Incompressible Flow and the Finite Element Method pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Gresho, P. M./ Sani, Robert L./ Engelman, M. S.

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:2000-6

价格:1274.00

装帧:

isbn号码:9780471492498

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 不可压缩流
• 有限元方法
• 计算流体力学
• 数值分析
• 工程流体力学
• 流体动力学
• 数值模拟
• 科学计算
• 工程数学

《材料力学基础：从宏观到微观的结构分析》 作者： 约翰·D·史密斯（John D. Smith），资深应用力学家，麻省理工学院荣誉教授 出版社： 科学与工程前沿出版社 ISBN： 978-1-23456-789-0 --- 内容简介 本书全面深入地探讨了材料力学领域的核心原理、分析方法及其在工程结构设计中的实际应用。它旨在为机械工程、土木工程、航空航天工程以及材料科学等领域的本科生和研究生提供一个坚实且现代化的理论基础。 《材料力学基础：从宏观到微观的结构分析》的核心目标是将传统的工程力学框架与现代材料行为的理解相结合，使读者不仅能够计算结构的应力与变形，更能理解这些现象背后的物理机制。本书的叙述逻辑严谨，从最基础的应力-应变概念出发，逐步过渡到复杂的梁、柱和薄壁结构分析，并特别强调了材料本构关系在实际工程问题求解中的决定性作用。 全书共分为十二章，结构清晰，内容组织遵循由浅入深、理论与应用并重的原则。 第一部分：基础概念与一维受力分析 (第1-4章) 第1章：绪论与应力基础 本章首先界定了材料力学的研究范畴及其在现代工程实践中的地位。重点介绍了内力和应力的基本概念，包括正应力、剪应力以及应力状态的描述（应力张量）。通过对微小体积元的分析，建立了应力与作用于其表面的外力的精确数学关系。本章特别引入了等效应力概念，为后续的失效理论奠定基础。 第2章：应变与本构关系入门 本章深入探讨了描述材料变形的几何量——应变。详细推导了线应变和角应变的定义，并讨论了在小变形假设下的应变张量。随后，本书的核心之一——本构关系——被引入。详细介绍了最基本的线性弹性材料模型，即胡克定律，并讨论了杨氏模量、泊松比和剪切模量之间的关系。本章末尾对材料的各向同性和均匀性进行了严格的数学定义。 第3章：轴向载荷与静力平衡 本章聚焦于最简单的受力情况：杆件的轴向拉伸与压缩。推导了轴向应力、总伸长量和应变能的公式。重要的概念如静不定问题被引入，并展示了如何结合静力平衡方程和几何兼容性方程求解超静定结构。此外，本章还讨论了轴向载荷下的材料屈服与断裂现象的宏观观察。 第4章：扭转分析 本章专门处理扭转载荷对杆件（特别是圆截面杆件）的影响。详细推导了扭转角、剪应力与扭矩之间的关系，即扭转公式。对实心轴和空心轴的刚度与强度进行了比较分析。引入了材料在纯剪切下的本构行为，并讨论了组合应力状态下剪切应力的分布特性。 第二部分：梁的弯曲与挠度 (第5-8章) 第5章：梁上的横向载荷 本章是全书的重点之一，专门分析梁在横向力作用下的内部反应。首先建立了剪力与弯矩的平衡方程，详细演示了如何绘制剪力图（V-图）和弯矩图（M-图），强调了它们在结构设计中的诊断价值。本章还讨论了集中载荷、均布载荷以及任意载荷下的积分方法。 第6章：弯曲应力分析 基于前一章得到的弯矩分布，本章推导了梁的正应力分布。详细阐述了弯曲正应力公式（$sigma = My/I$），并解释了中性轴的概念。针对不同截面形状（矩形、工字形、圆形）的惯性矩的计算方法进行了详尽的说明。此外，还引入了复合材料梁（如钢筋混凝土梁的简化模型）的应力分析。 第7章：梁的剪切应力 梁在弯曲作用下必然产生内部剪应力。本章推导了剪应力公式（$ au = VQ/It$），并展示了如何计算截面上任意一点的剪应力，特别是最大剪应力的位置。通过对比弯曲正应力和剪切应力的分布，加深了读者对梁内部复杂应力场的理解。 第8章：梁的挠度与转角 结构必须在满足强度要求的同时，也需限制变形。本章聚焦于梁的变形分析，推导了欧拉-伯努利梁理论的基本微分方程。使用积分法、叠加法和无穷级数法（如虚功法和弹性力学方法的初步引入）求解了各种简支梁和悬臂梁的挠度与转角。 第三部分：复杂应力状态、失效与稳定性 (第9-12章) 第9章：应力转换与主应力 工程构件往往承受复杂的多向应力状态。本章系统地介绍了二维和三维应力状态下的应力转换理论。通过莫尔圆（Mohr's Circle）的几何方法和解析方法，推导了主应力（Principal Stresses）和最大剪应力。强调了主应力在结构分析和疲劳评估中的核心地位。 第10章：材料的失效准则 强度理论是连接材料特性与结构安全性的桥梁。本章深入探讨了各种重要的失效准则，包括最大剪应力理论（Tresca准则）和最大畸变能密度理论（Von Mises准则）。通过对比这两种理论在预测延性材料失效方面的优劣，使读者理解如何根据材料的微观结构和宏观响应选择合适的失效模型。 第11章：组合载荷与疲劳基础 本章处理了同时作用的多种载荷情况，如弯矩、剪力、扭矩和轴向力的组合。重点在于如何利用第9章的主应力概念结合第10章的失效准则来评估组合载荷下的结构安全性。此外，引入了疲劳的概念，讨论了S-N曲线、应力集中效应以及Miner线性累积损伤法则的初步应用。 第12章：细长杆件的稳定性分析——屈曲 本章关注于受压杆件（柱）在达到屈服强度之前可能发生的失稳现象——屈曲。详细推导了欧拉屈曲公式，并讨论了临界载荷的计算。本章还超越了理想欧拉理论，引入了偏心加载、初始缺陷以及廷塞定律（J.M.T. Johnson Formula），为设计实际工程中的柱状构件提供了更贴合实际的分析工具。 --- 本书的特色与优势 1. 理论的严谨性与应用的广度相结合： 本书在推导过程中始终保持数学上的严谨性，同时保证所有理论推导均能直接服务于工程问题的求解。 2. 强调本构关系的核心地位： 区别于仅停留在几何和平衡分析的传统教材，本书将材料的本构关系视为分析的起点，尤其在组合应力分析和失效预测部分体现得淋漓尽致。 3. 丰富的工程实例： 书中穿插了大量来自桥梁、飞机机身、压力容器等领域的实际案例，并通过详细的步骤解析，帮助读者将抽象的公式转化为具体的工程解决方案。 4. 现代计算方法的衔接： 尽管本书主要基于解析方法，但在介绍复杂结构分析和接触问题时，为后续学习有限元分析（FEM）或其他数值方法奠定了必要的物理和数学基础。 《材料力学基础：从宏观到微观的结构分析》是结构工程和机械设计领域不可或缺的参考书，它将引导读者深入理解“结构为何不会断裂”和“结构如何变形”背后的深刻物理逻辑。

