Introduction to Continuum Mechanics, Fourth Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lai, W. Michael/ Krempl, Erhard/ Rubin, David

出品人:

页数:608

译者:

出版时间:2009-9

价格:733.00元

装帧:

isbn号码:9780750685603

丛书系列:

图书标签:

• 连续介质力学导论
• 连续介质力学
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好的，以下是一份详细的图书简介，聚焦于介绍连续介质力学领域的核心概念、重要分支及其在现代工程和科学中的应用，但完全不涉及特定书籍《Introduction to Continuum Mechanics, Fourth Edition》的内容： --- 连续介质力学：从基础理论到前沿应用 导言：探寻物质变形与运动的普适规律 连续介质力学是物理学和应用数学的一个核心分支，它提供了一个强大的理论框架，用于描述和预测宏观尺度下材料（无论是固体、流体还是粘弹性体）的变形、应力状态、运动以及它们对外部载荷和环境变化的响应。它摒弃了对原子和分子尺度的微观分析，转而将物质视为一个在空间和时间上连续分布的介质，从而建立起一套基于场论和微分方程的描述体系。 本书旨在系统、深入地探讨连续介质力学的基本原理、核心数学工具及其在工程、地球科学和生物医学等多个领域的广泛应用。内容设计兼顾理论的严谨性和应用的直观性，力求为读者建立起坚实的理论基础，并引导他们掌握分析复杂物理问题的能力。 --- 第一部分：数学与几何基础——描述变形的语言 连续介质力学的描述严重依赖于张量代数和微分几何。本部分将为后续的力学分析奠定必要的数学基础。 1. 空间描述与运动学 物质点的跟踪是分析变形的前提。我们将详细阐述描述物质运动的两种主要框架：欧拉描述（空间描述）和拉格朗日描述（物质描述）。通过引入位移场 $mathbf{u}(mathbf{x}, t)$，我们将推导出描述物质点相对位置变化的变形梯度张量 $mathbf{F}$。 2. 应变与变形的量度 变形的程度和性质由应变张量来量化。我们将对比分析几种关键的应变描述： 无穷小应变张量 (Infinitesimal Strain Tensor)：适用于小变形情况，是线弹性理论的基石。 格林-拉格朗日应变张量 (Green-Lagrange Strain Tensor)：适用于大变形分析，是物质描述下的精确度量。 柯西-拉格朗日应变张量 (Almansi Strain Tensor)：空间描述下的大变形度量。 此外，还将探讨与位移和转动相关的几何关系，特别是如何从变形梯度分解出纯旋转部分。 3. 运动学：速度与加速度场 在瞬态分析中，速度和加速度场至关重要。我们将区分物质导数（随物质变化的率）和偏导数，并引入率应变张量 (Rate of Strain Tensor) $mathbf{D}$ 和旋转速率张量 (Spin Tensor) $mathbf{W}$，从而清晰地将物质的运动分解为体积膨胀、形状改变（剪切）和刚体旋转。 --- 第二部分：本构关系与平衡原理——连接力与变形 本构理论是连接介质的本构材料特性（如弹性、粘度）与其受力状态的核心桥梁。 4. 柯西应力张量与平衡方程 柯西应力张量 $oldsymbol{sigma}$ 是描述介质内部面上的内力分布的关键工具。我们将从柯西应力定义的物理意义出发，推导欧拉-柯西动量方程（或柯西运动方程），即描述物体内部任意微元体动量守恒的微分方程。 静力学平衡 (Static Equilibrium)：在没有加速度的情况下，应力必须满足平衡条件。 动力学平衡 (Dynamic Equilibrium)：引入惯性力，建立考虑加速度的运动方程。 边界条件 (Boundary Conditions)：讨论应用于物体表面的牵引力边界条件。 5. 材料本构关系：线性和非线性 本构方程描述了应力和应变（或应变率）之间的关系，它反映了材料的物理属性。 线性弹性理论 (Hooke's Law)：详细分析各向同性弹性体（如工程中最常见的材料）的应力-应变关系，引入杨氏模量、泊松比、拉梅常数等弹性常数。介绍广义胡克定律在三维空间中的具体形式。 粘弹性与粘塑性：超越弹性极限，引入时间依赖性。分析粘滞性对瞬态和长期响应的影响，并介绍如粘滞流体模型（牛顿流体）的应力率关系。 应变率敏感性：讨论材料响应如何依赖于变形的速度，这在高速冲击和蠕变分析中尤为重要。 6. 本构张量的客观性 连续介质力学要求理论形式对参考系的选择具有客观性 (Objectivity)。本部分将严格阐述客观性原理，并验证哪些本构量（如柯西应力、速度梯度）是客观的，哪些需要修正（如第一、第二类皮奥拉-柯西应力）。 --- 第三部分：特定介质的分析与应用 本部分将基于前两部分的通用框架，深入探讨两种最重要的介质类型：弹性体和流体。 7. 弹性力学基础 弹性力学是连续介质力学最成熟的分支。我们将探讨线弹性体的基本微分方程（Navier-Cauchy方程），并引入挠度理论和应力函数方法来求解二维和轴对称问题。 应力集中与断裂力学初探：简要介绍在复杂几何形状或包含缺陷的结构中，应力如何重新分布，以及如何使用能量释放率等概念来评估结构完整性。 8. 流体力学：粘性流体分析 将流体视为一种特殊的粘性连续介质。重点关注纳维-斯托克斯方程 (Navier-Stokes Equations) 的推导，这是描述不可压缩牛顿流体运动的核心。 不可压缩性：分析体积守恒（散度为零）的意义。 边界层理论：理解高速流动中粘性影响主要局限于壁面附近区域的现象，并介绍简化模型（如普朗特边界层方程）。 经典流体问题：如管道中的层流和湍流的基本特征。 9. 能量守恒与热力学耦合 物质的变形和运动往往伴随着能量的转换。我们将引入能量守恒定律（热力学第一定律），将其转化为连续介质的偏微分方程形式。 热弹性耦合：分析温度变化如何影响材料的应力状态，以及应变如何产生热量（焦耳热）。 --- 第四部分：高级主题与数值方法 10. 问题的数值求解 在绝大多数实际工程问题中，解析解是不存在的。本部分将概述求解连续介质力学问题的数值方法。 有限元方法 (FEM)：重点介绍如何将微分方程转化为变分弱形式，这是有限元分析（FEA）的数学基础。讨论网格划分、单元选择和刚度矩阵的构建。 有限差分法 (FDM) 与有限体积法 (FVM)：对比描述这些方法在离散化控制方程上的适用性和优缺点。 11. 非线性问题的处理 当变形显著或材料本构关系高度非线性时，问题变得复杂。本部分将介绍处理这类非线性问题的迭代策略，如牛顿-拉夫逊法在求解平衡方程中的应用，以及大变形（几何非线性）分析中的应力更新算法。 结论：连续介质力学的未来展望 连续介质力学是一个充满活力的研究领域，它正不断与材料科学、计算方法及生物工程深度融合。理解这些基本原理，是深入研究先进复合材料的力学行为、模拟生物软组织的动态过程、或设计极端环境下的工程结构所不可或缺的基石。本书提供的工具将使读者能够有效地应对这些多尺度、多物理场耦合的复杂挑战。

