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出版者:第1版 (2002年12月1日)

作者:

出品人:

页数:159

译者:

出版时间:2002-12

价格:18.0

装帧:平装

isbn号码:9787508414980

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 工程
• 物理
• 数学
• 机械
• 水力学
• 气力学
• 传热
• 计算流体力学
• 流体动力学

好的，这是一份关于《工程流体力学》之外的其他图书的详细简介，旨在不提及原书内容的前提下，提供足够丰富的信息量，并保持自然流畅的叙述风格。 --- 《计算材料科学与先进结构设计》 内容提要 本书深入探讨了现代工程领域中计算方法与材料科学的交叉前沿。它不仅仅是一本关于理论推导的著作，更是一部将先进数值模拟技术应用于复杂材料行为预测与结构优化设计实践的综合指南。全书结构严谨，从微观尺度的原子模拟到宏观尺度的整体结构响应分析，构建了一个完整的理论与应用框架。 第一部分：计算模拟基础与材料本构理论 本部分奠定了全书的理论基石。首先，详细介绍了分子动力学（MD）模拟的基本原理，包括势函数的选择、集成算法（如Verlet算法）的应用，以及如何利用大规模并行计算平台实现高效模拟。重点阐述了如何通过MD模拟揭示材料在极端条件下的微观塑性、相变过程及缺陷演化机制。 随后，内容转向介观尺度的连续介质力学基础。详细阐述了梯度理论、相场模型在描述材料多尺度不连续性（如裂纹萌生与扩展、界面效应）中的优势。针对复杂工程材料，如复合材料、功能梯度材料，构建了非标准本构关系。这包括对粘弹性、粘塑性行为的精确刻画，以及如何将实验数据融入计算模型中进行参数辨识和修正，确保模型的物理现实性。 第二部分：有限元方法在结构分析中的深化应用 本部分专注于结构工程领域的核心工具——有限元方法（FEM）的深化应用。不同于基础教程，本书侧重于解决高难度工程问题所需的先进单元技术和求解策略。 探讨了高阶有限元、扩展有限元（XFEM）在处理复杂几何和裂纹尖端奇异性问题中的应用。特别是，详细分析了XFEM如何克服传统FEM在网格重划分上的限制，实现对裂纹路径的自适应追踪。 在非线性分析方面，本书详尽介绍了接触算法、大变形问题中的几何非线性处理（如更新的拉格朗日描述），以及材料非线性（如金属塑性、超弹性）的数值实现细节。书中包含了求解器收敛性分析，探讨了如何选择合适的线性求解器（迭代法与直接法）以应对大规模稀疏矩阵的挑战。 此外，专门开辟章节讨论了多物理场耦合问题，例如热-力耦合、电磁-力耦合对材料性能的影响。通过具体的案例分析，展示了如何建立统一的控制方程组，并采用分区法或整体法进行数值求解，这对设计智能材料和传感器至关重要。 第三部分：结构优化与可靠性评估 结构设计不再是简单的强度校核，而是需要在满足性能约束的前提下寻求最优解。本部分聚焦于将计算模型转化为设计工具。 详细介绍了拓扑优化、形状优化和尺寸优化的数学原理和算法。重点阐述了密度法（SIMP）、水平集方法在生成满足制造约束的轻量化结构方面的应用。书中提供了优化迭代过程中的灵敏度分析方法，包括伴随方程法的推导与应用，以高效计算目标函数对设计变量的梯度。 可靠性分析部分，引入了概率和不确定性量化（UQ）方法。系统介绍了随机有限元法（RFEM），如何处理材料参数、载荷条件中的随机性。通过蒙特卡洛模拟、渐近拉丁超立方抽样（ALHS）等方法，评估结构在不确定环境下的失效概率，从而实现基于可靠性指标的结构设计。 第四部分：先进制造工艺的逆向工程与模拟 随着增材制造（3D打印）技术的兴起，材料的制造过程本身成为影响最终性能的关键因素。本书将计算模拟延伸到工艺过程本身。 针对激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属增材制造过程，详细分析了热-力耦合模型在预测残余应力、几何变形和微观组织演化中的作用。书中提供了如何利用有限元模型反演优化激光扫描路径和工艺参数的策略，以减轻打印件的翘曲和内部缺陷。 此外，还探讨了铸造、锻造等传统制造工艺中的缺陷预测，如孔隙形成、晶粒生长模拟，为工艺优化提供了理论指导。 适用对象 本书面向机械工程、土木工程、航空航天工程、材料科学等领域的高年级本科生、研究生、以及从事工程研发和数值模拟的专业工程师和研究人员。读者应具备扎实的固体力学和数值分析基础。 ---