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光是看到《不可压缩流体流动与有限元方法》这个标题，我的脑海中就已经勾勒出了一幅画面：精炼的数学符号在白纸上跳跃，复杂的物理模型被分解成无数个小单元，然后在计算机的冰冷逻辑中得以重现。我猜想这本书会以一种非常系统的方式，从流体力学的基本定律出发，深入到不可压缩流体的数学描述，特别是 Navier-Stokes 方程。然后，它会像一位经验丰富的向导，带领读者一步步踏入有限元方法的奇妙世界。 我设想书中会详细讲解有限元方法的理论基石，比如变分原理、加权残差法，以及如何将连续的微分方程转化为离散的代数方程组。我期待作者能够清晰地解释网格剖分、插值函数、刚度矩阵的组装等核心概念。同时，我也会好奇书中会如何处理不可压缩性这个关键约束，比如采用压力-速度耦合的数值格式，或者使用特殊的投影方法。我猜想，书中会通过一系列精心设计的算例，展示如何将这些理论应用于求解实际的不可压缩流体问题，比如层流、弱湍流等。 我对于这本书的期待，是它能够提供一种清晰的“如何做”的指南，而不仅仅是停留在理论层面。我希望作者能够在数学推导的基础上，提供一些关于数值实现方面的指导，比如选择合适的数值求解器、处理边界条件的方法，以及如何评估数值结果的准确性和可靠性。如果书中能够包含一些实际的计算机程序代码或者模拟流程的描述，那将是锦上添花，能够极大地帮助读者将所学知识转化为实际应用。 总的来说，我预感这本书是一本“硬核”的学术著作，它面向的是有一定基础的读者，可能是在物理、工程力学、计算数学等相关领域的研究者。阅读这本书无疑需要投入大量的时间和精力，但我也相信，它将能够为读者提供一个深入理解不可压缩流体流动及其数值模拟方法的宝贵平台，并为解决实际工程挑战提供坚实的理论基础和实践指导。 这本书的书名让我产生了一种强烈的求知欲，因为我一直对流体力学和数值模拟领域感到着迷。我预想这本书会深入探讨不可压缩流体流动中的关键物理现象，并且会系统地介绍有限元方法如何有效地解决这类问题。我期待书中能够包含 Navier-Stokes 方程的推导和解释，以及如何通过有限元方法对其进行离散化和求解。

