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韩式方 著

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• 流体力学
• 非牛顿流体
• 连续介质力学
• 各向异性
• 材料力学
• 流变学
• 复杂流体
• 数学物理
• 工程力学
• 物理学

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030203984

商品编码：28854668548

包装：平装

出版时间：2008-05-01

基本信息

书名：各向异性非牛顿流体连续介质力学

定价：58.00元

作者：韩式方

出版社：科学出版社

出版日期：2008-05-01

ISBN：9787030203984

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

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内容提要

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本书首先介绍非牛顿流体力学基本理论，其中有限变形理论，各向同性流体本构方程，拉伸流动等，液晶高分子流变学和低分子液晶连续介质理论。本专著主要阐述作者创建的各向异性黏弹流体一液晶高分子共转型本构理论，以及应用于其流动规律研究成果，其中在共转导数和张量分析基础上构建本构方程，流体中的非对称应力行为，液晶分子取向对表观黏度和法向应力差等的影响，液晶高分子纺丝工艺中的剪切一拉伸流动，拉伸黏度分岔以及剪切一拉伸流动不稳定性等。其中本构理论、拉伸流动研究，研究稳定性的方法，计算机符号运算技术、纳米液晶高分子流变学及其复合材料问题均有普遍意义，对一般基础科研教学有参考意义。
本书可供化工、石油、生物工程、轻工、食品、纺织、材料科学、流变学及计算机应用等的科研和工程技术人员及高等院校有关专业教师和研究生参考。

目录

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前言
章 各向异性流体－液晶高分子流变学
1.1 液晶－典型的取向流体
1.2 剪切流动的流变学区域
1.3 物质函数实验结果
1.4 剪切流不稳定状态
1.5 液晶高分子熔体反挤出胀大
1.6 液晶高分子流体流变学特性研究
1.7 流变光学性质
第2章 有限变形理论
2.1 有限变形概念
2.2 变形梯度张量
2.3 流体变形分解原理
2.4 变形速度
2.5 n阶Rivlin—Ericksen张量
2.6 Cauchy—Green张量分量形式
2.7 n阶Rivlin—Ericksen变形张量分量
2.8 基本流动的运动学
第3章 各向同性流体本构方程基本理论
3.1 本构方程理论原理
3.2 各向同性简单流体概念
3.3 随体时间导数
3.4 线性黏弹流体模型
3.5 各向同性流体速率型本构方程
3.6 小振幅振动剪切流动
第4章 各向异性液晶连续介质理论
4.1 各向异性流体本构方程研究进展
4.2 各向异性流体守恒方程
4.3 取向液晶本构方程理论
4.4 向列型液晶黏度系数
4.5 黏度系数关系式
4.6 曲率弹性：Oseen-Zoecher-Frank方程
4.7 液晶变形
4.8 向错－取向有序性的破坏
第5章 各向异性流体共转型本构方程
5.1 各向异性简单流体概念
5.2 各向异性黏弹流体本构方程连续介质理论
5.3 非对称剪切应力
5.4 取向运动对非对称黏度的影响
5.5 各向异性流体小振幅振动剪切流动
第6章 液晶高分子准横观各向同性流体
6.1 准横观各向同性流体模型
6.2 LCP—Qs流体模型本构方程分量形式
6.3 准横观各向同性流体剪切流动
6.4 LCP—qs流体物质函数表达式
6.5 物质函数的特殊流变学行为
第7章 各向异性黏弹流体挤出一拉伸流动
7.1 剪切－拉伸流动概念
7.2 基本拉伸运动学和拉伸黏度
7.3 挤出－拉伸流动
7,4 挤出－拉伸流动基本方程
7.5 拉伸黏度及其分岔
7.6 挤出－拉伸流动计算解析理论
7.7 挤出－拉伸过程中反挤出胀大机制
第8章 各向异性流体剪切－拉伸流动不稳定性
8.1 扰动本构方程一般理论
8.2 剪切－拉伸流动扰动本构方程
8.3 拉伸薄板稳定性准则
8.4 各向异性流体剪切－拉伸薄板不稳定性
8.5 取向对拉伸薄板稳定性影响
8.6 向矢偏离主拉伸方向的不稳定性
8.7 熔体薄板断裂准则
第9章 各向异性流体取向运动不稳定性
9.1 取向运动稳定性——特殊的稳定性类型
9.2 取向运动3维输运方程
……
0章 液晶高分子流变学其他进展
参考文献

作者介绍

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韩式方，中国科学院成都计算机应用研究所研究员（教授），1960年毕业于苏联莫斯科大学。1984～1992年任中国科学院成都数理科学研究室副主任。中国化学会、力学会流变学委员会委员，四川省力学会常务理事。1987年在成都主持召开了第二届全国流变学会议。1982～2004年，以

