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出版者:石油工业出版社

作者:杨树人

出品人:

页数:233

译者:

出版时间:2008-3

价格:22.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502154776

丛书系列:

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材料力学：弹性体与塑性体的行为探究 本书旨在深入剖析材料在各种外力作用下的内在响应，聚焦于弹性体和塑性体的力学行为。我们将从基本概念出发，逐步构建起理解材料宏观性能与微观结构之间联系的理论框架。 第一篇：弹性力学基础 本篇将奠定弹性体行为分析的基石。 第一章：应力与应变 应力的概念： 引入应力这一描述材料内部受力状态的物理量。我们将区分正应力（垂直于截面的力）和剪应力（平行于截面的力），并探讨它们在连续介质模型中的张量表示。通过实例，如拉伸杆、剪切面，直观理解不同类型应力的产生与分布。 应变的描述： 介绍应变的概念，它量化了材料在外力作用下的变形程度。我们区分了线应变（长度变化比例）和剪应变（角度变化），并讲解了它们在二维和三维空间中的几何解释。重点讨论了小变形假设在工程分析中的意义。 应力-应变关系： 这是弹性力学的核心。我们将详细阐述胡克定律（Hooke's Law），它描述了线弹性材料中应力和应变之间的线性关系。引入杨氏模量（Young's Modulus）、泊松比（Poisson's Ratio）和剪切模量（Shear Modulus）等重要的材料常数，并分析它们如何表征材料的刚度和变形特性。我们将探讨各向同性材料的应力-应变张量关系，并提及非各向同性材料的复杂性。 应力张量与应变张量： 深入介绍应力张量和应变张量的数学形式，以及它们在直角坐标系下的分量表示。讲解主应力（Principal Stresses）和主应变（Principal Strains）的概念，以及它们在确定材料最危险受力状态中的重要性。通过莫尔圆（Mohr's Circle）等工具，可视化应力状态的转换。 边界条件： 讨论在求解弹性力学问题时必须考虑的边界条件，包括力边界条件（作用在物体表面的外力）和位移边界条件（物体表面的已知位移）。理解边界条件对于唯一确定问题解的关键作用。 第二章：能量原理 能量方法为解决复杂弹性力学问题提供了高效的途径，避免了直接求解复杂的微分方程。 虚功原理（Principle of Virtual Work）： 详细阐述虚功原理，它指出在外力作用下，物体处于平衡状态的充要条件是：任意虚位移所作的虚功等于外力所作的虚功。我们将区分外力虚功和内力虚功，并通过具体算例演示其应用，例如求梁的挠度、杆件的轴向变形等。 虚力原理（Principle of Virtual Forces）： 介绍虚力原理，它是虚功原理的对偶形式，适用于位移边界条件已知的情况。 弹性势能（Strain Energy）： 定义材料在弹性变形过程中储存的能量，即弹性势能。推导单位体积的应变能密度公式，并将其与应力、应变联系起来。 卡氏第二定理（Castigliano's Second Theorem）： 阐述卡氏第二定理，该定理指出，在弹性范围内，结构中某一点的力（或力偶）对应该力（或力偶）作用方向的位移（或转角）等于该力（或力偶）作用下结构总应变能对该力（或力偶）的偏导数。演示其在计算结构位移时的便捷性。 最小势能原理（Principle of Minimum Potential Energy）： 介绍最小势能原理，即弹性系统在平衡状态下，其总势能（弹性势能与外力势能之和）最小。此原理为有限元分析等数值方法提供了理论基础。 第三章：板壳理论基础 本章将介绍分析薄板和薄壳结构受力行为的基本理论。 薄板理论（Plate Theory）： 引入薄板弯曲的基本假设，如Kirchhoff假设。推导薄板弯曲的控制方程，如泊松方程和双调和方程。介绍挠度、弯矩和剪力等基本概念，并给出一些经典算例，如矩形薄板的受弯分析。 薄壳理论（Shell Theory）： 介绍薄壳的分类（柱壳、球壳等）和受力特点。阐述薄壳的内力（轴力、剪力和弯矩）和位移的相互关系。讨论常见的薄壳分析方法，如Membrane Theory和Bending Theory。 应用与实例： 结合实际工程案例，如压力容器、桥梁面板、航空航天结构等，展示板壳理论的应用。 第二篇：塑性力学入门 本篇将超越弹性极限，探讨材料在宏观塑性变形区域的行为。 第四章：塑性变形的微观机制 晶体结构与位错： 介绍金属晶体结构的基本类型（如面心立方、体心立方、密排六方）。深入讲解位错（Dislocations）的概念，包括刃位错和螺位错，以及它们在晶体滑移过程中的作用。理解位错的产生、运动和交互如何导致宏观塑性变形。 滑移与孪晶： 详细描述晶体内的滑移（Slip）过程，包括滑移方向和滑移面。介绍滑移系的激活条件。同时，讲解孪晶（Twinning）作为另一种塑性变形机制，尤其是在某些晶体结构（如体心立方）中的重要性。 