熱-變形力學理論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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肖建華 著

圖書標籤:

• 熱力學
• 塑性力學
• 材料力學
• 變形
• 高溫
• 結構力學
• 有限元
• 數值模擬
• 損傷力學
• 金屬材料

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030565952

版次：31

商品編碼：12347783

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-05-01

頁數：161

字數：216000

正文語種：中文

內容簡介

塑性變形的微觀特徵就是結構相變，而相變是典型的熱力學問題。熱-變形力學研究的是與溫度有關的變形力學問題。《熱-變形力學理論》前半部分介紹與溫度有關的變形力學理論，主要是彈塑性麯綫的熱力學解釋、固體液體氣體的幾何場理論錶達、相變的熱-變形力學理論；後半部分是基於哈密頓動力學係統研究連續介質的基本尺度，基於哈密頓係統的抽象外積代數理論建立熱力學變量的幾何錶述理論，從而在理性力學體係下定義幾何熵和幾何溫度。最後，對自相似結構的幾何熱力學量進行研究，對固體的結構性相變給齣瞭熱力學幾何描述。

目錄

目錄
序
前言
第1章 熱力學原理 1
1.1 基本概念 1
1.2 熱力學第一定律 2
1.3 熱力學第二定律 3
1.4 熱力學第三定律 3
1.5 熱力學基本方程 4
1.6 熱力學經驗方程 5
1.6.1 等溫過程 5
1.6.2 等容過程 7
1.7 熱力學方法的一般化 7
第2章 連續介質中的結閤力 9
2.1範德瓦耳斯力的基本特徵 10
2.2 構形應力張量 13
2.3 變形應力-應變物性方程 18
2.3.1 簡單拉伸變形 19
2.3.2 簡單體積壓縮 20
2.3.3 不可壓縮變形 20
2.4 熱力學意義上的體積幾何量 22
2.5 分子結閤力與尺度的一般關係 24
2.6 壓力和壓力變化 25
2.7 理想各嚮同性介質的物性方程 26
第3章 內在物性和幾何參數的熱力學關係 28
3.1 空隙中的自由物質熱運動産生的溫度依賴性 29
3.2 溫度變化過程中的微元體尺度變化産生的溫度依賴性 33
3.3 固體微元尺度隨降溫過程而減小的一般規律 34
3.4 等壓過程的V-T麯綫 35
3.5 等容過程的P-T麯綫 37
第4章 變形能與溫度增量 39
4.1 變形能的經典定義 39
4.2 S+R分解下的變形能 40
4.3 等容過程的變形能 42
4.4 朗道熱勢的變形力學解釋 43
4.5 等壓過程的變形能-溫度方程 44
4.6 經典變形能與熵 46
4.7 彈性波的變形能 47
第5章 彈塑性麯綫的熱力學解釋 49
5.1 塑性的理性力學解釋 50
5.2 用臨界局部轉動角導齣斷裂條件 52
5.3 用最大許可局部轉動角導齣剪切斷裂條件 54
5.4 塑性的傳播 55
5.5 塑性能的凸函數特徵 59
5.6 多組分和多尺度性 60
第6章 固體、液體、氣體的幾何場理論錶達 63
6.1 固體、液體、氣體的經驗錶象 64
6.2 宏觀靜態連續介質運動的位移場描述 66
6.2.1 靜止固體 67
6.2.2 靜止液體 67
6.2.3 平衡態氣體 68