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与其他同类教材相比，这本书的风格显得更为“务实派”，它似乎更倾向于确保读者能够真正将所学知识投入到实际工程设计中去。我最欣赏的一点是，它在涉及复杂理论的讲解之后，总会提供一个“工程化应用建议”的小节。比如，在讲解湍流边界层计算时，它不会停留在理论公式的展示，而是会明确指出在有限计算资源下，应该优先考虑哪种近似模型，以及不同模型参数对最终设计结果的影响。这种“从理论到工具箱”的转化效率非常高。对于正在准备专业资格考试或者刚刚踏入设计院的工程师来说，这本书提供的操作性指导价值是无可替代的。它教会了我如何带着工程限制去思考物理问题，而不是单纯地追求理论上的完美解。这种平衡感，是衡量一本优秀工程教材的关键标准，而这本书无疑做到了这一点。

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作为一本深度学习的参考书，它给我的感觉是“厚重”且“全面”，但这种厚重并非指晦涩难懂，而是指其内容的覆盖范围和理论深度让人印象深刻。它没有满足于停留在经典的欧拉方程或纳维-斯托克斯方程的简单应用层面，而是大篇幅地探讨了湍流模型、可压缩流动的特性，甚至触及了一些前沿的数值模拟方法的基础概念。我个人特别关注关于相似理论和量纲分析的部分，这本书的处理方式非常系统，从最原始的Π定理开始，层层递进地解释了如何从复杂的物理系统抽象出关键的无量纲参数，这对后续进行风洞实验或者CFD（计算流体力学）建模至关重要。它像一位严谨的导师，不给你现成的答案，而是教会你如何提炼问题、如何构建模型，这种思维训练远比单纯的知识灌输要宝贵得多。如果说市面上大部分入门书籍是在教你“怎么做”，这本书则是在教你“为什么这么做，以及有没有更好的方法”。

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我发现这本书在处理一些经典理论的“历史沿革”和“争议焦点”时，展现出了难得一见的洞察力。例如，在介绍伯努利方程的应用边界时，作者并没有草草了事，而是详细对比了理想流体假设与实际粘性流体中动量守恒的差异，甚至引用了几位早期流体力学先驱的观点和争论。这种处理方式极大地丰富了阅读体验，它不再是一本单纯的技术手册，更像是一部流体力学思想的发展史。通过这种方式，我得以理解为什么某些看似简单的公式在特定工况下会失效，从而避免了实际工程中的误判。此外，它对实验数据的引用也十分考究，图表往往会标注出实验的原始出处和测量误差范围，这体现了作者对科学严谨性的极致追求。每次读完一个章节，我总有一种感觉，仿佛不仅仅是掌握了一套计算方法，更是对流体运动规律的本质有了更深一层的敬畏。

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这本书的排版和图表质量，必须点个赞。在浩如烟海的专业教材中，很多时候图示模糊不清，或者文字挤在一起，读起来眼睛非常累。然而，这本教材在图示的清晰度和信息密度之间找到了一个绝妙的平衡点。那些复杂的流动结构图、速度矢量场分布图，甚至是截面分析图，都处理得极为精细，关键的参数和边界条件标注得一清二楚。我记得有一次在研究边界层分离的现象时，书上那张三维的流线图，简直是教科书级别的演示，一下子就让我明白了为什么在某些情况下阻力会急剧增大。另外，章节末尾的习题设计也十分巧妙，它不是那种单纯套用公式的简单练习，很多题目都设置了情景化的陷阱，要求读者深入理解背后的物理机制，而不是死记硬背公式的形式。我花了大量时间在解决那些涉及非定常流动的题目上，过程虽然曲折，但每解开一个，都感觉自己对流体力学的理解又提升了一个层次，那种成就感是其他轻松阅读的材料无法比拟的。

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这本书的封面设计得相当有力量感，那种深邃的蓝色调和粗犷的字体，一下子就抓住了我的眼球。我是一个刚刚接触这个领域的学生，拿到这本书的时候，说实话，心里还是有点打鼓的。不过，翻开第一章，那种扑面而来的扎实感就让人踏实了许多。作者的叙述方式非常注重逻辑的严谨性，从最基础的流体性质讲起，每一步的推导都像是搭积木一样，环环相扣，让你想跳过都难，因为一旦跳过，后面的内容可能就理解不了了。我特别欣赏它在介绍基本概念时，总会穿插一些经典的工程实例，比如水泵的工作原理、管道中的压力损失计算等等，这让那些抽象的数学公式瞬间变得“活”了起来，不再是冷冰冰的符号堆砌。对于我这种需要将理论与实践紧密结合的学习者来说，这种教学方法简直是福音。当然，初期阅读的挑战在于，它对基础物理和微积分的要求是实打实的，如果你对这些工具不熟悉，可能需要多花一些时间在回顾基础知识上，但相信我，这份投入绝对是值得的，因为一旦跨过这个门槛，你会发现整个流体世界的宏伟蓝图正在徐徐展开。

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