加工硬化： 解释加工硬化（Work Hardening）现象，即材料在塑性变形过程中，其屈服强度和硬度随变形量的增加而增大的现象。讨论位错密度增加、位错缠结以及位错-晶界交互等微观机制。 动态应变时效： 介绍动态应变时效（Dynamic Strain Aging）现象，它可能导致材料在特定温度和应变率下出现应力-应变曲线中的“锯齿”现象，并影响材料的韧性。 第五章：塑性本构关系 屈服准则（Yield Criteria）： 引入屈服面的概念，它描述了材料开始发生塑性变形的应力状态。重点介绍常用的屈服准则，如冯·米塞斯屈服准则（Von Mises Yield Criterion）和特雷斯卡屈服准则（Tresca Yield Criterion），并讨论它们在单轴和多轴应力状态下的适用性。 流动法则（Flow Rule）： 解释塑性变形过程中应力与塑性应变增量之间的关系，即流动法则。介绍偏应力张量和塑性应变率张量之间的关系。 塑性势理论： 结合屈服准则和流动法则，建立塑性本构关系。阐述塑性势函数（Plastic Potential Function）在描述塑性流动方向中的作用。 强化模型（Hardening Models）： 介绍不同的强化模型，以描述材料在塑性变形过程中的屈服面演化。包括等向强化（Isotropic Hardening）、随动强化（Kinematic Hardening）以及混合强化模型。 塑性应力-应变曲线： 分析材料在加载和卸载过程中的应力-应变行为，特别是卸载时弹性恢复和残余变形的特点。 第六章：塑性稳定性与断裂 屈曲（Buckling）： 讨论细长杆件在外力作用下发生的失稳现象，即屈曲。介绍欧拉临界力（Euler Critical Load）的计算。分析板壳结构在压缩载荷作用下的屈曲行为。 应变集中与应力奇异点： 分析在几何突变处（如孔洞、缺口）发生的应变集中现象，并讨论应力奇异点的存在。 断裂力学基础（Fracture Mechanics）： 引入断裂力学的基本概念，如裂纹尖端的应力强度因子（Stress Intensity Factor, K）。介绍断裂韧性（Fracture Toughness, KIC）作为材料抗裂纹扩展的能力。 断裂类型： 区分不同的断裂模式，如脆性断裂（Brittle Fracture）和韧性断裂（Ductile Fracture），并讨论其各自的特征和影响因素。 断裂判据： 介绍基于能量（如J积分）和基于应力强度因子等断裂判据，用于预测裂纹的萌生和扩展。 疲劳（Fatigue）： 简要介绍疲劳现象，即材料在循环载荷作用下，即使应力低于屈服强度，也可能发生断裂的现象。提及疲劳裂纹的萌生和扩展过程。 第三篇：工程应用与数值方法 本篇将连接理论与实践，展示如何将材料力学原理应用于实际工程问题，并介绍现代工程分析中常用的数值方法。 第七章：梁与轴的强度与刚度设计 梁的弯曲与剪切： 详细分析梁在各种载荷下的弯曲应力、剪应力以及挠度。介绍梁的挠曲线方程，并通过积分法和叠加法求解不同支承和载荷条件下的变形。 梁的强度设计： 根据材料的屈服强度和许用应力，进行梁的强度校核，确保梁在工作载荷下不会发生屈服或断裂。 梁的刚度设计： 根据材料的杨氏模量和梁的截面惯性矩，计算梁的挠度，并根据工程允许的挠度限制进行刚度校核。 轴的扭转： 分析圆形截面轴在扭矩作用下的剪应力分布和角度扭转。介绍轴的扭转刚度与强度设计。 组合截面与材料： 探讨由不同材料组合形成的梁或轴的力学行为，以及如何处理截面模量和惯性矩的计算。 第八章：连接件与复杂结构分析 螺纹连接与铆接： 分析螺栓、螺母、铆钉等连接件在受力时的应力状态，包括拉伸、剪切和挤压。进行连接件的强度设计。 焊接连接： 讨论不同类型焊接的力学特性，以及焊接接头的应力分布和强度评估。 应力集中分析： 强调在结构中的几何突变处（如孔洞、过渡圆角）进行应力集中分析的重要性，并介绍简化分析方法。 整体稳定性分析： 概述结构整体稳定性的概念，包括梁柱的屈曲、框架结构的整体失稳等。 第九章：有限元方法入门 有限元基本思想： 介绍将连续体离散化为有限个相互连接的单元（Element）的思想。 单元位移插值： 讲解如何通过节点位移来插值单元内部的位移分布，引入形状函数（Shape Function）的概念。 单元刚度矩阵： 推导单元的刚度矩阵，它描述了单元节点力与节点位移之间的关系。 整体刚度矩阵与方程组： 将所有单元的刚度矩阵组装成整体刚度矩阵，并与整体节点力向量相对应，形成求解节点位移的线性方程组。 边界条件施加与求解： 介绍如何在整体刚度方程组中施加位移和力的边界条件，并进行求解。 应力与应变计算： 根据计算出的节点位移，反算出单元内的应力和应变。 有限元软件应用概述： 简要介绍常用的有限元分析软件（如ANSYS, ABAQUS, COMSOL等）在工程中的应用，以及它们如何自动化有限元分析过程。 本书以严谨的学术态度，结合丰富的工程实例，力求为读者提供一个全面而深入的材料力学知识体系。无论您是希望打下坚实的理论基础，还是掌握解决实际工程问题的能力，本书都将是您宝贵的参考。

