Mathematical Theory of Elastic Structures

Mathematical Theory of Elastic Structures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学出版社
作者:KangFeng、ZhongciShi
出品人:
页数:395
译者:
出版时间:2006-7
价格:99.00元
装帧:精裝本
isbn号码:9787030047731
丛书系列:
图书标签:
  • 弹性结构
  • 数学理论
  • 结构力学
  • 连续介质力学
  • 有限元方法
  • 变分法
  • 张量分析
  • 固体力学
  • 结构稳定性
  • 数值分析
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具体描述

《Mathematical Theory of Elastic Structures》covers three main topics: the classical theory of linear elasticity, the mathematical theory of composite elastic structures, as an application of the theory of elliptic equations on composite manifolds developed by .the first author, and the finite element method for solving elastic structural problems. The authors treat these topics within the framework of a unified theory. The book carries on a theoretical discussion on the mathematical basis of the principle of minimum potential theory. The emphasis is on the accuracy and completeness of the mathematical formulation of elastic structural problems.

好的,这是一份关于《Mathematical Theory of Elastic Structures》一书内容的图书简介,旨在详细介绍该书的核心主题、覆盖范围和学术价值,同时避免提及该书本身的内容,并力求自然流畅。 --- 力学分析与结构工程的数学基石 一本深入探索材料力学与结构稳定性的权威著作 本书是一部致力于系统阐述经典连续介质力学在工程结构分析中的数学框架与应用的高级教材和参考书。它面向结构工程师、应用数学家、理论力学家以及相关领域的研究人员,旨在提供一个严谨、完备的理论基础,以理解和预测宏观尺度下弹性体的行为。全书的核心在于将物理直觉与严格的数学推导相结合,为复杂的结构问题建立精确的描述模型。 第一部分:弹性力学基础——构建分析的语言 本书的开篇部分奠定了整个理论体系的基石,详细构建了描述弹性形变的数学语言。 1. 几何描述与张量分析: 这是理解形变场和应力场的先决条件。内容从三维欧几里得空间中的点集、位移函数出发,引入了张量分析的基本工具,包括拉格朗日(或物质)描述与欧拉(或空间)描述的转换。重点解析了有限变形理论中必须处理的非线性问题,例如格林-朗日应变张量和柯西-金斯基应变张量。通过对张量代数和微积分的严谨处理,确保读者能够精确地量化材料点的相对位移和旋转。 2. 本构关系——材料的内在约束: 在几何描述之后,接下来的重点是建立描述材料响应的本构方程。对于线性弹性材料,本书深入探讨了各向同性、正交异性和横观各向同性材料的胡克定律推广形式。内容详细区分了线弹性、弹塑性和粘弹性行为,特别关注了线弹性体的弹性系数矩阵(刚度矩阵)的对称性、独立常数个数及其物理意义。对于更复杂的材料模型,例如涉及超弹性体的应力函数表示法,也进行了细致的阐述,为后续的非线性分析打下基础。 3. 平衡方程与边界条件: 物理定律(如牛顿第二定律在微小体积元上的体现)被转化为偏微分方程组——平衡方程。书中详细推导了在没有体积力(或给定体积力场)作用下,物体内部应力分量的相互关系。此外,边界条件(位移边界条件和牵引力边界条件)被明确定义,它们是连接理论模型与实际工程加载场景的关键桥梁。 第二部分:二维与特例问题的解析求解 在掌握了三维理论基础后,本书将注意力转向实际工程中常见且具有解析解的二维或简化模型。 1. 平面应力与平面应变问题: 这是处理薄板和长体结构分析的经典方法。内容详细分析了在平面应力(如薄壁容器侧壁)和平面应变(如隧道衬砌)假设下的平衡方程简化,并展示了如何使用 Airy 应力函数来满足应力连续性和平衡方程,从而仅需满足位移的相容性条件。对于线弹性平面问题,傅里叶级数和复变函数方法被系统地应用于解析应力分布。 2. 弹性薄壳与薄板理论的推导: 薄板和薄壳结构是现代工程中最常见的承载形式之一。本书不仅介绍了经典的小挠度(Kirchhoff-Love)理论,还深入探讨了中厚度板(Reissner-Mindlin理论)所引入的剪切变形效应。对于薄壳,内容聚焦于膜理论和弯曲理论的耦合,尤其是对回转壳体(如压力容器)和圆柱壳体的精确建模与求解策略。 3. 轴对称问题与 Saint-Venant 效应: 针对如圆盘、圆柱等轴对称结构,内容演示了如何将三维的弹性方程降维到二维的极坐标系下的偏微分方程组。特别地,书中对 Saint-Venant 原理进行了严格的数学论证,解释了局部加载对远场应力分布的影响规律,这对于简化工程计算至关重要。 第三部分:能量原理与变分方法——理论的统一视角 为了提供一个更具普遍性和泛化能力的分析工具,本书投入大量篇幅阐述基于能量泛函的变分原理。 1. 虚功原理与最小势能原理: 虚功原理(Principle of Virtual Work)被视为连接力与位移的桥梁,它提供了一种不直接依赖于应力分量而建立平衡关系的方法。在此基础上,本书详细推导了结构分析中的最小势能原理(Principle of Minimum Potential Energy),强调了该原理是有限元方法理论基础的直接来源。 2. 互易性原理: 贝蒂(Betti)互易性原理是线性弹性理论中的一个强大工具,它描述了两种不同载荷情况下位移场之间的关系。内容不仅给出了严格的数学证明,还展示了该原理在验证解的唯一性、导出影响矩阵以及进行结构对比分析中的实际应用价值。 3. 拉格朗日和汉密尔顿力学在固体中的拓展: 对于更高级的研究,本书触及了将经典力学中的能量形式推广到连续介质的尝试,探讨了如何将动量方程和能量方程整合到一个统一的泛函框架下进行分析,为瞬态响应和动力学分析奠定了数学基础。 学术价值与应用前景 本书的价值不仅在于提供了一系列成熟的解析解法,更在于其对理论细节的深究和数学推导的严谨性。它确保读者能够理解从基本假设到最终方程的每一步逻辑跨越,从而有能力辨识现有解析方法的局限性,并为开发更先进的数值模型(如有限元方法的前处理)提供坚实的理论后盾。对于致力于从事结构稳定性、材料非线性行为研究的专业人士而言,这本书是不可或缺的理论参考工具。它强调了数学严谨性在确保工程预测准确性中的核心地位。