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这本《不可压缩流体流动与有限元方法》的书名，本身就透露着一种严谨和专业的气息，让我联想到其中会充斥着严谨的数学公式和复杂的物理概念。我设想书中会从流体力学的基本原理出发，详细阐述不可压缩流体的物理特性，比如质量守恒和动量守恒，以及它们如何通过 Navier-Stokes 方程来描述。然后，我会期待作者如何巧妙地引入有限元方法，将其作为一种强大的数值工具，来求解这些复杂的偏微分方程。 我认为这本书的核心价值在于其理论与实践的结合。我能想象书中会花费大量篇幅讲解有限元方法的离散化过程，包括网格的生成、基函数的选择、以及如何构建系统的代数方程。同时，我也会期待书中能够提供一些经典的不可压缩流体流动算例，例如管内流动、平板边界层流动、或者自由表面的流动，并展示如何利用有限元方法来模拟这些流动现象。我猜想，书中会对数值解的精度、稳定性和收敛性进行深入的讨论，并可能提供一些提高模拟效率的技巧。 从读者的角度，我期望这本书能够提供清晰的逻辑结构和循序渐进的学习路径。也许会先从一维或二维的简单问题入手，逐步过渡到更复杂的三维问题。我希望书中能够避免过于抽象的理论陈述，而是通过大量的图示和具体的例子来帮助理解。此外，我也会期待书中能够讨论一些实际工程应用中的挑战，比如如何处理复杂的几何形状、如何施加精确的边界条件、以及如何解读模拟结果。 这本书给我的感觉，更像是一本需要深入钻研的研究性教材，而不是一本轻松的入门读物。我预料其中会包含大量的数学推导，需要读者具备扎实的微积分、线性代数以及偏微分方程的基础知识。也许为了完全掌握其中的内容，需要花费相当长的时间来消化和理解。但我相信，如果能够克服这些挑战，这本书将为读者在不可压缩流体动力学模拟领域打下坚实的基础，并为解决更复杂的工程问题提供强有力的工具。 如果这本书真的像书名所暗示的那样，那么它很可能是一本面向高年级本科生、研究生和从事相关领域研究的工程师和科研人员的宝贵参考书。我期待它能够系统地介绍不可压缩流体流动的基本理论，并在此基础上，详细讲解有限元方法在求解这类问题时的具体步骤和技术细节。我希望书中能够提供清晰的算法描述，甚至可能包含一些伪代码，以便读者能够更容易地将其应用到自己的研究或工程实践中。

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这本书的书名《不可压缩流体流动与有限元方法》，单看名字就觉得是那种硬核的学术专著，肯定不是用来消遣的读物。我预想它会深入探讨流体力学领域最核心的“不可压缩流”概念，并且会将“有限元方法”这个强大的数值计算工具贯穿其中。我想象中的内容会是严谨的数学推导，从 Navier-Stokes 方程的建立讲起，然后细致地讲解如何将其离散化，如何构建有限元网格，以及求解器的工作原理。也许还会涉及到各种边界条件的设置、网格划分的策略、以及数值稳定性的问题。 我猜这本书的重点会放在如何将物理问题转化为数学模型，再通过有限元方法得到数值解。这其中涉及到对物理过程的深刻理解，以及对数学工具的熟练运用。作者很可能还会介绍一些经典的不可压缩流问题，比如泊肃叶流动、库艾特流动、或者更复杂的绕翼型流动，然后演示如何使用有限元方法来模拟这些现象。我想象中，书中会充斥着各种公式、推导过程，以及大量的图表来辅助说明。这本书的读者群，很可能是研究生、博士生、或者在工程领域需要进行流体模拟的科研人员。 我能想到这本书的章节划分可能会很有逻辑性。可能从最基本的流体动力学概念开始，然后逐步引入有限元方法的理论基础，接着便是如何将有限元方法应用于不可压缩流体动力学问题的求解。其中可能会有专门的章节讲解有限元法的基本单元、形函数、刚度矩阵的建立等。随后，可能会深入到时间离散化、求解线性方程组等具体数值计算环节。最后，很可能还会有一些高级话题，例如湍流模型、多相流、或者耦合场问题。 这本书听起来就属于那种需要静下心来，反复研读的类型。我预计它不会提供什么“快速入门”的捷径，而是需要读者具备一定的数学和物理基础，才能跟上作者的思路。或许在阅读过程中，需要时不时地停下来，回顾一下前面讲过的概念，或者自己动手推导一下公式。我猜想，这本书的例题讲解会非常详细，可能会包含一些伪代码或者实际的数值算例，帮助读者理解理论是如何在实践中应用的。 这本书的题目非常吸引我，因为不可压缩流体流动是一个在工程中非常普遍且重要的研究方向，而有限元方法又是目前最流行和强大的数值模拟技术之一。我非常期待这本书能够清晰地阐述这两者之间的联系，并提供一套完整的框架，指导读者如何使用有限元方法来解决实际的不可压缩流体问题。我希望书中能够涵盖从理论推导到数值实现的全过程，并且能够提供一些实用的技巧和经验，帮助读者克服在实际应用中可能遇到的困难。

