弹塑性力学 [Elasticity and Plasticity] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈明祥 著

图书标签:

• 力学
• 弹塑性
• 材料力学
• 固体力学
• 结构力学
• 工程力学
• 塑性变形
• 弹性变形
• 应力分析
• 有限元

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030187581

版次：1

商品编码：11879913

包装：平装

丛书名： 科学版研究生精品教材

外文名称：Elasticity and Plasticity

开本：16开

出版时间：2007-04-01

用纸：胶版纸

页数：421

字数：540000

正文语种：中文

内容简介

　　《弹塑性力学》是作者陈明祥在近几年来为武汉大学土木、水利水电等专业的研究生开设“弹塑性力学”课程的基础上编写而成的。
　　《弹塑性力学》分3篇共17章。上篇为应力和应变分析的基本理论。中篇为弹性力学，内容包括：弹性本构关系、弹性力学边值问题的提法与求解方法、平面问题、薄板弯曲问题、温度应力问题、能量原理及其数值方法。下篇为塑性力学，内容包括：塑性力学的基本概念、屈服条件和塑性本构关系、塑性力学边值问题的提法与简单实例分析、塑性流动与破坏问题的理论与“严格”解法，以及极限分析定理与应用、岩土材料的屈服条件与本构关系、塑性力学问题的有限元方法。
　　《弹塑性力学》可作为土木工程、水利水电工程、机械工程等非力学专业的研究生教材和工程力学专业的高年级本科生教材，也可作为科研人员和工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

前言
绪论
0．1 弹塑性力学的研究对象和内容
0．2 弹塑性力学的分析方法和体系
0．3 弹塑性力学的基本假定

上篇 应力应变分析
第1章 应力
1．1 应力矢量
1．2 应力张量
1．3 Cauchy公式（斜面应力公式）
1．4 平衡微分方程
1．5 力边界条件
1．6 应力分量的坐标变换
1．7 主应力、应力张量不变量
1．8 最大剪应力
1．9 Mohr应力圆
1．10 偏应力张量及其不变量
1．11 八面体上的应力和等效应力
1．12 主应力空间与π平面
习题
第2章 应变
2．1 变形和应变的概念
2．2 应变张量几何方程
2．3 刚体转动转动张量
2．4 体积应变
2．5 应变张量的性质
2．6 变形协调方程
2．7 应变率和应变增量
习题

中篇 弹性力学
第3章 弹性本构方程
3．1 应力-应变关系的一般表达
3．2 各向异性线弹性体
3．3 各向同性线弹性体
3．4 弹性应变能
3．5 弹性应变余能
习题
第4章 弹性力学边值问题的微分提法与求解方法
4．1 弹性力学的基本方程
4．2 求解方法
4．3 解的基本性质
4．4 圣维南原理
4．5 简单空间问题求解实例
习题
第5章 平面问题
5．1 平面问题分类
5．2 平面问题的基本方程
5．3 平面问题的应力解法
5．4 使用直角坐标系求解的几个实例
5．5 极坐标表示的基本方程
5．6 使用极坐标求解的几个问题
习题
第6章 薄板弯曲
6．1 基本概念与基本假定
6．2 应力应变与挠度的关系
6．3 薄板弯曲的基本微分方程
6．4 薄板横截面上的内力和应变能
6．5 薄板的柱面弯曲
6．6 薄板的边界条件
6．7 圆形薄板的弯曲
6．8 考虑横向剪切的Mindlin板理论
习题
第7章 温度应力问题
7．1 热传导基本概念
7．2 热弹性基本方程
7．3 求解方法
习题
第8章 能量原理
8．1 可能功原理
8．2 虚位移原理与最小势能原理
8．3 虚应力原理与最小余能原理
8．4 最小势能原理与最小余能原理的关系
8．5 卡氏（Castigliano）定理
8．6 功的互等定理
8．7 稳定性问题
8．8 解的唯一性
习题
第9章 弹性力学问题的数值方法
9．1 Ritz法和Calerkin法
9．2 加权残数方法
9．3 有限元方法的基本概念
习题

