板壳非线性流体弹性力学 [Nonlinear Hydroelasticity Of Plate And Shell] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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白象忠，郝亚娟，田振国 著

图书标签:

• 流体弹性力学
• 非线性力学
• 板壳结构
• 流固耦合
• 水动力
• 弹性力学
• 结构力学
• 工程力学
• 海洋工程
• 计算力学

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118108538

版次：1

商品编码：11992029

包装：精装

外文名称：Nonlinear Hydroelasticity Of Plate And Shell

开本：16开

出版时间：2016-07-01

用纸：胶版纸

页数：284

字数：298000

正文语种：中文

编辑推荐

　　为了使读者在掌握非线性弹性力学、板壳大变形理论及流体力学等知识的基础上，了解耦合场理论中流体与弹性体相互作用下的流固耦合问题的基本概念、基本原理和计算方法，进而掌握解决耦合场作用下的非线性弹性变形问题的解题方法，白象忠、郝亚娟、田振国所*的《板壳非线性流体弹性力学（精）》一书在流体弹性力学所研究的问题中，将重点介绍以下几方面内容：（1）给出流体弹性力学问题的非线性状态方程，以解决可变形物体的大变形问题，并进一步给出简化的关系式。（2）介绍描述相互作用的任意拉格朗日-欧拉法、相容拉格朗日-欧拉法、单一拉格朗日法、单一欧拉法，以及求解时需要的各种条件。（3）给出流体弹性力学的分类及其简化的方程组，其分类的基础是弹性体的变形场、流体的速度场及压力场的可变性；在求解各类构件的流固耦合问题中，重点介绍相容拉格朗日-欧拉法的算法，并给出相应的算例。（4）将非线性流体弹性动力学问题深入到混沌、分岔的研究领域中。研究流固耦合的典型问题，如气缸缸底、管状柔性弹性体中的混沌运动分析与分岔现象。

内容简介

　　液体、气体的运动与弹性结构的相互作用是用流体弹性力学理论来描述的。由于其交叉性质，在许多学科和工程领域中，流体弹性力学之课题都成了主要的研究内容，并被广泛应用。
　　在流体与弹性体相互作用的非线性问题分类的基础上，《板壳非线性流体弹性力学》重点介绍：求解流体弹性力学问题的相容拉格朗日-欧拉法；流体弹性力学的基本方程，建立介质接触表面问题的必要条件；板壳同液体相互作用非线性问题的计算方法及应用算例；将非线性流体弹性动力学问题深入到混沌、分岔的研究领域之中。
　　《板壳非线性流体弹性力学》是从事航空、航天、船舶设计、仪器仪表、流体机械、水下工程、机械设计制造等领域的工程技术人员及科研工作者，在研究流体作用下的板壳强度、刚度和稳定性计算时的必备参考读物，同时也是高等院校力学、物理、机械设计等相关专业的教师、研究生、本科生的参考用书。

目录

第1章 绪论
1.1 非线性流体弹性力学与流固耦合
1.1.1 线性流体弹性力学与非线性流体弹性力学
1.1.2 非线性流体弹性力学的特征
1.1.3 非线性流体弹性力学的研究内容
1.1.4 流体弹性力学分类原则与分类方法
1.2 非线性流体弹性力学的研究方法
1.2.1 描述介质相互作用的四种方法
1.2.2 理论分析法
1.2.3 实验分析法
1.2.4 半解析法
1.2.5 数值分析法
1.3 工程领域中的非线性流体弹性力学问题
1.3.1 非线性气动弹性力学问题
1.3.2 非线性水弹性力学问题
1.3.3 非线性生物流体弹性力学问题
1.3.4 环境流体弹性力学问题
1.3.5 微尺度流体弹性力学问题
1.3.6 涡激振动问题
1.4 非线性流体弹性力学发展所面临的任务
参考文献
第2章 流体力学基本方程
2.1 流体运动学基础
2.1.1 拉格朗日法（质点法）
2.1.2 欧拉法（空间点法）
2.1.3 拉格朗日描述与欧拉描述的互为转换
2.1.4 连续方程
2.1.5 流函数与速度势
2.1.6 源或汇
2.1.7 偶极
2.2 理想流体动力学基本方程
2.2.1 欧拉运动微分方程
2.2.2 伯努利积分（定常运动沿流线的积分）
2.2.3 拉格朗日积分（非定常无旋运动的积分）
2.2.4 定常流动中的动量和动量矩定理
2.3 用应力表示的运动微分方程
2.4 纳维尔-斯托克斯方程（N-S方程）
2.5 任意变形坐标系下的公式
2.6 突变表面的边界条件
参考文献
第3章 板壳力学基本方程
3.1 弹性壳体变形的基本关系
3.1.1 坐标系的建立
3.1.2 弹性壳体变形的基本关系式
3.1.3 弹性壳体表面的变形
3.2 微分单元体的应力状态及力学基本方程
3.2.1 微分单元体的应力状态
3.2.2 广义胡克定律
3.2.3 弹性关系
3.2.4 边界条件
3.3 弹性壳体的平衡方程
参考文献
第4章 非线性流体弹性力学的理论基础
4.1 介质相互作用的描述方法
4.2 求解流固耦合问题的四种方法
4.2.1 相容拉格朗日-欧拉法（ULE法）
4.2.2 任意拉格朗日-欧拉法（ALE法）
4.2.3 单一拉格朗日法（SL法）
4.2.4 单一欧拉法（SE法）
……
第5章 相容拉格朗日-欧拉法求解弹性薄壳的变形
第6章 相容拉格朗日-欧拉法求解弹性薄板的变形
第7章 相容拉格朗日-欧拉法求解渗透壳的变形
第8章 单-拉格朗日法的应用
第9章 椭圆柱壳的绕流分析
第10章 柔性薄壁管的流固耦合非线性问题