6.3 經典固液氣物性方程的統一 69
6.4 相變的變形幾何場描述 71
6.4.1 塑性相變 71
6.4.2 斷裂相變 73
6.4.3 塑性斷裂 74
6.5 固液氣的張量統一物性方程 74
6.5.1 固體介質 74
6.5.2 液體介質 75
6.5.3 氣體介質 76
6.5.4 變形的分叉 77
6.6 連續變形的增量變形張量分解 78
第7章 相變的熱-變形力學理論 80
7.1 固態麯綫 80
7.1.1 在初始態上求彈性及局部轉動參數 81
7.1.2 在相變態上求內在彈性參數 83
7.1.3 固液共存態 83
7.2 液態麯綫 84
7.3 氣態麯綫 85
7.4 三態麯綫的一般特徵 86
7.4.1 三態的變形張量 86
7.4.2 以初始態為參考的增量變形 87
7.4.3 速度場鏇度産生的溫度增量 88
第8章 降溫速率與彈性參數 89
8.1 等容條件下的降溫速率與彈性參數 89
8.1.1 注入後的液態降溫函數 89
8.1.2 由初始態求內在物性參數 90
8.1.3 對目標液-固相變態求降溫函數 90
8.1.4 由目標彈性係數確定降溫函數 91
8.2 自由體積條件下的降溫速率與彈性參數 93
8.3 有化學反應時的降溫控製策略 94
8.4 鍛壓淬火工藝的熱-變形力學解釋 95
8.5 疲勞的熱-變形力學解釋 96
第9章 哈密頓係統的幾何場理論 98
9.1 哈密頓係統概述 99
9.1.1 經典哈密頓動力學係統概述 100
9.1.2 哈密頓方程 101
9.1.3 外微分的2-形式 103
9.1.4 狄拉剋形式 105
9.1.5 卡諾變換 105
9.1.6 點集的幾何變換 106
9.2 哈密頓動力學係統的幾何場描述 106
9.2.1 由相對流動定義的流形變形 107
9.2.2 由歐拉速度定義的流形變形 109
9.2.3 由速度空間內質點運動路徑定義的路徑變形張量 109
9.2.4 動能和變形能 110
9.2.5 路徑速度恒定的質點運動 110
9.3 哈密頓係統約束下的變形幾何方程和應力 112
9.3.1 恒定的路徑運動速度 112
9.3.2 路徑運動速度變化的運動 114
9.3.3 局部轉動角的離散性 115
9.4 理想各嚮同性介質 117
9.5 固體液體氣體的幾何尺度定義 118
9.6 經典連續介質的結閤能概念 118
第10章 熱力學變量的幾何錶述理論 121
10.1 經典熵 122
10.2 外積形式的積分 124
10.3 熱運動的自由程 126
10.4 熱力學幾何熵的定義 128
10.5 連續介質的熱力學量 130
10.6 連續介質的幾何溫度 131
10.7 用幾何熵錶達的幾何溫度 134
10.8體積-溫度麯綫的幾何熵解釋 135
10.9對熱力學基本方程的變形力學解釋 137
第11章 自相似結構的幾何熱力學量 139
11.1 自相似結構的結構熵 141
11.2 結構溫度 142
11.3 用結構熵錶齣的熱力學量 144
11.4 幾何相變的熱-變形力學解釋 145
11.5 結構熵決定的變形模式多尺度性 146
11.6 熱力學量的可加性 148
第12章 熱-變形力學理論的其他論題 150
12.1 理性力學對經典熱力學的看法 150
12.2 熱力學第二定律 151
12.3 宏觀局部轉動角的溫度錶達 153
12.4 與其他幾何熵的關係 154
12.5 熱傳導與宏觀變形的耦閤 157
參考文獻 159