下篇 塑性力学
第10章 塑性力学的基本概念
10．1 概述
10．2 简单应力状态下的基本试验资料
10．3 单轴应力一应变关系的简化模型与几个基本概念
10．4 复杂应力状态下塑性变形的实验研究应力路径与加载历史
10．5 塑性本构关系的主要内容和研究方法
10．6 塑性变形的物理基础
习题
第11章 屈服条件
11．1 屈服条件的概念与假设
11．2 屈服面在主应力空间中的一般形状
11．3 Tresca屈服条件
11．4 Mises屈服条件
11．5 Tresca屈服条件和Mises屈服条件的比较及实验验证
11．6 加载面与内变量
11．7 硬化模型
习题
第12章 塑性本构关系
12．1 塑性应变增量
12．2 加卸载判别准则
12．3 Drucker公设和Ilyushin公设
12．4 加载面外凸性和正交流动法则
12．5 塑性势理论
12．6 理想弹塑性材料的增量本构关系
12．7 硬化材料的增量本构关系
12．8 增量本构关系的一般表达
12．9 关于增量理论的讨论
12．10 全量（形变）理论及其适用范围
习题
第13章 塑性力学边值问题的提法与简单实例分析
13．1 边值问题的提法
13．2 解的唯一性和极值性
13．3 梁的弹塑性弯曲
13．4 厚壁圆筒受内压作用
13．5 非圆截面杆的塑性极限扭转
13．6 压杆的塑性失稳
习题
第14章 塑性流动与破坏问题（1）——理论和“严格”解法
14．1 理想刚塑性材料模型
14．2 平面应变问题的滑移线理论
14．3 简单的滑移线场与应用实例分析
14．4 圆板塑性弯曲的基本理论
14．5 圆板塑性弯曲的实例分析
习题
第15章 塑性流动与破坏问题（2）——极限分析定理与应用
15．1 存在间断场时的可能功率原理
15．2 上下限定理
15．3 上下限定理在平面问题中的应用
15．4 梁的塑性极限分析
15．5 板的塑性极限分析
习题
第16章 岩土材料屈服条件与塑性本构关系
16．1 岩土材料塑性变形的特点
16．2 Mohr-Coulumb屈服条件和Drucker-Prager屈服条件
16．3 流动法则
16．4 硬化定律
16．5 塑性本构关系的张量不变性表示
16．6 应变空间描述的塑性本构关系
16．7 应用实例分析
习题
第17章 塑性力学问题的有限元方法
17．1 有限增量形式的基本方程
17．2 增量有限元格式
17．3 增量法
17．4 增量叠代法
17．5 弹塑性状态判定与本构方程积分
习题

附录A1 张量的基本知识
A1．1 指标与求和约定
A1．2 Kronecker符号δij
A1．3 基矢量的坐标变换
A1．4 张量的定义
A1．5 代数运算
A1．6 正交张量
A1．7 张量函数
A1．8 标量值张量函数的导数
附录A2 场论与正交曲线坐标系的基本知识
A2．1 标量场与矢量场
A2．2 梯度、散度和旋度的定义
A2．3 正交曲线坐标基本知识
A2．4 正交曲线坐标下梯度算子▽的表示
A2．5 散度定理
A2．6 推导柱坐标下平衡微分方程和几何方程

