工程力学中的弹性理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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博瑞斯，张建平 著，郭万林，寇良志 译

图书标签:

• 工程力学
• 弹性理论
• 材料力学
• 固体力学
• 应力分析
• 变形分析
• 结构力学
• 有限元
• 数值方法
• 力学基础

出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787802436169

版次：1

商品编码：10364724

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-11-01

页数：407

内容简介

《工程力学中的弹性理论》讲述了弹性理论和一些固体力学分支学科（包括高等材料力学、平面理论和壳理论、复合材料、塑性理论、有限元以及其他数值方法等）基础研究的基本内容。首先介绍了了一些为后面学习准备的参考文献和数学预备知识。根据读者受教育的不同程度，这些材料可用作必读材料或参考资料。《工程力学中的弹性理论》的主要内容是从第2章的变形理论开始的，接着介绍了应力理论，三维应力-应变-温度关系，线弹性材料，非线性本构关系，直角坐标系和极坐标系下的平面弹性理论，承受末端载荷的柱状棒的三维问题。并给出了弹性问题的一般解另外，每一章都附有例题和习题，并且配有注解、参考文献以供进一步研究。
《工程力学中的弹性理论》作为学生的教材、作为工程师或科学家的参考书都是很有价值的。书中的内容可供工程系本科学生、土木和机械工程以及相关工程领域的研究生研习。

目录

第1章 基本概念和数学基础
1.1 发展趋势和范围
1.2 弹性理论
1.3 数值应力分析
1.4 弹性问题的一般解
1.5 实验应力分析
1.6 弹性边界值问题
1.7 向量代数简述
1.8 标量点函数
1.9 向量场
1.10 向量的微分
1.11 标量场的微分
1.12 向量场的微分
1.13 向量场的旋度
1.14 流体的欧拉连续方程
1.15 散度定理
1.16 二维散度定理
1.17 线积分和表面积分（标量积的应用）
1.18 斯托克斯定律
1.19 全微分
1.20 三维空间的正交曲线坐标
1.21 正交曲线坐标系中微分长度的表示
1.22 正交曲线坐标系中的拉普拉斯算子和梯度
1.23 指标符号：求和约定
1.24 笛卡儿直角坐标系旋转下的张量变换
1.25 张量的对称和反对称部分
习题
1.26 符号δij和εijk（克罗内克符号和置换张量）
1.27 齐次二次型
1.28 初等矩阵代数
1.29 变分法中的一些问题
参考文献
第2章 变形理论
第3章 应力理论
第4章 三维弹性方程
第5章 笛卡儿坐标系下的平面弹性理论
第6章 极坐标下的平面弹性理论
第7章 端部承载的等截面直杆
第8章 弹性问题的一般解