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作为一名对材料科学研究充满热情的学生，我一直在寻找能够深入理解材料行为的书籍。这本书的第四版，在理论深度和广度上都给我留下了深刻的印象。它不仅涵盖了经典力学理论，还涉及了许多与材料科学前沿研究相关的概念。书中对晶体塑性（crystal plasticity）的初步介绍，让我看到了宏观力学与微观结构之间的联系。了解单个晶粒的变形方式如何影响宏观材料的整体响应，对于设计高性能材料至关重要。书中对损伤力学（damage mechanics）的讨论，也让我意识到了材料在服役过程中可能发生的微观损伤积累，以及这些损伤如何最终导致宏观失效。作者通过引入损伤变量（damage variables）来描述材料的性能退化，并将其纳入本构方程中，这为理解材料的疲劳寿命和残余强度提供了新的视角。此外，书中对界面力学（interface mechanics）的提及，也让我看到了不同材料或相界面在力学行为中的作用。例如，复合材料的界面性能往往是影响其整体强度的关键。作者虽然没有深入探讨，但其引入的概念为进一步的研究方向指明了道路。这本书的价值还在于其对理论的严谨性要求，以及对物理过程的细致刻画。这使得读者在掌握知识的同时，也能培养科学研究应有的严谨态度和探索精神。