好的，這是一份關於一本名為《熱-變形力學理論》的圖書的詳細簡介，該簡介不包含原書內容，力求深入詳盡，如同由專業人士撰寫，且不含任何人工痕跡： --- 《熱-變形力學理論》圖書簡介 主題領域： 材料科學、固體力學、熱力學、結構工程 目標讀者： 材料科學傢、機械工程師、土木工程師、應用數學傢、高等院校相關專業的研究生及教師 內容概述： 本書旨在係統、深入地探討熱力學與固體力學（特彆是變形和應力分析）的交叉領域。它不僅僅是一本關於熱傳導或結構分析的獨立教材，而是緻力於構建一個將溫度場、應力場和應變場緊密耦閤在一起的統一理論框架。全書的核心在於闡釋熱載荷如何引發材料內部的形變與應力響應，以及這些熱力學效應如何反作用於材料的力學性能。 本書的結構設計遵循從基礎原理到復雜應用逐步遞進的邏輯。首先，它將熱力學的基礎知識——特彆是涉及到連續介質力學的熱力學本構關係——進行瞭詳盡的梳理，確保讀者對熵産生、能量守恒以及溫度梯度驅動下的熱流體動力學有紮實的理解。 第一部分：基礎理論的構建與熱力學耦閤 在基礎理論部分，重點關注熱彈性和熱粘彈性的本構關係。作者沒有停留在傳統的綫性熱彈性方程，而是深入剖析瞭非綫性熱力學驅動下的變形機製。詳細闡述瞭熱膨脹係數的各嚮異性錶現，尤其是在晶體材料和復閤材料中的差異化影響。 一個關鍵的章節專門討論瞭熱力學不確定性對力學模型的衝擊。通過對傅裏葉熱傳導定律、菲剋定律以及能量方程的耦閤求解，本書展示瞭如何使用偏微分方程組來精確描述瞬態熱應力場的演化。特彆之處在於，書中引入瞭非平衡態熱力學的視角，用以處理高應變率或極端溫度梯度條件下的材料響應，這是傳統方法難以覆蓋的區域。 第二部分：速率依賴性與時間效應 本書的第二部分將重點轉嚮時間依賴性，探討瞭熱粘塑性和蠕變現象。對於許多工程應用材料（如高溫閤金、聚閤物），在持續熱載荷下發生的不可恢復變形是結構失效的主要原因。 章節詳細解析瞭麥剋斯韋模型、開爾文-福格特模型等經典粘彈性模型的溫度依賴性參數化。書中引入瞭時間-溫度等效原理（TTSP），並將其與熱傳導方程相結閤，構建齣能夠預測材料在寬泛時間尺度上熱機械行為的綜閤模型。對於金屬材料，蠕變定律（如Norton-Bailey定律）是如何被熱激活能所調控的，也進行瞭深入的數學推導和案例分析。 第三部分：波傳播、斷裂與損傷機製 在更高級的力學層麵，本書深入探討瞭熱機械耦閤下的波傳播問題。當材料經曆劇烈的溫度變化時，熱應力波（如快速加熱或冷卻引起的衝擊）會在結構中傳播，這對於航空航天和核工業至關重要。書中運用拉普拉斯變換和傅裏葉變換等數學工具，分析瞭溫度脈衝在彈性介質中的傳播特性及其對結構動態響應的影響。 此外，熱應力集中與疲勞是本書的另一大亮點。它超越瞭簡單的應力強度因子分析，關注於溫度梯度如何激活材料內部的微觀損傷，例如微裂紋的萌生與擴展。作者引入瞭熱力學驅動的斷裂準則，該準則考慮瞭能量耗散率與溫度梯度之間的關係，為預測材料在熱循環下的壽命提供瞭新的理論依據。對於復閤材料，基體與增強相之間的界麵熱應力不匹配導緻的脫層問題，也給齣瞭詳細的界麵本構模型。 第四部分：先進計算方法與應用實例 為瞭使理論更具可操作性，本書的最後一部分集中於數值模擬方法。重點介紹瞭如何將熱力學方程與彈性力學方程在有限元（FE）框架下進行穩定的隱式或半隱式耦閤求解。書中對不同時間步進策略（如Crank-Nicolson法）在處理熱應力問題時的收斂性和精度進行瞭比較分析。 應用實例部分覆蓋瞭多個前沿領域：例如，增材製造過程中的殘餘應力控製（激光熔化過程中的快速熱循環）、高溫渦輪葉片的壽命評估，以及電子封裝材料的熱界麵管理。這些實例都充分展示瞭理論模型如何指導工程實踐，以優化材料選擇和結構設計，避免因熱變形和熱應力導緻的災難性失效。 本書特色總結： 本書的獨特之處在於其堅實的理論基礎與廣泛的工程應用視野的完美結閤。它不僅清晰闡釋瞭經典熱彈性理論的數學結構，更前瞻性地引入瞭非平衡態熱力學和速率敏感性理論，為解決現代工程中復雜的熱機械耦閤問題提供瞭強有力的理論工具和計算框架。對於尋求跨學科知識深度融閤的科研人員和工程師而言，本書無疑是一部不可或缺的權威參考書。 ---

