Topics in Applied Continuum Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer-Verlag Wein

作者:J.L., Ziegler, F. Zeman

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1974

价格:$ 39.49

装帧:Perfect Paperback

isbn号码:9783211812600

丛书系列:

图书标签:

• Continuum Mechanics
• Applied Mechanics
• Solid Mechanics
• Fluid Mechanics
• Materials Science
• Engineering Mechanics
• Mathematical Physics
• Partial Differential Equations
• Biomechanics
• Heat Transfer

《力学之美：从微观到宏观的连续体之旅》 本书旨在带领读者踏上一段探索物质世界的奇妙旅程，从最基本的粒子运动规律，到宏观尺度下物质行为的震撼表现。我们将在本书中深入浅出地解析力学这座宏伟大厦的精妙之处，揭示其在理解和塑造我们周围世界中所扮演的关键角色。 第一章：物质的基石——微观世界的密码 我们将从原子和分子的层面开始，探究物质最基本的构成单元。本章将回顾经典物理学中的原子模型，并引入量子力学的革命性思想，解释电子的波粒二象性、能量的量子化以及原子轨道的概念。我们会探讨原子间相互作用力的本质，例如范德华力、氢键和共价键，理解它们如何决定了物质的聚集态（固、液、气）以及材料的微观结构。本章将介绍一些描述微观粒子行为的统计力学方法，如玻尔兹曼分布和能量均分定理，这些工具对于理解大量粒子系统的集体行为至关重要。通过对微观世界的深入剖析，我们将为后续宏观力学现象的理解奠定坚实的基础，如同绘制一幅精密的设计蓝图，勾勒出物质构成的内在逻辑。 第二章：连续介质的遐想——理想化的世界 本章将引入“连续介质”这一核心概念。我们将探讨为何在许多实际问题中，将物质视为连续的整体而非离散的粒子集合是如此有效和便捷。我们将详细阐述连续介质模型的假设，例如微元体法、各向同性与各向异性，以及这些假设在不同材料特性下的适用性。本章将着重介绍描述连续介质运动的基本方程，如质量守恒方程（连续性方程）、动量守恒方程（纳维-斯托克斯方程在特定简化情况下的形式）以及能量守恒方程。我们将运用向量微积分和微分方程的工具，来分析流体和固体的运动状态，例如速度场、加速度场和应力张量。我们会通过一些简单的二维或三维示例，演示如何利用这些方程来描述例如水流过管道或固体受力变形的基本过程。本章的重点在于建立一个能够宏观描述物质行为的数学框架，为理解更复杂的力学现象提供语言和工具。 第三章：固体的低语——弹性与塑性 当我们把目光投向固体材料时，其变形行为就成为我们关注的焦点。本章将深入研究固体的力学响应，首先从线弹性力学开始。我们将介绍应力（应力张量）和应变（应变张量）的概念，以及它们之间的线性关系，即胡克定律，并讨论材料的弹性模量、泊松比等重要力学参数。我们将探讨单轴、双轴和三轴应力状态下的应力-应变关系，以及这些关系如何由材料的微观结构和化学键合所决定。接着，我们将超越弹性极限，进入塑性变形的领域。本章将阐述屈服准则，如冯·米塞斯屈服准则和莫尔-库仑屈服准则，它们标志着材料从可逆弹性变形转向不可逆塑性变形的界限。我们将探讨应变硬化现象，即材料在塑性变形过程中抵抗进一步变形的能力会增强。本章还将触及断裂力学的一些基本概念，例如裂纹的萌生和扩展，以及断裂韧性等参数，它们对于评估材料在结构中的可靠性至关重要。通过对固体材料力学行为的细致分析，我们将理解为什么某些材料在受力后能够恢复原状，而另一些则会永久变形，甚至发生断裂。 