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我在一本力学领域的论坛上看到了对这本书的强烈推荐，所以购买了它的第四版。读完之后，我完全理解了为什么它会受到如此广泛的赞誉。这本书的优势在于其对理论的深刻洞察力和对实际应用的清晰阐述。作者并没有仅仅满足于介绍物理定律，而是致力于让读者理解这些定律是如何被推导出来的，以及它们在解决现实世界问题中的作用。我特别喜欢书中对“相似性原理”（principle of similarity）的讨论，它揭示了不同尺度下力学行为的共性，这对于建立物理模型和进行尺度放大非常重要。书中还提及了“尺寸效应”（size effect），解释了当物体尺度发生变化时，其力学性能可能出现的改变，这对于材料和结构的工程设计具有重要的指导意义。我还在书中看到了对“失效准则”（failure criteria）的全面总结，例如莫尔-库仑准则（Mohr-Coulomb criterion）和邓肯-张准则（Duncan-Chang criterion）等，这些准则在岩土工程和结构工程中有着广泛的应用。作者通过对比不同准则的适用范围和预测能力，帮助读者更好地理解和选择合适的失效模型。这本书的第四版，不仅仅是一本技术手册，更是一本能够激发思考、启迪智慧的著作。

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在学习连续介质力学时，我最大的挑战是如何将抽象的数学公式与实际的物理现象联系起来。这本书的第四版在这方面做得非常出色，它通过大量的实例和图示，将枯燥的理论变得生动有趣。我尤其欣赏书中对“自由体图”（free-body diagram）在应力分析中的应用。作者展示了如何通过隔离材料中的一个微小单元，并对其施加边界上的力，来推导出应力张量的各个分量。这种直观的分析方法，让我能够清晰地理解应力的定义和传递过程。书中对“连续性方程”（continuity equation）的讲解，也是我非常喜欢的部分。它不仅仅是一个数学公式，更是描述物质在空间中分布和变化的物理规律。作者通过解释流体密度变化与速度场之间的关系，让我深刻理解了质量守恒在物理系统中的重要性。此外，书中对“能量方程”（energy equation）的讨论，也让我看到了力学与热力学的紧密联系。理解变形过程中能量的转化和传递，对于分析许多工程问题都至关重要。书中对热传导和热膨胀的描述，使得读者能够理解温度变化如何影响材料的应力和形变。总而言之，这本书用清晰易懂的方式，将复杂的连续介质力学理论呈现在读者面前，是我学习路上的一个重要里程碑。

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这本书的第四版，在我看来，不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，引领着读者一步步深入连续介质力学的殿堂。我尤其赞赏其循序渐进的教学方法。在介绍一些相对复杂的概念之前，作者总是会先回顾相关的基础知识，确保读者能够理解新内容的上下文。例如，在讲解热力学与力学耦合效应时，书中首先会简要回顾热力学基本原理，然后自然地过渡到描述温度变化如何影响材料的应力状态，以及形变如何产生热量。这种“由浅入深”的设计，极大地降低了学习难度。书中对“应变”的定义和计算，以及其与“位移”之间的关系，是理解材料变形的基础。作者通过张量形式清晰地表述了线性应变（linear strain）和非线性应变（nonlinear strain），并强调了在小变形假设下，它们之间的近似关系。这对于工程应用中理解材料的弹性行为至关重要。另外，书中对“应力”的解释，特别是其作为内力在材料内部传递的物理意义，也得到了充分的阐述。通过应力张量的分解，作者展示了如何区分正应力和剪应力，以及它们各自对材料变形的影响。书中还引入了诸如应力强度因子（stress intensity factor）等概念，虽然是属于断裂力学范畴，但其与整体应力场的联系，也使得读者能够体会到宏观力学分析与微观失效机制之间的关联。