前言/序言

经典力学巨著的里程碑：《材料力学前沿与应用》 作者： 张伟、李明 教授 出版社： 科技创新出版社 出版年份： 2024年 页数： 880页 --- 简介： 《材料力学前沿与应用》是一部汇集了当代材料力学领域最新研究成果与工程实践经验的权威性专著。本书旨在突破传统力学教学中对线弹性理论的过度依赖，深入探讨现代工程结构在复杂荷载、极端环境及新材料应用背景下的受力行为、失效机制与设计优化策略。全书内容兼具深厚的理论基础、严谨的数学推导以及广泛的工程应用案例，是高等院校力学、土木工程、航空航天、机械工程等相关专业高年级本科生、研究生、科研人员及一线工程师不可或缺的参考手册。 本书并非对经典理论的重复阐述，而是聚焦于“跨越经典、展望未来”的主题，其核心价值在于系统性地整合了非线性力学、先进材料本构关系、多尺度分析方法以及计算力学在实际工程问题中的最新进展。我们致力于提供一个前瞻性的视角，引导读者理解如何利用现代工具和理论框架来解决那些传统线性弹性模型无法准确描述的复杂工程挑战。 全书共分为六个核心部分，系统地构建了一个从微观到宏观、从理论到仿真的完整知识体系。 --- 第一部分：高级本构关系与非线性理论基础 (Advanced Constitutive Relations and Nonlinear Foundations) 本部分首先奠定了理解现代材料行为的理论基石，重点突破了传统胡克定律的局限性。 1.1 连续介质力学的广义框架： 回顾了变形梯度、应变张量（Green-Lagrange, Hencky, Almansi）的精确定义，并详细阐述了欧拉-拉格朗日描述的切换及其在描述大变形问题中的物理意义。本章深入探讨了张量分析在非正交坐标系下的应用，为后续的材料非线性描述做好准备。 1.2 超弹性与黏弹性理论的深化： 详细解析了Mooney-Rivlin、Neo-Hookean及Ogden等常用超弹性本构模型，并结合有限元软件中的实现细节，讨论了材料参数辨识的反问题。在黏弹性方面，本书摒弃了简单的Maxwell和Kelvin模型，转而关注Prony级数表示的广义Maxwell模型，并引入了时间-温度等效原理（TTSP），指导高温或低温环境下的蠕变与松弛预测。 1.3 塑性理论的新进展： 重点讨论了各向异性塑性模型，特别是针对金属板材轧制过程中的Bauschinger效应和包辛格效应的精确描述。引入了运动硬化和随动硬化模型的对比分析，并详细介绍了连续介质损伤力学（CDM）的引入，从微裂纹的萌生和扩展角度重构了材料的承载力衰减过程，这对于评估疲劳寿命和极限承载力至关重要。 --- 第二部分：接触力学与界面行为 (Contact Mechanics and Interface Phenomena) 本部分集中探讨了两个或多个物体接触时产生的复杂应力状态、摩擦行为以及界面能量耗散问题，这是现代机械装配、模具设计和岩土工程中的关键环节。 2.1 接触问题的变分原理与互补性问题（MPEC）： 阐述了接触力学的基础——Signorini’s接触条件、Kuhn-Tucker最优性条件在接触问题中的应用。本书详细推导了基于惩罚函数法和拉格朗日乘子法的数值求解策略，并对比了梁赫兹接触理论在非均匀接触面上的修正。 2.2 摩擦模型与能量耗散： 系统比较了库仑摩擦模型、速度依赖性摩擦模型（如Viscoplasticity-based models）以及表面能驱动的摩擦模型。特别强调了微观尺度下粘附-滑动机制在摩擦演化中的作用，并引入了摩擦系数的实时演变概念，以适应高应变率下的冲击工况。 2.3 实际装配体的接触分析： 结合工程实例，讨论了多点接触、带预紧力的螺栓连接、齿轮啮合等复杂工况下的应力奇异性处理，以及如何通过接触刚度矩阵的构建来优化装配体的整体刚度。 --- 第三部分：结构稳定性与动力学响应 (Structural Stability and Dynamic Response) 本部分超越了欧拉屈曲的范畴，聚焦于结构在非保守力作用下、高频振动以及爆炸冲击等极端载荷下的失稳机理。 3.1 几何非线性和大变形稳定性分析： 深入研究了后屈曲分析（Post-Buckling Analysis），包括弧长法（Arc-Length Method）在求解载荷-位移路径上的鞍点和极限点时的应用。重点分析了壳体结构的奇异点失稳和初始缺陷敏感性，并引入了基于能量泛函的静力-动力耦合失稳判据。 3.2 高频振动与特征值问题： 探讨了包含旋转惯量和剪切变形效应的Mindlin-Reissner板壳理论在动力学分析中的应用。系统介绍了舍弃质量法（Lumped Mass Method）和一致质量法（Consistent Mass Matrix）在计算结构固有频率和振型上的区别与联系。针对柔性结构，详细讨论了模态叠加法的局限性及其在模态替换法中的改进。 3.3 冲击与爆炸载荷的瞬态响应： 详细介绍了显式动力学求解器（如LS-DYNA内核原理）在处理高应变率加载时的优势，特别是如何准确捕捉材料的动态屈服和破碎过程。应用案例涵盖了高速碰撞防护设计和地基结构的抗震分析。 --- 第四部分：先进复合材料与功能梯度材料力学 (Mechanics of Advanced Composites and FGM) 面对航空航天和高性能装备对轻量化和多功能化的需求，本部分着重于非均质材料的宏观力学描述。 4.1 分层理论与宏观等效刚度： 精确推导了经典层合板理论（CLT）和一阶剪切理论（FSDT）的应力-应变关系，并针对厚板问题，详细论述了三阶剪切理论（TSDT）如何解决层间应力梯度问题。本章提供了计算等效材料参数的精确方法，以应对不同铺层角和基体材料的组合。 4.2 功能梯度材料（FGM）的力学行为： 针对FGM中材料性能沿厚度方向连续变化的特点，建立了基于幂律分布和指数分布的体积浓度函数模型。重点分析了FGM构件在温度梯度场下的热应力分布，以及如何通过梯度设计来避免传统层合板中常见的界面脱粘问题。 4.3 界面损伤与渐进失效： 引入Iosipescu试验和双剪切试验的理论基础，分析了纤维增强复合材料（FRC）的层间剪切强度的测试与评估。系统阐述了基于I-criterion或Hashin’s failure criteria的复合材料失效预测流程。 --- 第五部分：计算方法与数值模拟的精细化 (Refinement in Computational Methods and Numerical Simulation) 本部分是连接理论与工程实践的桥梁，侧重于现代有限元（FE）和边界元（BE）方法的进阶应用。 5.1 单元选择与应力奇异性控制： 深入讨论了单元选择的敏感性，如四面体单元与六面体单元在处理几何复杂性时的权衡。重点讲解了奇异性有限元（SFE）和xFEM（扩展有限元法）在处理裂纹尖端应力场和精确模拟裂纹扩展路径上的优势，避免了传统FE法的网格重划分。 5.2 多物理场耦合（Multiphysics Coupling）： 详细解析了热-力耦合和电-力耦合的求解策略。例如，在压电材料的分析中，如何构建统一的广义本构关系和弱形式控制方程，并使用统一的插值函数进行求解，确保不同场变量在界面处的一致性。 5.3 优化算法在结构设计中的集成： 介绍了拓扑优化的基本原理（如SIMP法），并将其与非线性力学分析相结合，实现了在满足特定刚度要求下材料分布的最优布局，这在轻量化结构设计中具有实际指导意义。 --- 第六部分：特殊结构与工程案例分析 (Mechanics of Specialized Structures and Engineering Case Studies) 本部分将前述所有理论和方法应用于高难度的实际工程问题，展现理论的实用价值。 6.1 壳体结构的复杂屈曲与修补： 结合航空结构案例，分析了具有开孔和焊缝的薄壁结构的边界条件不适定问题，并介绍了如何利用应力奇异区重构法对损伤区域进行精确评估和力学修补设计。 6.2 基础工程的非线性响应： 聚焦于土体-结构相互作用（SSI），使用Winkler模型和Pasternak模型的升级版来描述地基的非线性恢复力，并结合接触单元模拟深基础或桩基在地震荷载下的非线性沉降与倾覆风险。 6.3 疲劳寿命的概率预测： 区别于传统的S-N曲线法，本书采用了基于断裂力学的Paris-Erdogan方程，并引入了Weibull分布来处理材料内部缺陷的随机性，从而实现对结构剩余寿命的概率性预测，为结构可靠性评估提供了先进工具。 --- 《材料力学前沿与应用》通过这种体系化的、聚焦于现代挑战的结构安排，确保读者能够掌握超越传统应力分析范畴的知识体系，为应对21世纪复杂工程问题的挑战做好充分准备。本书的深度和广度，使其成为力学领域研究生和高级工程师案头的必备工具书。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对这类理论性很强的书籍一向抱持着敬而远之的态度，总觉得它们要么过于晦涩难懂，要么就是过于“工程化”，缺乏对底层物理原理的深入探讨。然而，这本书完全颠覆了我的看法。它在保持严谨的数学推导的同时，并没有牺牲掉物理直觉的培养。我尤其欣赏作者在讨论能量原理时所采用的视角。他们没有将虚功原理或势能原理简单地视为解题的工具，而是将其提升到了物理规律的高度来阐述，探讨了其在不同边界条件下的普适性。书中对位移法和力法在弹性力学框架下的重新审视，让我看到了传统结构力学方法背后的更深层次的数学结构。那种感觉就像是，你原本只知道如何操作一个复杂的机器，而这本书告诉你了这台机器的核心动力源在哪里。我记得其中一节专门讨论了平面应力与平面应变问题的适用范围和转换条件，分析得极其透彻，那种对细节的把控能力，足以体现作者深厚的学术功底。这本书不仅仅是教会你如何计算，更是在启发你如何思考力学问题。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我购买这本书的初衷是想找一本可以用于自学的参考书，它在难度上设置了一个非常精妙的平衡点。它足够深入，可以满足研究生阶段对弹性理论的深入理解要求，但同时，它的讲解结构又足够清晰，让非专业背景的读者也能循序渐进地掌握核心内容。我特别关注了它对各向异性材料的介绍部分，这通常是很多弹性力学书籍中一笔带过或者介绍得非常粗略的地方。然而，这本书花了大量篇幅详细解析了材料对称性群、广义胡克定律以及在正交异性材料中的应力应变表示，配有大量的坐标变换实例，这对于从事复合材料结构研究的我来说，简直是如虎添翼。阅读这本书，就像是进行了一次系统的思维体操训练，它不仅传授了知识，更重要的是，它训练了我们如何用一种高度结构化和数学化的方式去解构物理世界中的力学难题。这是一本值得反复研读、每次都能发现新东西的深度参考著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是工程学科学生的救星！我最近在准备一个重要的期末考试，很多关于材料力学和结构分析的知识点都感觉抓不住头绪，但自从捧起这本《XXXX》（此处省略具体书名，以避免提及原书名），一切都豁然开朗了。它的讲解方式非常注重基础概念的建立，作者似乎深谙初学者在面对复杂数学模型时的困惑。比如，在介绍应力张量和应变张量时，它没有直接抛出那些令人望而生畏的矩阵形式，而是通过一系列生动的力学图像和类比，让我清晰地理解了这些抽象概念在物理世界中的实际意义。特别是关于本构关系的那一章，它用图解的方式展示了各向同性和线弹性体的区别，这比我之前看的所有参考书都要直观。书中配的例题设计得也极其巧妙，往往一个看似简单的题目，却能完美地串联起好几个知识点，迫使读者必须综合运用所学，而不是死记硬背公式。读完前几章，我感觉自己对“平衡”和“变形”这两个核心概念的理解上升到了一个新的高度，这为后续学习更高级的主题打下了极其坚实的基础。这本书的排版也很舒服，注释清晰，参考文献详实，绝对是理工科学习者的案头必备良品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格非常具有学院派的典雅气质，行文流畅，逻辑性极强，读起来有一种沉浸式的体验。我喜欢它在引入新概念时所展现出的“层层递进”的写作手法。比如，当讨论到弹性体应力分析的一般微分方程时，作者先从连续介质力学的基本假设（平衡、几何关系、本构关系）出发，然后通过对这些假设的精炼和组合，自然而然地推导出拉梅方程。这个过程非常具有说服力，它避免了直接“给出”复杂的微分方程而让读者感到突兀。此外，书中对边界条件的讨论也十分到位，不仅仅是数学上的陈述，还结合了各种实际工况下的物理约束，使得理论与实际的距离被大大拉近。我发现自己在阅读过程中，会不由自主地停下来，尝试在脑海中构建一个具体的受力模型，并想象这些方程是如何精确描述其内部状态的。这种激发思考的阅读体验，是很多教材所不具备的。