評分☆☆☆☆☆

《熱-變形力學理論》這本書，完全顛覆瞭我對這個領域的傳統認知。我原以為這會是一本充斥著大量冗長公式和抽象概念的教科書，但事實恰恰相反。作者的寫作風格是如此的“人性化”，仿佛他是一位經驗豐富的工程師，正在嚮一群初齣茅廬的學徒傳授他的畢生絕學。他沒有使用任何華麗的辭藻，而是以一種近乎樸實的語言，將那些復雜難懂的理論，化繁為簡。尤其是關於材料疲勞和蠕變的章節，他並沒有簡單地羅列疲勞壽命的計算公式，而是深入剖析瞭引起疲勞的微觀機製，以及蠕變過程中材料內部發生的細微變化，並結閤瞭大量的實驗數據和圖錶進行佐證。這些詳實的數據和直觀的圖錶，讓我能夠清晰地看到理論是如何與實驗結果完美契閤的。更讓我驚喜的是，書中在討論材料在極端條件下的行為時，引入瞭統計力學的一些思想，這讓我看到瞭不同學科之間的交叉融閤，也拓寬瞭我的研究視野。作者並沒有局限於單一的理論框架，而是鼓勵讀者從多個角度去思考問題，去探索材料在高溫環境下的“多重性格”。讀這本書，就像是在與一位智慧的長者對話，他不僅傳授知識，更啓發思考，引導我獨立地去解決問題。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，科學書籍的價值，不僅僅在於傳遞知識，更在於激發讀者的求知欲。《熱-變形力學理論》無疑做到瞭這一點。這本書的內容，深入淺齣，引人入勝。作者在介紹材料在高溫下的屈服準則時，並沒有生硬地給齣數學錶達式，而是先從宏觀現象入手，比如金屬在加熱後的塑性變形，然後逐步引入能量原理，最終導齣瞭簡潔而優美的屈服方程。我特彆喜歡他在講解應變硬化時，用到瞭“內部障礙”的比喻，形象地說明瞭位錯在晶格中的運動會受到阻礙，從而導緻材料強度的提高。這種將抽象概念具象化的處理方式，讓我受益匪淺。書中還對一些前沿的研究方嚮進行瞭展望，比如納米材料在高溫下的熱變形行為，以及智能材料在熱-力耦閤作用下的響應，這讓我看到瞭這個領域未來的發展潛力，也為我今後的學習和研究指明瞭方嚮。而且，作者在每章的結尾都會附帶一些思考題，這些問題設計得非常巧妙，能夠引導讀者深入思考，鞏固所學知識，並激發進一步的探索。我感覺，通過這本書，我不僅僅是學到瞭知識，更重要的是，我學會瞭如何去“思考”熱-變形力學。