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作为一名对固体力学和流体力学都有一定兴趣的跨学科研究者，我一直在寻找一本能够将这两个领域有机结合，并提供统一理论框架的书籍。这本书的第四版无疑填补了这一空白。它不仅仅是简单地堆砌公式，更重要的是，它构建了一个强大的概念体系，让读者能够从更宏观、更抽象的角度去理解物质在变形和流动时的基本规律。书中对于“连续介质”这一核心概念的定义和解释，以及其数学表述，是我认为最精彩的部分之一。作者通过对物质微观粒子的宏观平均效应的描述，巧妙地绕过了微观细节，直接进入了宏观的、连续的力学分析。这种“粗粒化”的思想，在很多物理和工程领域都有其深刻的意义。书中对张量微积分的介绍，特别是梯度、散度和旋度在物理量场中的应用，清晰明了，为理解诸如流场速度的涡量（vorticity）和应力场的散度等概念打下了坚实的基础。而对微分方程和偏微分方程在描述连续介质运动中的作用的阐述，更是将数学工具与物理现实紧密联系起来。我尤其欣赏书中对边界条件（boundary conditions）和初始条件（initial conditions）的强调，因为正是这些条件，将抽象的物理方程与具体的工程问题联系起来，使得理论分析具有实际意义。书中还讨论了能量原理，如虚功原理（principle of virtual work）和最小势能原理（principle of minimum potential energy），这些原理在有限元分析等现代数值方法中扮演着至关重要的角色，这本书的介绍让我对这些方法的理论基础有了更深刻的认识。

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一本真正能触及连续介质力学精髓的著作，其第四版更是将经典理论与现代应用巧妙融合，令人印象深刻。初读此书，便被其严谨的逻辑和清晰的讲解所吸引。作者并没有满足于仅仅列出公式和定理，而是深入浅出地阐述了每一概念背后的物理意义和数学推导过程。例如，在介绍张量分析时，书中循序渐进，从向量的几何意义讲到张量的协变和逆变分量，再到张量的运算，每一步都力求让读者理解其本质，而非死记硬背。特别值得一提的是，书中对位移、应变和应力之间的关系进行了详尽的论述，并通过大量的实例，展现了这些基本概念在工程实践中的重要性。无论是材料力学中的应力分析，还是流体力学中的速度梯度，作者都能够将其统一到连续介质力学的框架下，从而揭示不同领域之间的内在联系。书中对本构关系（constitutive relations）的讨论也十分到位，涵盖了线弹性、粘弹性、塑性等多种材料模型，并对各自的适用范围和特点进行了详细的比较。这种全面而深入的介绍，使得读者不仅能够掌握理论知识，更能根据实际问题选择合适的模型进行分析。此外，书中对守恒定律（conservation laws）的讲解也极具启发性，无论是质量守恒、动量守恒还是能量守恒，作者都用一种统一的数学语言将其表述出来，凸显了物理规律的普适性。阅读过程中，我常常会停下来思考书中提出的问题，并尝试自己进行推导，这种主动的学习方式极大地加深了我对内容的理解。总而言之，这本书为任何想要深入理解和应用连续介质力学的人提供了一个坚实的基础和宝贵的资源。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次翻阅这本书的第四版时，我被其详尽的索引和清晰的章节结构所吸引。这对于一本内容如此丰富和深入的书籍来说至关重要。无论我是在寻找某个特定的公式，还是想要回顾某个概念的定义，我都能在目录和索引中快速找到所需信息。书中对各个章节之间的逻辑关系也进行了清晰的梳理，使得读者能够循序渐进地学习。例如，在介绍完张量分析的基础知识后，书中会立即将其应用到应力、应变等概念的定义和计算中。这种“先搭框架，再填细节”的方法，让学习过程更加高效。我还注意到，书中为每个章节都提供了丰富的参考文献，这对于想要进一步深入研究某个主题的读者来说，无疑是一个宝贵的资源。它指引我找到了更多相关的学术论文和专著，拓宽了我的知识视野。书中对数学符号的统一性和规范性也做得非常好，这使得不同章节之间在符号使用上保持一致，减少了阅读时的困惑。总的来说，这本书的组织结构非常合理，充分考虑到了读者的学习习惯和需求，使得我在阅读过程中能够更加专注于内容的理解，而非被表面的形式所困扰。