文摘

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序言

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深入探索：材料行为的边界与宏观描述的挑战 图书名称： 材料行为的边界与宏观描述的挑战 内容简介： 本书旨在为材料科学、固体力学、流变学及相关工程领域的研究人员和高级学生提供一个全新的视角，探讨材料在极端条件和复杂环境下所展现出的非线性、非平衡以及时空依赖性的本构响应。我们聚焦于那些传统连续介质力学框架难以有效捕捉的微观机制驱动的宏观现象。 第一部分：从微观到介观：跨尺度的桥梁构建 本卷首先回顾了经典连续介质理论（如线弹性理论、经典粘弹性理论）的适用边界。随后，重点转向微观结构对宏观力学性能的决定性影响。 第一章：结构化的物质：晶体、聚合物与复合材料的微观结构表征 本章详细阐述了不同类型工程材料——从具有明确晶格缺陷的金属到具有复杂拓扑结构的软物质（如高分子网络、生物组织）——的微观结构特征。我们引入了先进的表征技术，例如同步辐射散射、原子力显微镜（AFM）在荷载下的成像，用以量化缺陷密度、取向分布及界面特性。讨论的重点是如何将这些高维度的微观信息转化为可用于介观尺度建模的参数集。 第二章：分子动力学与介观模拟：驱动力的本构起源 深入探讨了分子动力学（MD）模拟、介观模拟方法（如格子玻尔兹曼方法LBM、相场方法Phase-Field）在揭示材料变形、弛豫及失效机制中的作用。重点分析了在剪切、拉伸或热梯度驱动下，分子链段运动、晶界迁移、孔隙成核与扩展的动力学过程。本章强调了能量耗散机制，特别是耗散函数与微观自由能景观之间的定量联系。 第二章的延伸：随机过程与涨落力学 鉴于许多材料响应本质上是随机的，本章引入了随机过程理论来描述材料的涨落行为。讨论了爱因斯坦关系在描述扩散与粘滞运动中的局限性，并介绍了基于 Langevin 方程和 Fokker-Planck 方程的涨落-耗散定理在描述非平衡态材料响应中的应用。 第二部分：非线性、非平衡态与时空耦合效应 第二部分将讨论在经典弹性或粘性假设失效的领域中，材料如何表现出强烈的非线性与时变性。 第三章：超弹性与超粘性行为的本构数学描述 超材料和软物质常常表现出对变形历史的强烈依赖性。本章集中于引入高阶应变张量、不可压缩性约束以及时间尺度分离的建模策略。讨论了基于自由能密度函数（如 Neo-Hookean, Mooney-Rivlin 模型扩展）的超弹性本构关系，并探讨了粘弹性材料中应力松弛与蠕变过程的非指数行为（Kohlrausch-Williams-Watts 律的应用与局限）。 第四章：热力学非平衡态下的本构关系 在高温、快速加载或强化学反应场中，材料的响应必须置于非平衡热力学框架下进行审视。本章详细分析了熵产率的定义，以及如何通过引入内变量或隐变量（如微观损伤变量、应变梯度）来封闭本构方程组。重点讨论了耦合的热-力-化学作用，例如电-力耦合（压电效应的非线性扩展）与热-塑性过程（如应变率依赖性塑性）。 第五章：空间非局部性与梯度理论 当材料的微观特征长度（如晶粒尺寸、裂纹尖端特征长度）与宏观载荷梯度相当时，局部化的本构关系便不再精确。本章系统介绍了引入空间梯度项的理论模型。这包括： 1. 弹塑性中的应变梯度理论 (Strain Gradient Plasticity, SGP)： 解释了如何通过应变梯度张量来描述材料在小尺度塑性变形过程中的硬化与软化行为，有效避免了经典塑性理论中的网格无关性问题。 2. 梯度粘弹性与界面效应： 探讨了引入物质空间导数对描述界面处的应力奇异性或界面粘滞作用的必要性。 第三部分：极端条件下的响应与失效预测 本部分将理论工具应用于实际工程挑战，特别是材料处于临界状态下的行为。 第六章：快速加载与冲击动力学：应变率效应的精确建模 在冲击波传播、高速碰撞等极端工况下，材料的响应与静态加载完全不同。本章聚焦于建立能够准确描述应变率依赖性的本构模型，例如 Johnson-Cook 模型、Powder & Holmquist (PH) 模型的高级变体。特别关注了材料内部损伤的动态演化（如空化与断裂的准静态-动态过渡）。 第七章：多场耦合下的本构建模与数值实现 现代工程问题往往涉及多种物理场（如电磁场、温度场、湿度场与机械场）的相互作用。本章介绍了多场耦合理论的数学框架，重点在于： 1. 能量守恒与熵产的协调： 如何确保在耦合作用下热力学一致性。 2. 有限元方法的扩展： 如何在数值求解器中高效、稳定地处理高度非线性和强非线性的多场方程组，例如涉及电磁波传播与材料变形的复杂模型。 第八章：复杂几何与结构稳定性：失稳的非线性分析 本章讨论了材料本构行为如何影响结构的整体稳定性。从经典的欧拉屈曲到高级的几何非线性分析，重点在于理解： 1. 本构软化与负刚度： 材料本构关系中出现负斜率区域（如剪切带形成）如何触发宏观结构失稳。 2. 后屈曲行为： 结构超越临界载荷后的路径依赖性演化，这严重依赖于材料的弹塑性或损伤模型。 结语：未来展望——智能与适应性材料的本构挑战 全书最后总结了当前材料力学研究的前沿方向，包括对刺激响应材料（如形状记忆合金、智能凝胶）的本构建模，以及如何利用数据驱动方法（如机器学习）来发现和优化传统理论难以描述的新型本构关系。本书强调，对复杂材料行为的精确理解，是实现下一代高性能结构和器件设计的基石。

