有限变形力学基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:陈至达

出品人:

页数:269

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:15.00元

装帧:

isbn号码:9787810701334

丛书系列:

图书标签:

• 有限元
• 力学
• 变形
• 固体力学
• 连续介质力学
• 数值方法
• 材料力学
• 结构力学
• 弹性力学
• 非线性力学

《有限变形力学基础》是一本深入探讨材料在承受大幅度形变时行为的著作。本书旨在为读者构建一个坚实的理论框架，使其能够理解和分析非线性材料的力学响应。 核心内容涵盖： 连续介质力学基础： 详细阐述了描述材料宏观行为所必需的几何和物理概念。这包括引入变形梯度张量、应变张量（如Green-Lagrange应变、Almansi应变）以及应力张量（如Cauchy应力、第一Piola-Kirchhoff应力、第二Piola-Kirchhoff应力）。我们将探索坐标变换、物质坐标系与空间坐标系之间的关系，以及如何在不同参考系下描述物质点的运动和变形。 本构关系与本构模型： 针对大变形条件下材料的本构行为，本书提供了详尽的分析。重点将放在建立应力与应变之间的非线性关系。我们将深入研究各种材料模型，例如： 弹性质点： 介绍超弹性材料的理论，包括Mooney-Rivlin模型、Ogden模型等，它们能有效地描述橡胶、软组织等材料在大变形下的恢复特性。 粘弹性材料： 探讨材料的粘性行为，即变形速率对材料响应的影响。我们将分析标准线性体、Kelvin-Voigt模型、Maxwell模型等，以及这些模型如何应用于描述高分子材料、沥青等。 塑性材料： 关注材料在超过屈服强度后发生的不可恢复变形。我们将介绍大变形塑性理论，包括形变硬化、屈服准则（如von Mises、Tresca）以及流变律的推广，并讨论其在金属材料成形等领域的应用。 损伤与断裂力学： 引入材料损伤的概念，即材料内部微观结构退化的累积过程，以及损伤如何影响材料的宏观力学性能，直至发生宏观断裂。 能量原理与变分方法： 介绍在有限变形分析中至关重要的能量原理，如虚功原理、最小势能原理等。这些原理是推导和求解复杂力学问题的强大工具，尤其是在数值方法（如有限元法）的应用中。本书将详细阐述如何在材料非线性的情况下运用这些能量方法。 数值方法与计算实践： 鉴于有限变形问题解析解的稀缺性，本书将重点介绍数值分析方法，特别是有限元方法（FEM）在大变形分析中的应用。我们将深入讲解： 几何非线性有限元： 如何在单元层面处理大变形引起的刚度矩阵的非线性化。 材料非线性有限元： 如何在材料本构模型非线性的情况下，通过迭代或增量方法求解。 稳定性分析： 探讨在大变形过程中可能出现的失稳现象，如屈曲，并介绍相关的数值分析方法。 算法实现： 提供实现这些数值方法的关键算法，如Newton-Raphson法及其变种，以及加载步的选取等。 应用与案例研究： 为了加深读者对理论知识的理解，本书还将穿插一系列实际应用案例。这些案例将覆盖工程领域的多个方面，例如： 航空航天工程： 结构在高速飞行或极端载荷下的变形分析，如柔性机翼、轮胎等。 生物医学工程： 软组织（如血管、肌肉、皮肤）的力学行为建模，用于医疗器械设计、手术规划等。 材料加工： 金属成形、聚合物挤出、橡胶硫化等过程的模拟。 土木工程： 大变形地基、隧道开挖、结构抗震分析等。 通过本书的学习，读者将能够： 建立完整的有限变形力学理论体系： 从最基本的连续介质力学概念出发，逐步深入到复杂的材料本构模型和数值求解方法。 掌握分析非线性材料行为的关键工具： 能够选择和应用合适的本构模型来描述不同材料的力学特性。 理解和运用数值方法解决实际工程问题： 具备使用有限元软件进行大变形分析的能力，并能解释和评估计算结果。 提升解决复杂工程挑战的专业能力： 为从事需要理解材料在大幅度变形下行为的工程领域（如高级材料设计、精密制造、生物力学研究等）打下坚实基础。 本书适合于机械工程、材料科学与工程、航空航天工程、土木工程、生物医学工程等相关专业的本科高年级学生、研究生以及从事相关研究和工程设计的专业人士。