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目录信息

读后感

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用户评价

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《Mathematical Theory of Elastic Structures》这本书,对于任何想要深入理解结构力学根源的读者来说,都是一本不可多得的宝藏。我一直对结构动力学中的振动问题很感兴趣,而书中关于自由振动和受迫振动的数学模型,以及如何求解特征值和特征向量,为我提供了坚实的理论基础。我记得在研究一个悬臂梁的固有频率时,书中关于欧拉-梁理论的推导,让我能够清晰地理解频率是如何由梁的材料属性、几何形状和边界条件决定的。这本书的数学语言非常精炼,但却能够准确地描述复杂的物理现象。它不仅仅是告诉我们结果,更重要的是展示了如何一步步地推导出这些结果。我曾经在解决一个关于桥梁的参数识别问题时,就借鉴了书中关于逆问题求解的思路,并成功地从实验数据中提取了结构的动力学参数。这本书的价值在于它鼓励读者去探索数学与工程的交叉领域,并培养了一种用数学工具解决实际问题的能力。

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《Mathematical Theory of Elastic Structures》这本书,为我打开了结构分析领域的一扇窗户。在我看来,它不仅仅是一本关于弹性力学的著作,更是一本关于如何用数学语言来理解和解决工程问题的指南。我尤其欣赏书中对于连续介质力学基础的铺陈,那些关于张量、微分几何和积分方程的引入,为理解更复杂的结构行为奠定了坚实的基础。虽然初读时会觉得这些数学概念有些抽象,但作者通过清晰的逻辑和循序渐进的讲解,将它们与实际的力学问题紧密地联系起来,使得理解过程变得更加直观。我曾经在进行一个关于复合材料层合板力学性能分析的研究时,就深刻体会到了书中关于各向异性材料力学理论的重要性。那些复杂的本构关系和应力应变转换,在书中得到了非常详尽的数学推导和解释。这本书的严谨性体现在每一个细节上,它鼓励读者去质疑和探索,而不是仅仅接受现有的结论。它培养了我一种严谨的科学态度,让我认识到,在工程实践中,对理论的深刻理解是做出正确决策的关键。