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这本书的语言风格非常独特，它没有采用那种高高在上、拒人于千里之外的学院派腔调，反而像是一位经验丰富的前辈在耳边细心指导。作者在解释一些抽象概念时，常常会使用生动的比喻和类比，将那些原本难以捉摸的物理现象具象化。例如，在阐述伯努利方程的物理意义时，它引用了水管中流速变化导致压强差异的日常现象，让人茅塞顿开。虽然内容深度足够，但其表达却保持着一种令人舒适的流畅性，很少出现晦涩难懂的“黑话”。即便是涉及到高阶的数学工具，作者也总会先给出直观的物理图像，再逐步引入数学表达，有效地降低了读者的心理门槛。这种既有深度又兼顾温度的文字，让学习过程中的挫败感大大降低，保持了持续探索的动力。

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这本书的装帧设计实在是让人眼前一亮，封面采用了一种沉稳的深蓝色调，搭配着烫金的字体，显得既专业又不失典雅。内页的纸张质地也非常考究，触感细腻，即便是长时间阅读也不会觉得刺眼。我特别喜欢它排版上的用心之处，那些复杂的公式和图表被清晰地布局在页面上，留白恰到好处，让人在面对海量信息时，视觉上不会感到拥挤和疲惫。特别是那些需要仔细推敲的理论推导过程，作者用了不同的字体粗细和缩进格式来区分关键步骤和辅助说明，使得逻辑脉络异常清晰，即便是初次接触这个领域的人，也能大致跟上思路。翻阅的过程中，我能感受到出版方在细节上的追求，这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的艺术品。这种对细节的极致关注，极大地提升了阅读的愉悦感和学习效率。这种内外兼修的质感，让人觉得手捧的不是一堆纸张，而是一份沉甸甸的知识宝藏。