评分☆☆☆☆☆

初翻阅这本书时，我内心充满了期待，毕竟流体力学这个领域总是充满了挑战与魅力。然而，这本书的内容深度和广度，远超出了我原有的想象。它不仅仅是枯燥的公式堆砌，更像是一场关于物质世界基本行为模式的哲学探讨。作者对于问题的切入角度非常独特，总能将看似复杂的现象，通过精妙的数学框架加以描述。尤其是在处理那些传统流体力学模型难以捕捉的非线性效应时，书中展现出的那种严谨而不失灵动的数学推导，令人拍案叫绝。那种对流体微观结构和宏观表现之间联系的深入剖析，仿佛带领我进入了一个全新的认知维度。我感觉自己不再仅仅是一个阅读者，更像是一个初探未知领域的探险家，每揭开一页，都能发现新的风景。这本书对于培养那种深入探究事物本质的科学精神，具有不可替代的作用。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验并非一帆风顺，它更像是一场智力上的马拉松，需要极高的专注度和长期的坚持。每一次尝试理解其中的某个章节，都像是攀登一座陡峭的山峰，汗水与困惑交织。不过，正是这种高强度的思考过程，让我对流体力学，乃至整个连续介质力学的基本假设和局限性有了更深刻的体悟。作者在论述中体现出的那种对物理图像的执着追求，使得那些抽象的张量和微分方程，不再是冰冷的符号，而是鲜活地描绘着物质在受力作用下的真实形变和流动。我尤其欣赏其中关于本构关系构建的章节，那种从实验观测出发，逐步抽象、升华到数学模型的完整逻辑链条，清晰而有力，为我后续的研究工作提供了坚实的理论基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，远超出了教科书本身的范畴。它更像是一部理论物理的专著，展示了一种将复杂现象系统化、精确化的强大思维工具。阅读完之后，我发现自己看待身边流动的物质的方式都发生了微妙的改变——即便是最寻常的水流，在我眼中也充满了可以被解析和量化的内在规律。作者对“连续介质”这一概念的重新审视，挑战了许多约定俗成的简化假设，引导我们去思考更接近真实世界边界条件的描述。这本书的份量感是压倒性的，它不是那种可以快速翻阅的读物，而是需要被珍藏、反复研读、并随时翻阅查阅的工具书，它所提供的思维框架将影响我未来很长一段时间内的研究路径。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的专业性极强，其目标读者群体显然定位在资深的科研人员和高年级研究生。如果缺乏扎实的分析力学和高等数学基础，初次接触可能会感到门槛过高，甚至产生挫败感。但正因为这种“不妥协”的专业性，使得它在同类教材中显得尤为珍贵。它没有为了迎合初学者而牺牲内容的严谨性，而是选择忠实地展现该领域最前沿、最核心的理论框架。我花了大量时间来消化其中的某些定理证明，但每一次攻克难关，都会带来巨大的成就感，仿佛自己也参与了理论构建的过程。它真正教会我的，是如何像一个理论物理学家那样去思考和建模。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计，也值得称赞。在处理如此高度抽象的主题时，清晰的视觉辅助至关重要，而这本书在这方面做得相当出色。那些精心绘制的示意图，往往能起到“一图胜千言”的效果，有效地弥合了文字描述与读者直观感受之间的鸿沟。例如，在解释某些复杂应力状态下的奇点问题时，配合的几何图形帮助我迅速构建了正确的空间想象。此外，书中的参考文献引用非常详尽和前沿，这表明作者不仅掌握了经典理论，更紧密地追踪着该领域的最新进展，确保了内容的前瞻性和权威性。对于任何希望在该领域进行深入研究的人来说，这本书无疑是一份极其宝贵的索引和向导。