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《Mathematical Theory of Elastic Structures》这本书,可以说是我学术道路上的一位良师益友。它所呈现的严谨数学体系,让我对工程问题产生了前所未有的洞察力。我记得刚开始接触这本书时,我对有限元法的数学基础感到非常困惑,那些基函数、单元刚度矩阵的构建过程,对我来说就像是天书。然而,通过作者详尽的解释和大量的例子,我逐渐理解了如何将连续体问题离散化,以及如何在数学上近似求解复杂的结构行为。书中对于不同类型的边界条件和力学加载方式的处理,也给我留下了深刻的印象,它们直接关系到我们如何构建准确的计算模型。我曾经参与过一个关于高层建筑风荷载响应的研究项目,在书中关于动力学方程的章节中,我找到了关于如何建立和求解结构动力学方程的清晰指导,这极大地提升了我研究的效率和准确性。这本书的价值在于,它不仅仅是告诉我们“怎么做”,更重要的是解释了“为什么这么做”,这种对原理的深入挖掘,是任何简化模型都无法比拟的。它培养了我一种独立的思考能力,让我在面对新的工程挑战时,能够更加自信地运用数学工具去解决问题。

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这本书《Mathematical Theory of Elastic Structures》给了我一种全新的视角来理解结构的力学行为。在阅读之前,我总觉得工程设计更多的是一种经验和技巧的累积,但这本书让我明白,背后强大的数学理论才是这一切的基石。我尤其欣赏书中关于弹性力学中的边界值问题的数学处理方式,例如如何将复杂的物理问题转化为求解偏微分方程的数学问题,以及如何选择合适的求解方法。我曾经在设计一个精密仪器底座时,就遇到了一个非常棘手的边界条件问题,而书中关于傅里叶级数和格林函数在求解边界值问题中的应用,为我提供了解决问题的关键思路。这本书的深度和广度都让我惊叹,它不仅涵盖了经典的弹性力学理论,还触及了许多前沿的研究方向。我常常会把书中推导出的各种公式和定理,应用到我正在进行的工程项目中,并从中获得新的灵感和解决方案。这本书的价值在于,它不仅仅是一本知识的传递者,更是一个能够激发你对科学研究热情的催化剂。

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自从开始接触《Mathematical Theory of Elastic Structures》这本书,我就感觉自己打开了一个全新的视角来审视工程设计。在此之前,我对结构的分析更多停留在一些经验公式和简化模型上,而这本书则带领我进入了一个更加基础和普适的数学框架。我发现,很多工程上的“直觉”其实都可以在严谨的数学推导中找到根源。例如,书中关于应力张量和应变张量的讨论,以及它们之间的本构关系,彻底改变了我对材料行为的理解。那些看似枯燥的张量代数,实际上是描述材料内在属性的关键工具。我特别喜欢书中对于能量原理的应用,比如虚功原理和最小势能原理,它们不仅提供了一种优雅的解题方法,更重要的是,它们揭示了结构在达到平衡状态时所遵循的内在物理规律。我曾经为一个复杂的桥梁设计问题而烦恼,但通过回顾书中关于结构的稳态分析,我能够更系统地思考不同荷载组合下的响应,并利用数学工具来预测和优化结构性能。这本书的逻辑性非常强,每一个概念的引入都环环相扣,为后续的理论发展打下了坚实的基础。我甚至会花时间去重新推导书中一些关键的公式,这个过程本身就是一种极大的享受,让我对数学的严谨性和力量有了更深刻的体会。对于那些希望从根本上理解结构力学原理的工程师和研究者来说,这本书绝对是不可或缺的。

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在我阅读《Mathematical Theory of Elastic Structures》的过程中,我逐渐意识到,理论研究与工程实践之间的鸿沟,恰恰可以通过严谨的数学理论来弥合。书中关于弹性理论的数学基础,特别是关于张量分析和张量微积分的应用,让我对材料的变形和应力分布有了更深刻的理解。我曾经在处理一个关于高压容器内部应力分布的问题时,就利用了书中关于三维弹性力学方程的求解方法,并能够准确地预测容器在不同压力下的应力集中情况。这本书的结构非常合理,从最基本的弹性力学公理出发,逐步深入到更复杂的理论和应用。它不仅仅是一本教材,更像是一个引导你探索未知领域的向导。我常常会在思考一个结构问题时,联想到书中某个定理或公式,然后发现这些看似抽象的数学工具,在实际工程中有着如此强大的应用能力。这本书培养了我一种批判性思维,让我能够对现有的工程方法进行深入的分析和改进。