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这本书在对历史发展脉络的梳理上也做得相当出色。在介绍某些关键性理论的由来时，作者没有生硬地抛出结论，而是巧妙地回顾了该理论是如何在科学史的长河中被一代代学者修正、完善并最终确立的。比如，当谈到经典的速度势理论和涡量理论时，书中会穿插介绍欧拉、斯托克斯等先驱们当时的实验条件和认知局限，以及他们为了解决特定问题所做的创新性尝试。这种“追本溯源”的叙事方式，极大地丰富了我们对这些理论的理解层次，让我们明白这些公式并非凭空出现，而是人类智慧与不懈探索的结晶。它不仅仅教会了我“是什么”和“怎么做”，更教会了我“为什么是这样”。这种对科学精神的弘扬，使得阅读体验变得更有厚度和人文关怀。

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我最近在准备一个跨学科的项目，需要快速掌握一些基础的计算方法和模型假设。这本书的内容覆盖面广得惊人，从最基础的流体静力学原理，到复杂的湍流模型和边界层理论，都有深入浅出的阐述。最让我惊喜的是，它并没有仅仅停留在理论的层面，而是穿插了大量贴近实际工程应用的案例分析。比如，在讲解管道流动损失时，书中不仅给出了经典的达西-威斯巴赫公式，还结合了不同材质管道的实际摩擦系数变化曲线，甚至讨论了阀门和弯头这些局部阻力的影响评估。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的编排方式，极大地增强了知识的实用性和可操作性。我感觉自己不是在背诵公式，而是在学习如何解决真实世界中的工程难题，这种沉浸式的学习体验是很多其他教材所不具备的。

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关于附录和补充材料的设计，这本书绝对是教科书级别的典范。我尤其欣赏它在书后提供的多个实用参考表格和计算方法汇总。很多专业书籍在这方面往往敷衍了事，但这里，从各种流体物性参数表，到不同雷诺数下的阻力系数图谱，再到常用的无量纲数计算公式速查，都组织得井井有条，并且标注了数据的来源和适用范围。这对于日常工作中的快速查阅和验证是极其宝贵的资源。我不用费力去翻阅好几本标准手册，只需要翻到书的后半部分，就能找到我需要的核心数据。这种对实用性的极致考量，体现了作者和编者对读者群体的深刻理解——他们知道我们不仅需要学习，更需要高效地应用知识。这部分内容使得这本书从一本学习读物，升级成为了一本不可或缺的案头参考手册。

评分☆☆☆☆☆

据说这一册是所有流体力学版本里难度排名倒数的教材之一，冒着得罪天下人的风险给了五星，实在要归功小刚老师。在他去美国学习前能教完我们这一班，的确是我们幸运。不论课业成绩只论体悟的话，流体力学真要算上大学时代学得最透彻的一门课（相对而言），小刚老师在讲台上深入浅出的讲解，真是极大推动了我认真去听。作为储运专业，流体力学的确是所有主干课程的基础学科，所有建立在输送理论上的设计都需要这门课业知识的支持。写到这儿未免煽情了，但确实满满谢意。

评分☆☆☆☆☆

“我要比上帝还懂流体”

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据说这一册是所有流体力学版本里难度排名倒数的教材之一，冒着得罪天下人的风险给了五星，实在要归功小刚老师。在他去美国学习前能教完我们这一班，的确是我们幸运。不论课业成绩只论体悟的话，流体力学真要算上大学时代学得最透彻的一门课（相对而言），小刚老师在讲台上深入浅出的讲解，真是极大推动了我认真去听。作为储运专业，流体力学的确是所有主干课程的基础学科，所有建立在输送理论上的设计都需要这门课业知识的支持。写到这儿未免煽情了，但确实满满谢意。

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