参考文献

前言/序言

　　本书是作者在近几年来为武汉大学土木、水利水电等专业的研究生开设“弹塑性力学”课程的基础上编写而成的。随着计算机技术和软件技术的不断发展，数值方法的应用越来越普遍。作为一本工科类专业的基础教材，作者编写本书的基本想法是，在系统介绍弹塑性力学的基本概念、基本理论和分析方法的基础上，适当地侧重本构理论、能量原理和数值方法等方面的内容。主要考虑到，本构理论刻画了材料的力学行为，是分析弹塑性力学问题的物理基础；能量原理描述了整个物体所处状态的能量关系，是数值方法的理论基础；而合适的数值方法结合计算机平台能够帮助我们有效地分析工程实际中各种各样的弹塑性力学问题。基于上述想法，对于有关问题的解析求解方法及实例分析，本书只介绍了其中的基本内容。
　　本书分为3篇共17章。上篇第1、2章介绍了应力应变的基本理论，其中包括平衡和变形协调的基本方程，它是弹塑性力学的基础。
　　中篇第3～9章为弹性力学部分。第3章介绍了从一般各向异性到各向同性的线弹性本构关系；基于弹性应变能的可逆性，描述了超弹性的概念。第4章介绍了弹性力学边值问题的提法、基本解法以及解的基本性质。针对平面问题，第5章介绍了它的解析求解方法及其一些常见实例分析。关于薄板弯曲问题，第6章介绍了基于Kirchhoff附加假定的近似理论与应用，还简要介绍了考虑横向剪切的Mindlin板近似理论。由于温度应力问题在土木、水电工程中经常遇到，第7章介绍了热传导的基本知识和温度应力分析的基本方法。第8章按照从一般到特殊的方式，描述了从可能功原理到其他各种能量原理的导出过程，介绍了所有这些原理的物理本质、它们之间的关系和各自的使用范围；以能量原理为基础，还介绍了稳定性的基本概念问题。第9章介绍了主要数值方法的基本内容，其中包括有限元方法的基本思想。
　　下篇第10～17章为塑性力学部分。第10～12章介绍塑性本构关系，是本书的重要内容之一，按照从一维到三维、由浅入深的方式，对屈服面、加卸载、内变量、硬化、Drucker公设与流动法则等一系列基本概念给出了系统和全面的阐述；还介绍了全量理论，其中包括它的基本假定和使用范围，以及它与增量理论的比较；为加强概念的理解，这几章给出了较多具有针对性的例题。第13章介绍塑性力学边值问题的提法与简单实例求解分析。第14、15章针对塑性流动与破坏问题，介绍了相关的理论和分析方法，主要包括滑移线理论和塑性极限分析方法，还以平面问题和薄板弯曲问题为例，介绍了它们的应用。将岩土类材料的塑性本构关系单独作为第16章，主要是体现它有别于金属材料的特点，强调它的土木、水利水电等专业的重要性。最后，第17章介绍了塑性力学有限元的非线性特征与基本求解方法。
　　本书将弹性力学和塑性力学分开编写是为了体现它们之间的不同特点。一些带“*”的内空和附录中的有关内容往往涉及较复杂的数学推演或更深入的理论，供有兴趣的读者在提高时参考，跳过这些内容并不会影响对弹塑性力学基本内容的理解和掌握。在数学表达方面，同目前大多数教科书一样，引入了张量的指标记号法，简洁明了。为了一些对张量指标记法不熟悉的读者便于阅读，本书在上篇和中篇将常规表示方法和张量指标记号法对照使用，以便读者逐步习惯张量指标记法。

