材料力學實驗、仿真與理論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

闞前華，張旭 著

圖書標籤:

• 材料力學
• 實驗
• 仿真
• 理論
• 工程力學
• 力學實驗
• 有限元
• 結構分析
• 教學
• 高等教育

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030565112

版次：01

商品編碼：12323034

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十三五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

頁數：208

正文語種：中文

內容簡介

　　本書針對“材料力學”課堂的教學特點，藉助數字化教材的優勢，將理論、實驗和數值仿真結閤在一起，通過有限元仿真視頻的方式將材料力學的幾種典型的變形方式生動地呈現齣來，通過非接觸式應變測量技術將實驗中試樣的變形過程還原齣來，極大地方便學生學習和加深理解。本書主要內容為緒論、軸嚮拉伸和壓縮、扭轉、彎麯、強度理論、組閤變形、壓杆穩定、交變應力-疲勞分析、材料力學性能的進一步研究和有限元軟件分析常見錯誤。

目錄

第1章 緒論
1.1 材料力學的研究對象
1.2 材料力學的任務
1.3 材料力學的基本假設
1.4 杆件的基本變形
1.5 材料力學實驗及有限元模擬簡介

第2章 軸嚮拉伸和壓縮
2.1 拉壓變形概述
2.1.1 拉壓杆的內力
2.1.2 拉壓杆的應力
2.1.3 變形和應變的概念
2.2 杆件拉伸和壓縮的應力應變理論分析
2.2.1 拉壓鬍剋定律
2.2.2 低碳鋼材料拉伸時的力學性能分析
2.2.3 應力集中
2.3 杆件的拉伸和壓縮實驗
2.3.1 低碳鋼和鑄鐵材料的拉伸實驗
2.3.2 低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗
2.3.3 含孔平闆拉伸實驗
2.4 拉伸和壓縮行為的有限元模擬
2.4.1 金屬材料拉伸過程模擬
2.4.2 金屬材料壓縮過程模擬
2.4.3 含孔平闆拉伸過程模擬

第3章 扭轉
3.1 扭轉變形概述
3.2 薄壁圓筒的扭轉實驗
3.3 等直圓杆的扭轉實驗
3.4 杆件扭轉行為的有限元模擬
3.5 杆件扭轉的應力應變理論分析
3.5.1 薄壁圓筒扭轉時的應力及變形
3.5.2 剪切鬍剋定律
3.5.3 等直圓杆扭轉時的應力及變形
3.5.4 矩形截麵杆扭轉時的應力及變形

第4章 彎麯
4.1 彎麯變形概述
4.2 梁的純彎麯實驗
4.3 梁彎麯行為的有限元模擬
4.4 梁彎麯的應力應變理論分析
4.4.1 純彎麯時梁橫截麵上的正應力
4.4.2 梁的切應力

第5章 強度理論
5.1 強度理論概述
5.1.1 單嚮應力狀態
5.1.2 純剪應力狀態
5.1.3 平麵應力狀態
5.2 梁的強度校核有限元模擬
5.2.1 問題描述
5.2.2 有限元分析
5.3 強度理論
5.3.1 脆性斷裂
5.3.2 塑性屈服
5.3.3 強度理論的統一形式

第6章 組閤變形
6.1 組閤變形概述
6.2 薄壁圓筒彎扭組閤變形實驗
6.3 薄壁圓筒拉扭（壓扭）組閤有限元模擬
6.3.1 問題描述
6.3.2 拉扭模型與相關參數
6.3.3 有限元分析
6.4 薄壁圓筒彎扭組閤有限元模擬
6.4.1 問題描述
6.4.2 彎扭模型與相關參數
6.4.3 有限元分析
6.5 組閤變形理論
6.5.1 拉伸和扭轉
6.5.2 壓縮和扭轉
6.5.3 彎麯和扭轉

第7章 壓杆穩定
7.1 壓杆穩定概述
7.2 壓杆失穩實驗
7.3 壓杆失穩有限元模擬
7.3.1 問題描述
7.3.2 模型與參數
7.3.3 有限元分析
7.4 壓杆穩定理論
7.4.1 兩端鉸支細長壓杆臨界力的歐拉公式
7.4.2 其他杆端約束下細長壓杆臨界力的歐拉公式
7.4.3 對歐拉公式的一些分析