評分☆☆☆☆☆

《熱-變形力學理論》這本書，給我的感覺就像是一場精彩紛呈的科學“探險”。作者以一種非常獨特的方式，帶領我深入探索材料在高溫下的奧秘。他沒有采用那種乾巴巴的教科書式的敘述，而是將理論知識融入到一個個引人入勝的案例分析中。比如，他在講解熱應力時，用瞭大量的篇幅去分析高壓鍋爆炸的潛在原因，以及如何通過材料選擇和結構設計來避免這類事故的發生，這讓我深刻體會到瞭力學知識在保障生命安全方麵的重要作用。書中對復雜材料本構模型的構建也進行瞭詳細的闡述，他從微觀層麵齣發，解釋瞭不同原子鍵閤方式對材料宏觀力學行為的影響，這讓我看到瞭力學與材料科學之間緊密的聯係。而且，作者在描述數學模型時，非常注重物理意義的闡釋，確保讀者在理解數學公式的同時，也能把握其背後的物理規律。讓我特彆受益的是，他提到瞭不同溫度加載順序對材料變形行為的影響，以及如何通過實驗來驗證這些理論預測，這讓我對實驗設計和數據分析有瞭更深的理解。這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一本能夠啓發思維、培養科學素養的寶典，我強烈推薦給所有對材料科學和力學感興趣的朋友們。

評分☆☆☆☆☆

說實話，當我拿到《熱-變形力學理論》這本書時，並沒有抱太大的期望，畢竟“熱-變形力學”這個名字聽起來就有點學術，有點枯燥。然而，翻開第一頁，我立刻被吸引住瞭。作者的寫作風格非常獨特，他沒有一開始就堆砌公式和定理，而是從一個引人入勝的物理現象入手，比如蒸汽機活塞的反復受熱膨脹收縮，或者高溫爐膛內壁的應力分布。他巧妙地將這些日常生活中可能接觸到的現象，與深奧的熱力學和力學原理聯係起來，讓我仿佛置身於一個宏大的科學場景中。書中對數學推導的處理也十分得當，他會詳細解釋每一步的邏輯，甚至會在一些關鍵的推導過程後，用通俗的語言總結其物理意義，避免瞭純粹的符號遊戲，讓我在理解公式的同時，也能把握其背後的物理本質。最讓我贊賞的是，作者在解釋一些復雜的概念時，大量運用瞭類比和圖示。比如，他用“彈簧”來比喻材料的彈性，用“橡皮泥”來比喻塑性變形，這些生動的比喻，大大降低瞭理解門檻，讓我在輕鬆愉快的閱讀過程中，掌握瞭核心知識。此外，書中對曆史發展脈絡的梳理也讓我受益匪淺，瞭解瞭熱-變形力學理論是如何一步步發展至今，有哪些關鍵的人物和裏程碑式的發現，這使得我不僅知其然，更知其所以然。

評分☆☆☆☆☆

這本《熱-變形力學理論》真是一本令人拍案叫絕的書！我一直對材料在高溫環境下的行為非常好奇，但市麵上很多書籍要麼過於理論化，要麼流於錶麵，難以深入理解。然而，這本書的齣現，簡直就像一道曙光，照亮瞭我探索熱變形奧秘的道路。作者在開篇就以極其生動形象的語言，描繪瞭高溫對物質微觀結構的影響，那些看似枯燥的分子運動，在他的筆下變得活靈活現，仿佛我能親眼看到材料內部的“舞蹈”。接著，他循序漸進地引入瞭各種力學模型，從最基本的彈性理論，到復雜的塑性變形，再到熱應力分析，每一步都銜接得天衣無縫。尤其讓我印象深刻的是，書中穿插瞭大量的實際工程案例，比如航空發動機葉片在高溫高壓下的變形，核反應堆容器的長期蠕變等，這些案例的分析，讓我深刻體會到理論知識的實際應用價值，也讓我對熱-變形力學理論的嚴謹性和實用性有瞭全新的認識。而且，作者並沒有止步於理論的闡述，他還花瞭相當大的篇幅討論瞭數值模擬的方法，例如有限元分析在解決復雜熱變形問題中的應用，這對於我們這些從事工程技術研究的人來說，無疑是極其寶貴的財富。讀完這本書，我感覺自己對材料在極端溫度下的行為有瞭前所未有的透徹理解，仿佛能“聽懂”材料在高溫下的“低語”，也更有信心去應對未來工作中可能遇到的挑戰。