《材料的奇妙变形：从弹性到塑性》 想象一下，当你用力弯折一根橡皮筋，它会变形成你施加的形状；一旦松开手，它又会迅速恢复原状。这就是我们日常生活中最直观的“弹性”表现。但如果力量过大，橡皮筋就会留下永久的痕迹，甚至断裂。这种从可恢复变形到永久变形的转变，背后蕴藏着材料深层的秘密。 本书并非直接探讨“弹塑性力学”这一专业学术领域，而是以更贴近生活的视角，带领读者一同探索材料在受力时所经历的奇妙变形过程。我们将从基础的物理现象出发，逐步揭示为何不同的材料会表现出如此迥异的力学行为，以及这些行为对于我们所处的世界意味着什么。 第一章：力量与形变的初相遇——弹性的世界 在这一章，我们将从最基本的概念入手，理解“应力”和“应变”这两个核心词汇。应力，可以理解为材料内部抵抗外力的作用，是一种单位面积上的力。而应变，则是材料在外力作用下发生的相对形变。它们之间存在着微妙而精确的联系。 我们将会讨论 Hooke 定律，这个简单而重要的物理规律，它描述了在一定范围内，材料的应变与其承受的应力成正比。就像前面提到的橡皮筋，在拉伸或压缩到一定程度时，形变的大小总是与你施加的力量成比例。我们会通过生动的例子，比如弹簧的伸缩、桥梁的微小形变，来理解弹性的普遍存在。 这一章还会触及材料的弹性模量，这个物理量如同材料的“硬度”指标，不同的材料拥有不同的弹性模量，例如钢铁比橡胶的弹性模量要大得多，这意味着在相同的应力下，钢铁的形变会小得多。我们还会简单介绍泊松比，它描述了材料在受力方向上变形的同时，垂直方向上的形变比例。 第二章：超越界限——塑性变形的悄然发生 然而，并非所有的形变都是可恢复的。当外力超过材料的某个临界点时，材料会发生永久性的形变，这就是“塑性变形”。就像我们用力弯折的金属勺子，即使你把它掰回来，它也会保持弯曲的形状。 这一章将深入探讨塑性变形的根源。我们将解释，在微观层面，材料的晶体结构在承受过大应力时，晶格中的原子会发生滑移。这种滑移是一种不可逆的过程，导致材料整体形状发生永久改变。我们将用形象的比喻，比如一层层积木在侧向滑动，来帮助理解原子层面的运动。 我们会介绍屈服强度，这是材料开始发生塑性变形的临界应力。一旦应力达到或超过屈服强度，材料就进入了塑性变形的阶段。我们将讨论不同材料的屈服强度差异，以及它在工程设计中的重要性。例如，建造高楼大厦，需要选择屈服强度高的钢材，以保证结构的稳定性。 第三章：从实验室到生活——弹塑性现象的广泛应用 弹性和塑性并非抽象的理论概念，它们深深地影响着我们日常生活的方方面面。这一章将把理论与实践相结合，展示弹塑性现象在各个领域的实际应用。 在建筑工程中，钢筋混凝土的结构设计，就需要考虑钢材和混凝土的弹塑性行为。当承受巨大的地震力时，结构需要在弹性范围内保持稳定，并在超出弹性极限时，通过塑性变形来吸收和消散能量，避免瞬间崩塌。 在制造业领域，金属的塑性加工是生产各种零件和产品的核心技术，比如金属的锻造、轧制、冲压等。这些工艺都是利用材料的塑性变形能力，将其塑造成所需的形状。 在航空航天领域，飞机的机翼、火箭的外壳等，都需要在承受巨大的气动载荷时，既要保持足够的弹性以应对日常飞行，又要具备一定的塑性抵抗突发性的冲击。 我们还会探讨一些特殊材料，比如记忆合金，它们能在加热后恢复到预设的形状，这背后就与复杂的弹塑性转变机制有关。 第四章：材料的“韧性”与“脆性”——形变过程中的不同命运 材料在塑性变形过程中，表现出不同的“韧性”和“脆性”。韧性好的材料，在达到屈服强度后，能够发生显著的塑性变形，并且能够承受相当大的能量才断裂。而脆性材料，在达到屈服点之前，一旦应力过大，就会发生突然断裂，很少有明显的塑性变形。 我们将通过一些生活中的例子来解释这种差异。比如，一块玻璃杯很容易破碎，这是典型的脆性断裂；而一把金属尺子，即使弯曲得很厉害，也往往不会轻易断裂，它展现了良好的韧性。 这一章还会介绍断裂韧性，这是材料抵抗裂纹扩展的能力。理解材料的韧性和脆性，对于确保结构的安全性至关重要。 第五章：探寻内在机制——影响弹塑性的因素 材料的弹塑性行为并非一成不变，它会受到多种因素的影响。在这一章，我们将一起探讨这些影响因素。 温度是一个重要的因素。通常情况下，温度升高会降低材料的屈服强度和提高塑性变形能力。而低温则可能使一些材料变得更脆。 材料的微观结构，如晶粒大小、晶界、杂质等，都对弹塑性行为有着显著的影响。例如，细小的晶粒通常能提高材料的强度，但也会在一定程度上限制其塑性。 应变速率，也就是变形的速度，同样会影响材料的力学响应。有些材料在高速变形时会表现出更高的强度。 结语：材料的无声诉说 本书旨在以一种易于理解的方式，引导读者认识到材料变形背后蕴含的丰富物理原理。从橡皮筋的弹性拉伸，到金属的永久弯折，再到建筑物的抗震设计，弹塑性现象无处不在，默默地塑造着我们所生活的物质世界。 通过本书，我们希望读者能够培养对材料力学行为的直观认识，理解工程师们在设计和制造过程中所面临的挑战，并对我们周围的物质世界产生更深的敬意和好奇。这不仅仅是关于材料的科学，更是关于如何利用材料来创造更安全、更美好的未来的学问。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，远不止于理论知识的传授。它更像是一个弹塑性力学领域的百科全书，包罗万象，内容丰富。我特别欣赏它在介绍某些复杂概念时，所采用的类比和图示，这大大降低了理解的难度，让原本深奥的原理变得浅显易懂。比如，在讲解位移法和力法等数值分析方法时，作者并没有直接给出一堆算法流程，而是先从物理意义上解释了这些方法的原理，再逐步引导读者理解其数学模型。此外，书中还提供了大量不同类型的算例，并对解题过程进行了详细的分解，这对于我这种需要通过练习来巩固理论知识的人来说，简直是量身定制的学习材料。