评分☆☆☆☆☆

我是一位工作了几年、偶尔需要处理一些非标准结构受力分析的工程师，手头的旧教材已经不能满足我当前的需求了。我需要一本能快速回顾基础，同时又能提供前沿或深入见解的书籍。这本书在这方面表现出色。它没有过多纠缠于那些初级力学教材中反复出现的简单悬臂梁或简支梁的分析，而是迅速切入了更复杂的二维和三维弹性问题的求解框架。特别值得一提的是，书中对奇异性问题的处理，例如尖角应力集中和裂纹尖端应力场，给出了非常清晰的数学描述和工程上的解释。作者在介绍这些高级主题时，总是能巧妙地将抽象的数学工具（比如复变函数或格林函数在边界值问题中的应用）与实际的应力集中系数联系起来，这对于我这种需要理论指导实践的读者来说，价值巨大。它就像一本工具书，在你遇到棘手问题时，能迅速提供一个可以信赖的理论支点。唯一的不足可能是，对于完全没有弹性力学基础的人来说，开头的几章可能需要一些耐心来适应其严密的逻辑链条。

评分☆☆☆☆☆

内容看不懂，帮别人买的

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评分☆☆☆☆☆

工程力学中的弹性理论 很好~

评分☆☆☆☆☆

很权威的一本书，适合专业领域的人看

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