第四章：流体的脉搏——静止与运动 流体，无论是空气还是水，都在我们的生活中扮演着不可或缺的角色。本章将聚焦于流体在静止和运动状态下的力学特性。首先，我们将探讨流体静力学，包括压强、浮力以及阿基米德原理，理解流体在重力作用下产生的压力分布。随后，我们将进入流体动力学领域。我们将介绍理想流体（不可压缩、无粘性）和真实流体（可压缩、粘性）的运动规律。本章将详细阐述伯努利方程，它描述了理想流体在稳态流动中的速度、压强和高度之间的能量守恒关系。对于真实流体，我们将引入粘性的概念，理解它在流动中所产生的阻力，并讨论纳维-斯托克斯方程的意义，尽管我们不会深入求解复杂的非线性方程组，但会阐释其在描述粘性流体流动中的关键作用。本章还将探讨层流与湍流的区分，以及雷诺数在判断流动状态中的重要性。最后，我们会简要介绍一些常见的流体现象，如表面张力、毛细现象以及空化现象，并探讨它们在自然界和工程中的应用。 第五章：热力学的交响——能量的转换与传递 能量，是驱动一切物质运动和变化的根本动力。本章将引领读者进入热力学的世界，探索能量的各种形式及其转换和传递规律。我们将回顾热力学第一定律，即能量守恒定律，并探讨功、热量以及内能之间的关系。本章将详细阐述热力学第二定律，理解熵的概念，以及不可逆过程如何导致熵的增加，并阐释其在判断过程方向性和能量利用效率上的重要性。我们将分析热力学循环，如卡诺循环，理解热机和制冷机的基本工作原理。本章还将探讨热量传递的三种基本方式：传导、对流和辐射，并介绍描述这些过程的传热方程，如傅里叶导热定律和牛顿冷却定律。我们会讨论传热系数、热导率等关键参数，并探讨它们在实际工程问题中的应用，例如保温材料的选择或散热器的设计。通过对热力学规律的掌握，我们将能够更深刻地理解能量在物质世界中的流动和转化，以及如何更有效地利用和管理能源。 第六章：波动的魅影——能量的传播 物质世界充满了各种形式的波动，它们是能量传播的重要载体。本章将聚焦于波动现象的本质和规律。我们将从最基本的简谐振动开始，介绍振幅、频率、周期和相位等概念。随后，我们将深入探讨机械波，例如声波和水波，理解波在介质中的传播方式，包括波速、波长和波的叠加原理。我们将讨论驻波、衍射和干涉等现象，并通过实验或演示来直观地展示这些波的特性。本章还将介绍电磁波，例如光波，阐述其与机械波的共性与差异，并简要提及电磁波谱。我们会探讨波的能量和动量传递，以及它们在信息传递中的重要作用。本章的目的是让读者理解，无论是微小的声波还是宏大的地震波，其背后都遵循着统一的波动规律，这些规律深刻地影响着我们对世界的感知和理解。 第七章：材料的智慧——复合材料与智能材料 随着科学技术的飞速发展，我们对材料的性能提出了越来越高的要求。本章将展望材料科学的未来，重点介绍复合材料和智能材料的奇妙世界。我们将探讨复合材料的设计理念，例如如何通过结合不同材料的优势来获得优异的整体性能，例如增强纤维与基体材料的协同作用，以及在航空航天、汽车制造等领域的广泛应用。接着，我们将进入智能材料的领域，这类材料能够感知外部环境的变化并作出响应，例如形状记忆合金、压电材料、光致变色材料和温度响应聚合物等。我们将阐述这些材料的工作原理，以及它们在传感器、执行器、自修复材料和先进器件等方面的潜力。本章将激发读者对未来材料创新的思考，理解人类如何通过对物质结构的精妙设计，赋予材料前所未有的功能和智慧。 结语 《力学之美：从微观到宏观的连续体之旅》将为读者提供一个全面而深刻的视角，去理解物质世界的运作机制。从微观粒子的量子行为，到宏观结构的受力变形；从流体的奔腾不息，到能量的无尽转换；从波动的优雅传播，到材料的智能进化，本书力求在纷繁复杂的现象中提炼出普适的力学原理。我们希望通过这次旅程，读者能够不仅认识力学的强大力量，更能感受到其中蕴含的数学之美与自然之妙，激发探索未知、创造未来的无限可能。

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