评分☆☆☆☆☆

我得承认，第一次翻开这本书的时候，确实被那些密密麻麻的公式和符号给震慑住了。我甚至一度怀疑自己能否驾驭得了。但是，随着阅读的深入，我开始发现，这本书虽然内容严谨，但其逻辑结构却非常清晰。作者就像一位经验丰富的向导，一步步地带领我们穿越弹塑性力学的丛林。那些原本看起来晦涩难懂的公式，在作者的细致讲解下，都变得豁然开朗。我尤其喜欢书中对一些经典实验的介绍，比如单轴拉伸试验、扭转试验等，作者通过对这些实验数据的分析，深刻地阐述了材料的本构关系，以及塑性变形的发生机制。这让我对理论知识的理解，不仅仅停留在数学层面，而是上升到了对物理现象的深刻认识。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的篇幅之大，的确让我一度望而却步。但当我真正投入进去，才发现这厚重的背后，蕴藏着作者对于弹塑性力学领域深刻的洞察和丰富的知识储备。它不仅仅是一本介绍理论的书，更像是一个引路人，带领读者一步步探索这个复杂而迷人的学科。书中的一些章节，比如关于断裂力学和疲劳分析的部分，更是让我大开眼界。作者在介绍这些前沿理论时，并没有仅仅停留在概念层面，而是深入探讨了相关的数学模型、实验验证以及实际应用中的挑战，这对于我这样一个希望将理论知识与实际工程问题相结合的读者来说，无疑是弥足珍贵的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，可以说是“厚积薄发”的典型代表。在初期，你可能会觉得内容有些枯燥，大量的理论公式会让你感到有些吃力。但是，只要你坚持下去，随着章节的深入，你会逐渐感受到这本书的魅力所在。作者在讲解过程中，总是能够巧妙地将抽象的理论与具体的工程应用联系起来，让你明白这些知识究竟有什么实际意义。我记得在学习关于屈服准则的章节时，作者通过分析不同材料在不同加载组合下的失效情况，让我们深刻理解了各种屈服准则的适用范围和局限性。这种将理论与实践紧密结合的叙述方式，不仅加深了我对知识的理解，更激发了我对弹塑性力学研究的浓厚兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我入手大概有半年的光景了，期间陆陆续续地翻阅，也算是对它有了些粗浅的认识。说实话，刚拿到这本书的时候，就被它厚重的身躯给震撼到了，妥妥的一本“砖头书”，看着就觉得内容一定非常充实。打开扉页，那种严谨的学术气息扑面而来，各种公式、图表、符号，看得人眼花缭乱，心里不免有点打鼓，担心自己能否真正领会其中的精髓。不过，当我真的沉下心来，从头开始，一个章节一个章节地啃下去，才逐渐发现，这本书虽然封面看起来硬邦邦的，但内容却是有条有理，逻辑性极强。它没有那种故弄玄虚的学术腔调，而是以一种非常直观、甚至可以说有些“接地气”的方式，来阐述那些深奥的力学原理。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我当初选择这本书，主要是看中了它“弹塑性力学”这个主题，觉得它在很多工程领域都至关重要。拿到书后，我花了不少时间去阅读目录和前言，对它的整体结构和内容有了大致的了解。让我印象深刻的是，这本书并没有简单地罗列公式和定理，而是非常注重理论的推导过程和物理背景的阐述。作者在讲解每一个概念时，都会先从宏观的物理现象出发，然后逐步引入数学模型。