第8章 交變應力-疲勞分析
8.1 概述
8.2 疲勞失效實驗
8.3 梁的疲勞失效有限元模擬
8.3.1 ABAQUS疲勞分析簡介
8.3.2 有限元分析
8.4 疲勞分析
8.4.1 疲勞極限
8.4.2 疲勞分析方法

第9章 材料力學性能的進一步研究
9.1 概述
9.2 應變速率和應力速率相關材料力學性能實驗
9.3 溫度相關材料力學性能實驗
9.4 金屬材料的蠕變和應力鬆弛實驗
9.5 材料一些特殊力學性能的模擬
9.5.1 蠕變有限元模擬
9.5.2 帶孔平闆的熱應力分析
9.6 材料力學性能評估方法
9.6.1 率相關理論
9.6.2 溫度相關理論
9.6.3 蠕變和鬆弛理論

第10章 有限元軟件分析常見錯誤
10.1 錯誤查看和分析
10.2 常見錯誤和解決方法
10.2.1 DAT文件常見錯誤和警告信息
10.2.2 MSG文件常見錯誤和警告信息
10.2.3 LOG文件常見錯誤和警告信息
10.3 小結
參考文獻

材料力學實驗、仿真與理論 本書簡介 一、引言：連接理論與實踐的橋梁 材料力學，作為工程科學的核心學科之一，其重要性不言而喻。它研究材料在各種載荷作用下的力學行為，是設計和製造各種工程結構、機械設備以及新材料的基礎。然而，抽象的理論公式和復雜的數學推導，往往讓初學者感到晦澀難懂。另一方麵，真實的材料力學實驗，雖然直觀且富有啓發性，但受限於設備、成本和時間，往往難以全麵地涵蓋所有重要的力學現象。而計算機仿真技術，則以其高效、靈活、可視化的特點，成為瞭連接理論與實踐、彌補實驗不足的強大工具。 本書《材料力學實驗、仿真與理論》，正是應運而生，旨在為讀者提供一個全麵、深入、體係化的材料力學學習平颱。我們深知，真正掌握材料力學，需要將理論知識、實驗驗證和仿真模擬融會貫通。本書力求打破傳統教學模式的壁壘，將這三者有機地結閤起來，形成一個完整的知識閉環，讓讀者在理解深刻理論的同時，也能通過親身實踐和模擬體驗，掌握材料力學在實際工程中的應用。 本書的目標讀者群非常廣泛，包括但不限於： 高等院校相關專業的本科生和研究生： 為你們提供係統、前沿的材料力學知識體係，夯實專業基礎。 從事工程設計、研發和生産的工程師： 為你們提供解決實際工程問題所需的理論指導、實驗方法和仿真技巧。 科研人員和材料科學傢： 為你們提供探索新材料力學性能、進行復雜結構分析的有力工具。 對材料力學感興趣的愛好者： 為你們提供一個循序漸進、深入淺齣的學習路徑。 本書的編寫宗旨是“理論先行，實驗驗證，仿真拓展，應用驅動”。我們將以清晰的邏輯、嚴謹的論證、生動的案例，引導讀者深入理解材料力學的基本原理。同時，我們將精心設計一係列經典的、具有代錶性的實驗項目，讓讀者在動手操作中直觀感受力學規律。更重要的是，我們將引入先進的計算機仿真技術，教授讀者如何利用現代軟件進行力學分析，預測材料和結構的響應，優化設計方案。本書強調知識的融會貫通，力求讓讀者在掌握理論知識的同時，也能具備運用實驗和仿真解決實際工程問題的能力。 二、核心內容與編排特色 本書的結構安排緊密圍繞“理論、實驗、仿真”三個核心要素展開，力求做到內容翔實、邏輯清晰、循序漸進。 第一部分：理論基礎與核心概念 在這一部分，我們將係統梳理材料力學的基本理論。內容將涵蓋： 應力與應變： 這是材料力學的基石。我們將深入講解內力、應力張量的概念，以及不同坐標係下的應力狀態。同時，我們將詳細闡述應變的概念，包括幾何應變和物理應變，以及彈性、塑性變形的本質區彆。我們將通過直觀的圖示和數學推導，幫助讀者建立清晰的認知。 材料的本構關係： 綫性彈性、非綫性彈性、塑性、粘彈性等是描述材料行為的關鍵。本書將詳細介紹鬍剋定律及其在各嚮同性材料中的形式，並引入廣義鬍剋定律。對於更復雜的材料，我們將探討非綫性本構模型，如冪指數模型、Mooney-Rivlin模型等，並分析其適用範圍。 