好的，这是一本关于流体弹性力学、特别是针对板壳结构的非线性问题的图书的简介，它将重点介绍其他相关但并非《板壳非线性流体弹性力学》核心内容的领域，旨在全面展示该领域的前沿交叉性。 --- 图书名称： 流体-结构相互作用的先进数值模拟：从连续介质到离散系统 内容简介： 本书深入探讨了在复杂流体环境中，结构系统（特别是柔性边界和薄壁结构）所展现出的多尺度、非线性响应特性。它侧重于理论建模、高级数值方法以及它们在工程实践中的前沿应用，旨在为研究人员和高级工程师提供一个理解和预测流体-结构相互作用（FSI）复杂行为的综合框架。 第一部分：连续介质力学的多尺度建模 本部分首先回顾了经典的流体力学和固体力学基础，但立即转向更具挑战性的非线性领域。我们着重分析了在描述宏观结构响应时，材料微观结构如何通过本构关系渗透到连续介质模型中。 非线性弹性与粘弹性： 详细阐述了超弹性材料（如聚合物、软组织）和粘弹性材料（涉及时间依赖性蠕变和应力松弛）的本构方程。重点讨论了应变张量在高阶非线性下的演化，以及如何将这些模型与几何非线性（大变形）耦合。 湍流与边界层理论的深化： 虽然传统上侧重于线性化处理，但本部分深入研究了强非线性流体流动，特别是伴随强烈分离和再附着现象的流动。讨论了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型在描述高亚音速或低超音速条件下的局地流场不稳定性，以及如何利用非线性涡旋动力学来解释结构受到的冲击载荷。 第二部分：先进的耦合数值方法与算法 流体与结构的强耦合是非线性FSI分析的核心难点。本部分系统地介绍了用于处理这种复杂相互作用的最先进的数值技术。 浸入式边界法（IBM）与动网格技术（ALM）： 针对结构发生显著变形而流体网格难以适应的场景，本书详述了IBM的最新发展。特别是如何利用拉格朗日点精确地在欧拉网格上施加流固界面边界条件，以及如何优化拉格朗日单元的插值策略以提高计算效率和精度。同时，对比分析了完全拉格朗日框架（如光滑粒子流体动力学SPH）在处理大变形和拓扑变化时的优势与局限。 分区（Partitioned）与整体（Monolithic）耦合方案： 详细剖析了两种主流的求解策略。在分区方案中，重点讨论了亚迭代和超迭代方法（如Aitken加速）在收敛加速中的应用，特别是当流体和固体求解器在时间步上存在固有刚度差异时，如何实现稳定且高效的弱耦合或强耦合。对于整体方案，则探讨了将流体和固体控制方程统一在一个大型非线性系统中求解的数学挑战和对应的牛顿-拉夫逊迭代策略。 流固界面数据映射与守恒律： 强调了在不同离散网格上进行数据传递时，保持动量和能量守恒的重要性。引入了基于投影的映射算法和高阶插值技术，确保界面上的应力、位移和速度连续性。 第三部分：离散系统与柔性机械臂动力学 将分析视角从连续体扩展到由刚性或柔性杆、梁和桁架组成的离散机械系统，这是机器人学和空间结构动力学的关键。 柔性多体动力学（MFBD）： 阐述了如何使用约束力学和变分原理来建立描述柔性连杆运动的方程。重点分析了旋转参考系下的运动方程（如欧拉-拉格朗日描述），以及如何精确地将弹性变形（通常使用模式展开法）嵌入到整体的运动学和动力学描述中，从而避免不必要的约束方程。 流致振动与颤振分析： 针对柔性臂在流体中运动时，流体阻尼和升力如何影响系统的稳定性。详细分析了速度依赖的非线性阻尼项，并讨论了如何通过幅值无关的非线性振动理论（如非线性Hopf分支）来预测颤振的起始条件和极限环行为，区别于经典的线性气动弹性稳定性判据。 第四部分：应用案例与前沿挑战 本部分通过具体的工程实例，展示了上述理论和方法的实际价值，并展望了未来研究方向。 水下航行器的非定常水动力学： 研究了快速机动或在复杂水下地形中航行时，其外壳承受的非线性压力载荷。利用高保真度的FSI模型，评估了对推进器效率和结构完整性的影响。 软体机器人与生物流体力学： 探讨了极端柔性结构在流体中受到的驱动和响应问题。这包括模拟蠕动推进、人工肌肉的弯曲运动，以及细胞在剪切流中的变形行为，这些都需要极度精细的材料模型和高效的低刚度求解器。 本书内容翔实，侧重于理论的严谨性和计算方法的创新性，为致力于解决复杂、高非线性流体-结构耦合问题的学者和工程师提供了坚实的理论基础和实用的工具集。它强调了跨学科知识的融合，是计算力学和流体力学交叉领域的深入参考读物。

