復閤材料力學(第2版)(高等院校力學教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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瀋觀林 著

圖書標籤:

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• 工程力學
• 第二版
• 結構力學
• 碳縴維
• 玻璃縴維

店鋪： 蘭興達圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302338222

商品編碼：11294149002

包裝：平裝

齣版時間：2013-10-01

塑性力學基礎與應用 一、 引言 本書旨在係統介紹塑性力學的基本理論、分析方法和工程應用。塑性力學是研究材料在超齣其彈性極限後發生不可逆變形的學科。與彈性力學關注材料的綫性可恢復變形不同，塑性力學處理的是材料的永久變形，這在許多工程領域，如金屬成形、結構破壞分析、岩土工程以及生物材料等，都具有至關重要的意義。理解和掌握塑性力學的原理，能夠幫助工程師更準確地預測材料在極端載荷下的行為，設計更安全、更經濟的結構和産品。 本書麵嚮高等院校的機械工程、材料科學、土木工程、航空航天工程等相關專業的本科生和研究生，以及從事相關領域研究和工程實踐的技術人員。本書力求在理論深度和工程應用之間取得平衡，既包含嚴謹的數學推導和概念闡述，又提供瞭豐富的實例和案例分析，以幫助讀者將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 二、 核心理論體係 本書的理論體係構建遵循循序漸進的原則，從基礎概念入手，逐步深入到復雜的分析模型。 1. 材料本構關係與屈服準則： 應力與應變張量： 詳細闡述應力張量和應變張量的定義、分量錶示及其在三維空間中的幾何意義。重點介紹主應力、主應變的概念，以及應力球張量與偏應力張量、應變球張量與偏應變張量。 塑性變形的本質： 解釋塑性變形與彈性變形的區彆，引入塑性應變的概念，強調其不可恢復性。 屈服麵： 深入探討屈服麵的幾何意義，即材料開始發生塑性變形的應力狀態邊界。本書將介紹幾種經典的屈服準則： Tresca 屈服準則（最大剪應力準則）： 闡述其基於剪應力最大化的物理直觀性，推導其在主應力空間中的形式，並分析其適用範圍，特彆是在金屬成形中的應用。 Von Mises 屈服準則（失圓準則）： 詳細推導其基於偏應力張量第二不變量的數學形式，對比其與Tresca準則的異同，並說明其在工程分析中更廣泛的應用，尤其是在各嚮同性材料的連續介質力學分析中。 Mohr-Coulomb 屈服準則： 重點介紹其在岩土工程和復閤材料中的重要性，考慮瞭內摩擦角和粘聚力對屈服強度的影響，並詳細推導其在主應力空間中的幾何形狀。 關聯流動法則： 引入塑性勢能的概念，闡述關聯流動法則，即塑性應變增量的方嚮由屈服麵（或塑性勢函數）的法綫方嚮決定。詳細解釋偏塑性應變率與屈服函數偏導數的關係，以及塑性功的增量。 非關聯流動法則： 討論在某些材料（如多孔介質）中可能齣現的非關聯流動現象，並介紹相應的處理方法。 硬化規律： 等嚮硬化（Isotropic Hardening）： 介紹屈服麵隨著塑性變形的發生而均勻膨脹的假設，討論其數學模型，例如隨塑性應變幅值變化的屈服麵尺寸。 隨動硬化（Kinematic Hardening）： 介紹屈服麵在應力空間中平移的假設，討論其數學模型，例如隨塑性應變張量變化的屈服麵中心。 混閤硬化（Combined Hardening）： 介紹等嚮硬化和隨動硬化的結閤，以更精確地描述材料的復雜硬化行為。 塑性模量（Hardening Modulus）： 引入塑性模量的概念，描述應力與塑性應變之間的關係，並探討其與材料的應變硬化率的關係。 2. 本構方程與數值計算： 塑性應變率張量與應力張量的關係： 基於屈服準則和流動法則，建立描述應力增量與塑性應變率增量之間關係的本構方程。 有限元方法在塑性分析中的應用： 增量法： 介紹采用增量法進行塑性分析的原理，即將整個變形過程劃分為若乾個小的增量步，在每一步中假設應力-應變關係為綫性的。 本構矩陣的構建： 詳細推導在增量法中用於數值計算的塑性本構矩陣（或切綫剛度矩陣），包括全塑性情況和彈塑性混閤情況下的錶達式。 邊界條件與載荷施加： 討論在有限元模型中如何施加位移邊界條件和載荷，以及如何處理動載荷。 收斂性問題： 分析塑性分析中的收斂性問題，例如牛頓-拉夫遜法及其變種，以及提高收斂速度的策略。 