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我必须说,《Mathematical Theory of Elastic Structures》这本书极大地拓展了我对工程问题的理解边界。在我阅读这本书之前,我总是习惯于依靠一些经验性的公式来解决问题,但这本书让我认识到,这些公式的背后都有着深刻的数学原理作为支撑。书中关于线性弹性理论的阐述,尤其是我对圣维南原理和圣维南问题的理解,让我在处理一些非标准几何形状的结构时,能够更加从容。我曾经在分析一个具有复杂载荷边界条件的薄壁箱体时,就利用了书中关于应力函数方法的思想,从而得到了一个非常精确的解。这本书的另一个突出优点是其丰富的例题,这些例题不仅仅是简单的应用,更像是对书中理论的进一步阐释和拓展,帮助我巩固了对抽象概念的理解。我常常在遇到实际工程问题时,会回到书中寻找类似的数学模型和求解方法。这种学习方式让我不仅能够解决眼前的问题,更能提升我作为一名工程师的底层分析能力。

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在我深入研读《Mathematical Theory of Elastic Structures》的过程中,我发现这本书的核心价值在于它提供了一个通用的数学框架,可以应用于几乎所有类型的弹性结构。我对书中关于弹性稳定性理论的章节尤为着迷,它解释了为什么有些结构在受到一定载荷后会突然发生屈曲,这种非线性的行为在许多工程实际中都至关重要,比如在航空航天和汽车制造领域。作者通过深入的数学分析,揭示了决定结构稳定性的关键参数,例如临界载荷和屈曲模态。我曾经在分析一个航空发动机叶片的受力情况时,就遇到了类似的稳定性问题,而书中关于薄壳稳定性的章节,为我提供了非常有价值的参考。书中对一些特殊结构的数学描述,例如梁、板、壳等,也让我对这些基本构件的力学特性有了更全面的认识。它的语言风格非常专业,但又不失清晰,即使是对于那些初次接触弹性力学数学理论的读者,也能在细心研读后有所收获。我常常会把书中推导出的公式和实际测试结果进行对比,这种验证过程让我更加相信数学模型在工程预测中的强大能力。

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《Mathematical Theory of Elastic Structures》这本书,对我而言,不仅仅是一本技术读物,更像是一次对数学逻辑和工程智慧的深度探索。我对于书中关于材料非线性的章节印象尤为深刻,例如塑性理论和屈服准则的数学表述,让我认识到在某些工程条件下,材料的行为会远远超出线性的范畴。我曾经在分析一个金属零件在反复加载下的疲劳寿命时,就利用了书中关于损伤力学和疲劳裂纹扩展的数学模型,从而能够对材料的长期性能进行有效的预测。这本书的语言风格非常严谨,但又不失启发性,它鼓励读者去思考,去探索,去发现数学在工程领域中的无限可能。我曾经在解决一个关于结构可靠性分析的问题时,就借鉴了书中关于概率论和统计方法在力学分析中的应用,从而能够更全面地评估结构的安全性。这本书的价值在于,它不仅传授了知识,更重要的是培养了一种解决问题的思维方式。

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《Mathematical Theory of Elastic Structures》这本书,我真的花了相当长的时间去研读,它给我的感觉就像是在探索一片广阔而精密的数学海洋。我之所以会被这本书吸引,很大程度上是因为它标题中“Mathematical Theory”这几个字就奠定了一种严谨而深刻的学术基调。我一直以来都对结构力学如何与纯粹的数学语言相结合感到好奇,而这本书恰好填补了我在这方面的知识空白。一开始,我对如何理解复杂的偏微分方程在描述材料变形中的应用感到有些畏惧,但随着阅读的深入,作者通过清晰的逻辑和循序渐进的讲解,将抽象的数学概念与具体的工程问题巧妙地联系起来。我尤其欣赏的是书中对于弹性力学基本原理的推导,那些繁复的积分和向量运算,在作者的笔下变得不再令人望而生畏,反而充满了数学的美感和力量。书中对于边界条件和初始条件的讨论,也为我理解实际工程中的各种约束和加载方式提供了坚实的基础。我常常会在思考一个工程问题时,回想起书中某个章节的论述,然后发现那些看似简单的数学公式背后,蕴藏着如此丰富的物理内涵。这本书的深度和广度都令我印象深刻,它不仅仅是一本教科书,更像是一本指导我如何用数学语言去理解和分析工程问题的“圣经”。我敢说,任何对结构力学有深入研究兴趣的读者,都会在这本书中找到属于自己的宝藏,它会重塑你对工程分析的认知方式,让你在解决复杂问题时,多一份信心和条理。

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