我特别欣赏书中在介绍一些复杂数学工具时，能够辅以直观的图示和类比，这大大降低了理解门槛。而且，书中还包含了不少案例分析，这些案例往往取材于实际工程问题，让我们能够更好地理解弹塑性力学在解决实际工程挑战中的作用。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《弹塑性力学》之后，我的学习方式也随之发生了改变。以前我可能更倾向于快速浏览，抓住一些关键点。但这本书的严谨和系统性，让我不得不放慢脚步，细细品味每一个字句，认真推敲每一个公式。我甚至会在阅读过程中，准备笔记本，记录下重要的定义、定理以及一些让我产生思考的问题。书中的一些章节，比如关于材料强度理论的比较和选择，以及在不同加载条件下如何判断材料是否进入塑性状态，作者都给出了非常详尽的分析和指导。我发现，通过这样的深度阅读，我不仅掌握了书本上的知识，更重要的是，培养了一种严谨的科研思维和解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格，可以说是一种“润物细无声”的教导方式。它不像某些教材那样，上来就抛出一堆理论公式，而是循序渐进，从最基本的概念开始，逐步深入。一开始，它会先让你理解什么是弹性变形，什么是应力和应变，然后再慢慢引入塑性变形的特征，以及导致塑性变形的内在机制。书中还穿插了大量的实例分析，这些实例往往取材于实际工程应用，比如桥梁、建筑、航空航天等领域，让原本枯燥的理论变得生动有趣。我尤其喜欢它在讲解材料的本构关系时，所采用的那种直观的比喻和图示，一下子就将复杂的数学模型形象化了，让我的大脑不再是死记硬背，而是真正地理解了其背后的物理意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深的印象，莫过于它在细节上的打磨。很多时候，我们在阅读一本专业书籍时，会遇到一些概念模糊不清，或者推导过程跳跃的情况。但在这本《弹塑性力学》中，作者似乎非常体贴读者，对每一个概念的引入都经过了严谨的铺垫，对每一个公式的推导都力求清晰明了，甚至在一些关键步骤会给出详细的解释和分析，生怕读者会因此而产生困惑。我记得有一次，我在研究一个关于应力集中和塑性区扩展的问题时，遇到了一个不太理解的数学推导，当时我以为需要花费很多时间去查阅其他资料，但当我翻到书中的相关章节时，发现作者竟然已经预见了读者可能遇到的难点，并用一种非常易懂的方式进行了详细的讲解，这让我感到非常惊喜和感激。

评分☆☆☆☆☆

我大概是半年前在一次偶然的机会下看到了这本书的推荐，当时就被这个书名吸引住了，感觉它涵盖了工程领域一个非常核心的理论分支。拿到手之后，我便迫不及待地翻阅了一下目录，发现其章节划分得非常细致，从基础的弹性力学概念，到塑性变形的各种模型，再到相关的实验方法和数值模拟，几乎将弹塑性力学的所有重要方面都囊括其中。我尤其感兴趣的是它在介绍一些经典理论时，会追溯其历史渊源，引用大量前人的研究成果，这使得我对这些理论的形成和发展有了更深刻的理解。而且，书中提供的例题和习题也相当丰富，涵盖了不同难度和应用场景，非常适合我这种想要通过实践来巩固理论知识的读者。

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