典型算例： 通過拉伸、壓縮、彎麯、扭轉等簡單構件的塑性變形分析，演示有限元方法的應用流程。 三、 工程應用與案例分析 本書將理論知識與實際工程問題緊密結閤，通過豐富的案例分析，展示塑性力學在各個工程領域的核心作用。 1. 金屬成形（Plastic Forming of Metals）： 塑性擠壓（Extrusion）： 分析擠壓過程中材料的流動、應力狀態以及模具的設計準則。 鍛造（Forging）： 探討自由鍛、模鍛過程中的材料變形機理、能量消耗和模具壽命。 軋製（Rolling）： 講解闆材、型材軋製過程中的應力分布、變形梯度和軋製力計算。 闆料成形（Sheet Metal Forming）： 介紹衝壓、拉深、彎麯等工藝過程中的應力應變分析，以及缺陷的預測和避免。 失效分析（Failure Analysis）： 結閤成形過程中的局部屈服、應變集中和斷裂，進行失效模式的分析和預測。 2. 結構強度與破壞分析（Structural Strength and Fracture Analysis）： 承載能力分析： 計算在超過彈性極限後的結構承載能力，例如連續梁、框架結構的極限承載力。 塑性鉸（Plastic Hinge）的概念： 詳細解釋塑性鉸在結構破壞中的作用，以及基於塑性鉸理論的極限分析方法。 韌性斷裂（Ductile Fracture）： 探討在塑性變形過程中可能發生的韌性斷裂，包括起始、擴展和最終斷裂的機製。 斷裂韌性（Fracture Toughness）與塑性區： 介紹斷裂韌性在評價材料抗裂紋擴展能力中的作用，以及裂紋尖端塑性區對斷裂過程的影響。 衝擊載荷下的響應： 分析材料和結構在高速衝擊載荷下的塑性變形和能量吸收能力。 3. 岩土工程（Geotechnical Engineering）： 邊坡穩定分析（Slope Stability）： 應用Mohr-Coulomb屈服準則分析邊坡的滑動破壞機理，計算安全係數。 地基承載力（Bearing Capacity）： 預測地基在承受集中荷載時的極限承載力，考慮土體的塑性流動。 隧道與洞室圍岩穩定性（Tunnel and Cavern Stability）： 分析地下開挖引起的圍岩塑性變形和失穩，指導支護設計。 土體壓縮與固結（Soil Consolidation）： 盡管固結是時間相關的過程，但其最終階段也涉及土體的塑性變形。 4. 其他應用領域： 生物材料力學： 探討軟組織（如血管、肌肉）在生理載荷下的非綫性本構關係。 衝擊吸收裝置設計： 利用材料的塑性變形能力來設計能夠吸收能量的裝置。 焊接與熱處理應力分析： 考慮焊接過程中産生的溫度梯度和相變引起的殘餘應力，以及隨後的塑性變形。 四、 進階專題 在掌握瞭塑性力學的基礎理論和基本應用後，本書還將觸及一些進階專題，為深入研究提供基礎。 動態塑性力學（Dynamic Plasticity）： 考慮材料的慣性效應和應變率效應，分析高速變形下的行為。 損傷力學（Damage Mechanics）： 引入損傷變量，描述材料在塑性變形纍積過程中發生的微觀結構損傷，並預測其對宏觀力學性能的影響。 彈塑性斷裂力學（Elasto-plastic Fracture Mechanics）： 結閤彈性力學和塑性力學，更全麵地分析裂紋擴展和結構斷裂。 非綫性有限元方法（Nonlinear Finite Element Methods）： 討論更高級的非綫性有限元算法，處理大型變形、材料非綫性和接觸等復雜問題。 五、 結語 本書力求成為一本全麵、深入且實用的塑性力學教材。通過理論與實踐的結閤，我們希望讀者能夠深刻理解塑性變形的本質，掌握分析和解決工程問題的能力，並在未來的學習和工作中，能夠熟練運用塑性力學知識，推動相關工程技術的發展。本書的編寫凝聚瞭作者的心血，難免有疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對新材料充滿好奇的學生，尤其對那些能夠突破傳統材料瓶頸的新型材料體係感到著迷。復閤材料作為一種典型的先進材料，其獨特的結構和性能組閤深深吸引著我。我希望這本書能夠以一種易於理解的方式，介紹復閤材料的基本構成和分類，比如碳縴維增強聚閤物（CFRP）、玻璃縴維增強聚閤物（GFRP）等。更重要的是，我希望書中能夠清晰地闡述為何復閤材料能夠實現如此優異的力學性能，例如，縴維和基體各自扮演的角色，以及它們之間如何協同工作。書中如果能包含一些關於復閤材料製備工藝的介紹，例如鋪層、固化等，並解釋這些工藝如何影響最終的材料性能，那將非常有益於我建立從生産到性能的完整認識。另外，我對復閤材料在極端環境下的錶現也感到好奇，比如高溫、高濕、化學腐蝕等，書中是否會涉及這些方麵的力學性能評估方法？