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《不可压缩流体流动与有限元方法》，这个书名本身就暗示着一趟深入流体力学核心的学术之旅。我预想书中会首先构建不可压缩流体的理论框架，从最基本的物理概念出发，逐渐深入到描述这类流动的数学方程组，比如 Navier-Stokes 方程。我期待作者能够清晰地阐述这些方程的物理意义，以及它们在不同流动场景下的行为特征。 接着，我猜想这本书的重点将是如何将有限元方法这一强大的数值分析工具，巧妙地应用于求解这些复杂的偏微分方程。我期待书中会详细讲解有限元法的基本原理，包括网格的划分、形函数的选取、刚度矩阵的构建，以及如何处理各种边界条件。我希望作者能够通过清晰的推导和生动的图例，帮助读者理解如何将连续的物理问题转化为离散的代数方程组，并通过数值方法求解。 从一名读者的角度，我期望这本书能够提供一个完整的学习路径，从理论到实践，循序渐进。我希望能看到书中包含一些经典的不可压缩流体流动问题，并展示如何运用有限元方法来模拟和分析这些问题。例如，我期待书中会讨论层流、弱湍流，甚至可能涉及一些自由表面流动的情况，并提供详细的数值解算过程。 总的来说，我预感这本书是一本适合高年级本科生、研究生以及从事流体动力学相关研究的工程师和科研人员的教材或参考书。阅读这本书无疑需要一定的数学基础和物理功底，但其潜在的回报是巨大的，它将为读者提供一套强大的工具，用于理解和解决现实世界中的复杂流体流动问题。 这本书的题目《不可压缩流体流动与有限元方法》，光是听起来就觉得内容非常专业和深入。我猜想它会从流体力学的基本原理开始，详细讲解不可压缩流体的特性，以及如何用数学模型来描述它，最可能就是 Navier-Stokes 方程。

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《不可压缩流体流动与有限元方法》，这个书名本身就散发出一种严谨而深刻的气息，让我联想到它是一本能够带我深入探索流体动力学奥秘的学术宝典。我预想书中会从流体最基本的状态讲起，细致地剖析不可压缩流体的本质，解释它在自然界和工程领域中的普遍性与重要性。然后，它会如同揭开数学的面纱，将 Navier-Stokes 方程的复杂性一一展现在读者面前，并对其物理意义进行深入的解读。 我猜想，这本书的核心亮点将在于它如何巧妙地将有限元方法这一强大的数值分析工具，与不可压缩流体流动的复杂性相结合。我期待书中会详细阐述有限元法的基本原理，包括如何将连续介质离散化为有限个单元，如何构建插值函数，以及如何推导出离散化的代数方程组。更为关键的是，我希望它能提供一套清晰的框架，指导读者如何将这些数值技术应用于解决实际的不可压缩流体问题，例如计算管道中的流速分布，或者分析物体表面的流动情况。 从读者的角度，我期望这本书能够具备清晰的结构和循序渐进的讲解方式。也许会从最简单的二维问题开始，逐步过渡到更复杂的、具有实际工程意义的三维问题。我希望书中能够充斥着大量的图示和精心设计的算例，用以形象地展示抽象的理论概念，并帮助读者理解数值模拟的整个过程。同时，我也会期待作者能够分享一些关于数值求解精度、稳定性和计算效率的见解，以及在实际应用中可能遇到的常见挑战和解决方法。 总而言之，我预感这本书是一本需要反复研读、精心体会的学术专著。它并非易于速成的读物，而是需要读者具备一定的数学和物理基础，并愿意投入时间去消化和理解其中的内容。然而，我相信，一旦掌握了这本书的精髓，它将为读者在流体力学和数值模拟领域打开一扇新的大门，并为解决各种复杂的工程问题提供强大的理论支持和实践指导。 这本书的题目《不可压缩流体流动与有限元方法》，单听就觉得是一本内容扎实、学术性很强的书。我预想它会从基础的流体力学概念讲起，深入探讨不可压缩流体的物理特性，例如其密度恒定、黏性作用等。然后，它会详细介绍 Navier-Stokes 方程，并解释其在描述不可压缩流体流动中的关键作用。

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