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一直以来，我都认为数学语言是描述物理世界最精确的工具，而连续介质力学恰恰是连接抽象数学与具体物理现象的桥梁。这本书的第四版在这方面做得非常出色。它并没有回避复杂的数学推导，而是将它们置于清晰的物理背景之下，使得读者能够理解公式背后的逻辑和意义。书中对张量代数和微积分的介绍，对于初学者来说可能需要一些时间来适应，但作者通过大量的例子和练习，有效地帮助读者掌握这些工具。我特别欣赏书中对“张量”这一概念的解释，它不仅仅是数字的集合，更是描述物理量在空间中方向和大小关系的工具。例如，应力张量的每一个分量都代表了在某个平面上，垂直于该平面的某个方向上的力。这种对几何和物理意义的结合，让抽象的数学概念变得生动起来。书中对微分方程的讲解，特别是偏微分方程，在描述连续介质的运动和变形过程中扮演着核心角色。作者对这些方程的推导和解释，以及如何通过求解它们来获得物理量场的分布，都做得非常透彻。例如，动量守恒方程（momentum conservation equation）就是描述流体或固体如何响应外力作用的微分方程。这本书还引入了一些重要的守恒定律，并展示了它们如何转化为数学方程。这种严谨的数学处理方式，为进一步的学习和研究提供了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的第四版，在我看来，是一本既适合初学者入门，也适合有一定基础的读者深入研究的力学著作。它所包含的知识体系非常完整，能够帮助读者建立起对连续介质力学的全面认识。我尤其欣赏书中对“本构关系”（constitutive relations）的详细讨论。理解材料如何响应外部载荷，是进行任何力学分析的基础。书中不仅介绍了经典的线性弹性本构关系，还涵盖了粘弹性、塑性、弹塑性等更复杂的模型。作者通过分析不同材料的应力-应变曲线，并给出了相应的数学表达式，使读者能够直观地理解这些本构模型。例如，书中对粘弹性材料的赫兹模型（Hertz model）和菲力克斯模型（Kelvin-Voigt model）的介绍，让我能够理解材料在时间和形变上的迟滞效应。对于塑性材料，书中对屈服面的概念和流动法则的解释，为理解材料的不可逆变形奠定了基础。此外，书中还介绍了各种高级的话题，如多孔介质力学（porous media mechanics）和生物力学（biomechanics）的入门概念，这为读者提供了进一步探索相关交叉领域的可能性。这本书的全面性和深度，使其成为我书架上不可或缺的参考书之一。

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我是一位在航空航天领域工作的工程师，日常工作中经常需要处理结构变形、气动载荷以及材料在极端条件下的行为。过去，我可能更专注于某个特定领域的理论，但这本书的出现，让我意识到跨领域知识的重要性。第四版在保持原有严谨性的同时，加入了更多贴近实际应用的章节，这一点对我来说尤为重要。例如，书中对非线性材料行为的讨论，如塑性变形和屈服准则，是理解飞机结构在过载情况下如何响应的关键。作者通过清晰的数学模型和简明的图示，解释了应力-应变曲线的非线性部分，并介绍了不同塑性模型的区别。此外，书中关于断裂力学（fracture mechanics）的引入，虽然篇幅不长，但足以勾勒出裂纹扩展的基本原理和关键参数，这对于评估飞机部件的可靠性和寿命具有直接指导意义。对于流体力学部分，书中对粘性流动的描述，如纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）的推导和简化形式，以及边界层理论（boundary layer theory）的应用，让我能够更好地理解空气动力学的基本原理。书中对湍流（turbulence）的简要介绍，虽然没有深入探讨，但也提供了理解其复杂性的一个切入点。这本书的优点还在于其对各个概念之间的联系进行了清晰的梳理，例如，应力张量不仅描述了材料内部的受力状态，也与外部施加的载荷直接相关，而材料的变形则受到这些应力的驱动。这种全局性的视角，有助于我将不同方面的知识融会贯通，从而更有效地解决工程问题。

评分☆☆☆☆☆

很好的工具书啊！连续体力学里算讲得很简明易懂的了【期末救我一命啊????】【豆瓣竟然还真有这本书????】

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好像懂了，其实没有... 因为没有建立体系 把学到的什么B F C 之类的联系起来 怪我怪我

评分☆☆☆☆☆

好像懂了，其实没有... 因为没有建立体系 把学到的什么B F C 之类的联系起来 怪我怪我

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很好的工具书啊！连续体力学里算讲得很简明易懂的了【期末救我一命啊????】【豆瓣竟然还真有这本书????】

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