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读完这本书，我感觉它更侧重于理论的阐述，而对于实际的应用和工程上的考量，提及得相对较少。书中花了大量的篇幅去讲解有限变形的数学描述，包括各种变形梯度、应力张量、应变张量以及它们的变换关系。这些理论内容固然重要，但对于希望将这些知识应用于解决实际工程问题的读者来说，可能会觉得有些“空中楼阁”。例如，在介绍不同材料的本构模型时，书中仅仅列举了几种常见的模型，但对于这些模型是如何在工程软件中实现的，或者在实际工程分析中需要注意哪些问题，都几乎没有涉及。我期待书中能有一些案例研究，展示如何运用有限变形力学的理论去分析一些典型的工程问题，比如大变形的金属塑性成形，或者橡胶材料的非线性力学行为。这样，理论知识与实际应用之间的联系就会更加紧密，也更能激发读者的学习兴趣。

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读完这本书，最大的感受是信息密度极高，但缺少清晰的脉络。作者似乎一股脑地将他所认为的“核心知识点”全部塞了进来，从应力张量、应变张量的定义，到本构方程的建立，再到边界条件的设定，几乎涵盖了有限变形力学的所有重要方面。然而，这种“全”却带来了“乱”的副作用。章节之间的衔接并不十分流畅，有时候感觉像是在阅读几篇独立的综述文章拼凑而成。我经常需要不断地回顾前面章节的内容，才能理解当前正在讲解的概念。而且，书中对于某些关键概念的引入，并没有给出足够的背景介绍，比如为什么需要引入“有限”变形的概念，它与微小变形力学有什么本质区别？这些基础性的追问，似乎被理所当然地带过了。我个人认为，一本好的教材，应该能引导读者一步步认识到问题的存在，然后自然而然地接受解决问题的工具。这本书在这方面做得不够，它更像是直接扔给你一套工具，然后告诉你怎么用，但并没有让你理解为什么需要这套工具。

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这本书，我读了一半，只能说，对我的期待来说，它远远不够。我一直以为“基础”这个词意味着可以循序渐进，从最简单的概念讲起，然后逐渐深入。但这本书开篇就涉及了张量分析，虽然我知道这在有限变形力学中是绕不开的工具，可作者的处理方式太过直接，缺乏足够的铺垫和解释。读起来像是在啃一篇高阶的学术论文，而不是一本入门读物。对于我这样背景相对薄弱的读者来说，每一步都走得磕磕绊绊，很多公式的推导过程，我都需要花费大量时间去查阅其他资料才能勉强理解。书中对物理意义的阐述也显得有些仓促，仅仅给出公式，然后就跳到下一部分，让我很难将抽象的数学语言与实际的物理现象联系起来。虽然我知道它在理论深度上可能很扎实，但就“基础”而言，它的门槛设置得太高了，让我一度怀疑自己是否选错了学习路径。希望作者能在后续的章节中，稍微放缓节奏，增加一些更直观的例子和更详细的物理意义解释，这样对于像我一样的初学者来说，会更加友好和有益。

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这本书给我的感觉，更像是一本为已经对连续介质力学有一定了解的研究生准备的参考书，而不是一本面向初学者的教材。作者在行文中 assume 读者具备扎实的数学功底，比如对微分几何、张量代数等概念都相当熟悉，并且能够熟练运用。书中对于一些基本概念的推导，往往只给出了关键步骤，省略了很多中间的计算过程，这对于希望深入理解推导细节的读者来说，是一个不小的挑战。我发现自己不得不频繁地停下来，自己动手将省略的步骤补全，这大大降低了阅读效率。另外，书中关于本构关系的部分，虽然列举了许多常见的本构模型，但对于它们各自的物理背景、适用范围以及模型参数的确定方法，讲解得相对简略。这使得读者在选择和应用本构模型时，可能会感到迷茫。我期望书中能有更多的篇幅来讨论这些方面，并提供一些具体的算例，来帮助读者更好地掌握这些理论。

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这本书的语言风格比较学术化，逻辑严谨，但对于我这种希望建立初步概念的读者来说，显得有些晦涩。作者在讲解过程中，大量使用了专业术语，并且很少对这些术语进行详细的解释，很多时候是直接引入，然后就期望读者能够理解。这让我感觉自己在与一位经验丰富的专家对话，而我却是一个刚踏入这个领域的新手，双方的知识背景存在巨大的鸿沟。我花了相当长的时间去查阅那些陌生的名词，这使得我的阅读过程变得断断续续，并且容易产生挫败感。而且，书中很少出现图示或者简化模型来辅助理解，很多复杂的公式和概念，都只是以文字和数学符号的形式呈现。我相信对于很多概念，如果能通过直观的图示或者简化的物理模型来解释，会更容易被读者接受。目前这种形式，让我在理解一些核心概念时，始终隔着一层纱。

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