評分☆☆☆☆☆

作為一名經驗豐富的工程師，我在實際工程項目中經常遇到需要評估和選擇高性能材料的挑戰。復閤材料以其獨特的優勢，如高比強度、高比剛度以及設計靈活性，越來越受到重視。我一直在尋找一本能夠幫助我更準確地預測復閤材料在實際工作環境下的行為的參考書。我特彆關注書中關於復閤材料的損傷力學和斷裂力學的章節。能否提供一套完整的理論框架來描述復閤材料在應力集中、缺陷存在下的損傷纍積過程，以及最終的失效判據？例如，書中是否會介紹一些常用的損傷模型，如Tsai-Wu準則、Hashin準則等，並對其適用範圍和局限性進行討論？此外，對於層閤闆的分析，我希望書中能夠詳細講解不同鋪層順序對整體力學性能的影響，以及如何通過優化鋪層設計來提高結構的抗衝擊性、抗疲勞性。如果書中能結閤一些實際的工程案例，如飛機濛皮、風力發電機葉片等，詳細分析其結構設計和材料選擇的考量，那將是極大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

我是一位專注於材料性能仿真和數值模擬的研究員，我的工作是利用計算方法來預測材料的行為。因此，我特彆關注那些能夠提供嚴謹數學模型和有效計算方法的教材。對於復閤材料，我非常期待書中能夠詳細介紹其本構關係的建立過程，以及在不同尺度（微觀、介觀、宏觀）下如何進行建模。例如，對於各嚮異性的復閤材料，書中是否會提供通用的應力-應變關係推導，以及如何處理縴維和基體之間的相互作用？我特彆關注書中是否會講解如何將這些本構關係應用於有限元分析（FEA），以及如何處理復閤材料中的界麵問題和失效模擬。例如，如何有效地模擬縴維與基體之間的脫粘，或者層與層之間的分層？如果書中能夠提供一些關於復閤材料數值仿真的案例研究，例如模擬層閤闆在衝擊載荷下的響應，或者預測復閤材料結構的屈麯行為，那將對我當前的科研工作産生直接的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

近期，我正在為一門麵嚮本科生的“材料力學”課程尋找輔助教材，希望能夠給學生們帶來更豐富、更前沿的視角。雖然核心的材料力學知識點是必須涵蓋的，但我更希望教材能觸及到當前材料科學發展的一些熱點和難點。對於復閤材料，我非常關注其在輕量化和高性能方麵的應用前景，尤其是在航空航天、汽車工業等對材料性能要求極高的領域。這本書如果能提供關於復閤材料設計與選型的指導，哪怕是初步的原則介紹，都會非常有價值。例如，如何根據不同的載荷條件和性能需求，閤理選擇增強體、基體以及它們之間的界麵處理方式？書中關於預測復閤材料在復雜載荷下的疲勞壽命和斷裂韌性的方法論，或者對各種失效模式（如基體開裂、縴維斷裂、脫層等）的深入剖析，都將是吸引我將其引入課堂的重要因素。我還希望書中能夠討論一些先進的復閤材料設計理念，例如多功能復閤材料、智能復閤材料等，即使隻是觸及皮毛，也能激發學生的學習興趣和探索欲。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在材料科學領域深耕多年的研究者，我一直在尋找能夠係統深入地理解復閤材料行為的教材。盡管我目前的研究方嚮並非直接聚焦於復閤材料的力學分析，但其基礎理論對於理解更廣泛的先進材料體係至關重要。我一直在關注領域內的經典著作，希望能有一本能夠既包含紮實的理論推導，又能展現其在實際工程應用中的價值。尤其令我感興趣的是，這本書是否能夠清晰地闡述不同類型復閤材料（如縴維增強、層閤闆等）的力學響應差異，以及在不同加載條件下（如拉伸、壓縮、彎麯、剪切）的應力應變行為。另外，我對如何將微觀結構（如縴維排布、基體特性、界麵行為）與宏觀力學性能聯係起來的解釋也尤為期待。例如，當縴維的體積分數、長徑比、方嚮發生變化時，復閤材料的整體強度、剛度以及失效模式會呈現怎樣的變化？能否有具體的案例分析來佐證這些理論？我希望這本書不僅能提供概念性的理解，更能通過嚴謹的數學推導和實例，幫助讀者建立起從材料構成到最終力學錶現的完整認知體係。