评分☆☆☆☆☆

从书架上拿起这本书的那一刻，我就感觉到一股扑面而来的“硬核”气息，它不是那种试图取悦初学者的读物。我注意到书的篇幅相当可观，这暗示了内容涵盖的广度和细节的丰富性。我推测，本书在讨论流体与弹性体相互作用的耦合机制时，必然涉及大量的能量泛函构建和变分原理的应用。在处理非线性应力张量和应变张量的关系时，清晰的张量符号定义和转换规则至关重要，希望作者在这方面做得详尽无误。对于关注计算效率的研究者来说，书中关于如何构建高效的、能处理大规模自由度的耦合求解器的章节，无疑是最具实用价值的部分。这本书的整体气质是内敛而强大的，它更像是一本放在案头随时查阅的工具书和理论指南，而不是一本可以一气呵成的读物。它的价值在于其作为参考手册的深度和准确性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量堪称一流，这在专业力学书籍中是难能可贵的。清晰的矢量图和高质量的仿真结果截图，极大地帮助理解那些抽象的数学概念。我注意到其中穿插了大量关于特定结构，比如薄壁结构或柔性翼型在高速流场中受力响应的案例研究。对于我目前关注的柔性结构在复杂波浪载荷下的动态行为而言，这本书似乎提供了一个非常坚实的理论框架。我尤其关注那些关于“软机器”或生物流体力学交叉领域的探讨，因为这些新兴领域对超柔性材料的精确力学描述需求日益迫切。如果书中对某些前沿实验验证工作有所涉及，哪怕只是简要引用，也会让整本书的论述更加立体和可信。总体来说，这本书给我的感觉是：技术性极强，专业深度无可挑剔。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这类书籍的难度往往体现在其数学工具的深度上。我倾向于寻找那些能清晰阐述背后物理意义的数学推导，而不是仅仅堆砌公式。我希望作者在处理拉格朗日和欧拉描述的转换，以及如何高效地处理流体边界层分离等问题时，能给出更具洞察力的解释。如果书中能提供一些针对特定非线性问题的近似解析解（即使是高阶泰勒展开），作为检验复杂数值方法的基准，那会非常棒。我感觉这本书更像是为那些已经有扎实背景、希望在流固耦合领域做出原创性贡献的研究生或教职员工准备的“兵法”。阅读它需要极大的专注力和时间投入，但如果能从中汲取到解决手头难题的关键思路，那么所有的付出都是值得的。它散发着一种严谨、不妥协的学术气息。

评分☆☆☆☆☆

我花了点时间翻阅了这本书的引言部分，作者开宗明义地指出了当前海洋工程、航空航天等领域中，传统线性理论的局限性，并强调了将流体动力、结构弹性和材料非线性融为一体的必要性和紧迫性。这种宏大的叙事角度，一下子就将我的兴趣勾了起来。我非常好奇作者是如何组织章节结构的，是否遵循了从简单到复杂的递进逻辑？比如，是否先从一维或二维的简化模型入手，逐步过渡到真正复杂的三维全耦合问题？在描述非线性本构关系时，书中是否深入探讨了超弹性材料或者粘弹性材料的特定模型，以及如何将其无缝集成到流体方程组的求解过程中？更重要的是，面对高度非线性的系统，如何保证数值解的稳定性和物理合理性，这无疑是这本书的核心难点。如果书中能清晰地阐述非线性迭代方法的选择标准和收敛判据，那这本书的理论价值将大大提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和装帧质量给我留下了深刻的印象，它的厚度让人联想到内容的深度和广度，那种扎实的感觉，仿佛能触摸到流体力学和固体力学交织的复杂脉络。从目录的初步浏览来看，作者显然在力学理论的基石上搭建了一个非常庞大的知识体系，涉及到材料的非线性响应、几何非线性效应以及流体动力学的耦合作用。我特别期待看到作者如何处理这些复杂边界条件下的数学模型推导，尤其是那些涉及微分方程组的求解技巧。通常，这类前沿研究书籍往往会深入探讨数值模拟的方法，比如有限元法（FEM）或有限体积法（FVM）在处理流固耦合界面时的独特挑战和优化策略。如果书中能提供一些经典的算例分析，并对比不同数值方法在收敛性和精度上的差异，那将是对工程实践者极大的福音。这本书的气场很足，它不是那种轻松的科普读物，而是面向专业研究人员或高年级研究生的深度教材，需要读者具备扎实的数学物理基础才能完全驾驭。