆解,仿佛在我眼前构建了一个个清晰的物理模型。我尤其欣赏作者在解释应力、应变时所采用的比喻,它们生动形象,让我这个非专业人士也能瞬间理解抽象的理论。书中大量的插图和图表更是点睛之笔,它们不仅美观,而且精准地传达了核心信息,配合文字讲解,使得理论与实践的距离被大大拉近。我花了很长时间去研究其中的一个章节,关于材料在不同载荷下的变形行为,作者从微观晶体结构的层面到宏观整体受力分析,层层递进,逻辑严谨,让我对材料的延展性、韧性以及脆性有了更深刻的认识。虽然我暂时还不需要运用到书中的计算公式进行实际设计,但仅仅是阅读这些原理,就已经极大地拓展了我的思维边界,让我开始用全新的视角去观察周围的工程结构,比如桥梁的支撑、建筑物的框架,甚至是一张桌子,都似乎在无声地诉说着材料力学的奥秘。这本书让我体会到,科学的魅力不仅仅在于解决复杂的问题,更在于它能够以一种优雅而深刻的方式,揭示事物运行的本质。

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《材料力学》这本书,可以说是颠覆了我对于机械工程领域学科认知的体验。我原本以为它会是一本充斥着晦涩难懂的数学模型和工程术语的教科书,但实际阅读下来,我发现它更像是一位经验丰富的工程师在与你进行一场深入的对话。作者并没有直接跳入高深的理论,而是从最基本、最直观的物理概念讲起,比如“力”和“载荷”的区别,以及它们如何在材料内部产生“应力”。他善于运用生活中的类比,比如将金属材料比作橡皮筋,将应力比作拉扯橡皮筋的力量,将应变比作橡皮筋被拉伸的长度。这种方式极大地降低了理解门槛,让我这个非专业读者也能轻松跟上他的思路。书中对于各种材料在不同应力状态下的行为描述,以及如何预测材料的极限承载能力,都让我印象深刻。我尤其关注了关于“屈服强度”和“抗拉强度”的章节,作者清晰地解释了这两个参数的实际意义,以及它们在材料选择和工程设计中的重要性。虽然我无法进行复杂的计算,但书中提供的那些直观的解释和图示,已经让我能够大致理解为什么不同的材料适合用于不同的工程场合。

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爱过

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很不错,不过一想到导师emmm...

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有些过于基础了...感觉和后面的教材脱节了

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有些过于基础了...感觉和后面的教材脱节了

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很不错,不过一想到导师emmm...

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