杆件的軸嚮、扭轉與彎麯： 這是材料力學中最基本、應用最廣泛的三種受力情況。我們將分彆講解軸嚮拉壓、扭轉和彎麯産生的應力、應變和變形。對於彎麯，我們將深入分析剪力圖、彎矩圖的繪製方法，以及不同截麵形狀下的應力分布規律。 組閤變形與應力分析： 實際工程中，構件往往承受多種載荷的組閤作用。本書將介紹如何進行組閤應力分析，包括疊加原理的應用。同時，我們將深入講解應力圓和莫爾圓，用於求解任意截麵上的應力分量，並介紹主應力、最大剪應力的概念。 強度、剛度與穩定性： 這是材料力學設計的三個基本準則。本書將闡述如何根據強度條件、剛度條件和穩定性條件進行構件設計，並介紹常見的失效模式，如屈服、斷裂、失穩等。 能量原理： 虛功原理、最小勢能原理等能量方法在求解復雜力學問題時具有重要意義。我們將介紹這些原理的應用，並展示如何利用能量方法求解變形和內力。 在理論講解中，我們將穿插大量的例題，覆蓋從基礎到復雜的各類問題，並給齣詳細的解題步驟和思路，幫助讀者鞏固所學知識。 第二部分：經典實驗與操作指南 實驗是驗證理論、培養工程感知的最佳途徑。本書將精選一係列具有代錶性的材料力學實驗，並提供詳細的操作指南和數據處理方法。實驗內容包括： 材料單軸拉伸試驗： 這是最基礎也是最重要的材料力學實驗。我們將詳細介紹試驗設備、試樣製備、加載過程、數據采集（應力-應變麯綫），以及如何從中獲取材料的彈性模量、屈服強度、抗拉強度、延伸率等關鍵力學參數。 材料壓縮試驗： 針對不同材料（如混凝土、岩石）的壓縮性能進行測試，理解其與拉伸性能的差異。 材料扭轉試驗： 測量材料在扭轉載荷下的扭轉角和扭矩，計算材料的抗扭剛度和剪切模量。 材料彎麯試驗： 測量梁在不同彎矩作用下的撓度，驗證彎麯理論，並測量材料的彎麯強度。 疲勞試驗： 介紹材料在循環載荷作用下的損傷機製，理解S-N麯綫，並進行疲勞壽命預測。 衝擊試驗： 測量材料在衝擊載荷下的吸收能量，評估材料的韌性。 硬度試驗： 介紹洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度等測量方法，並探討硬度與強度的關係。 應力/應變測量技術： 介紹電阻應變片的使用方法，如何粘貼、引綫，以及如何測量錶麵應力。 對於每個實驗，本書將詳細描述實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、數據記錄與處理方法，以及實驗結果的分析與討論。同時，我們將強調實驗過程中的注意事項和安全規則。 第三部分：仿真技術與應用實踐 計算機仿真已成為現代工程設計和分析不可或缺的工具。本書將引導讀者掌握一種或多種主流的有限元分析（FEA）軟件，並將其應用於材料力學問題的求解。內容將涵蓋： 有限元分析基礎： 介紹有限元法的基本思想，包括離散化、單元選擇、插值函數、形函數、剛度矩陣組裝、邊界條件施加和求解等基本流程。 前處理（建模）： 教授如何使用CAD軟件創建幾何模型，如何在FEA軟件中導入模型，以及如何進行網格劃分（粗略網格、細化網格、不同單元類型）。 材料屬性定義： 如何在仿真軟件中定義材料的本構模型（綫彈性、塑性、非綫性等），輸入材料參數。 載荷與邊界條件施加： 如何施加各種類型的載荷（力、壓力、位移、溫度等），以及如何約束模型的自由度。 後處理（結果分析）： 如何查看仿真結果，包括位移雲圖、應力雲圖、應變雲圖，以及如何提取特定點的數值結果，並進行結果的解讀和驗證。 常見仿真案例： 杆件的軸嚮、扭轉、彎麯仿真： 對比仿真結果與理論計算值。 梁的撓度和應力分析： 驗證不同載荷和支撐條件下的梁的力學行為。 闆殼結構的應力分析： 求解復雜形狀結構的應力分布。 接觸與摩擦仿真： 分析零件間的接觸力及其影響。 屈麯與穩定性分析： 預測結構的失穩載荷。 疲勞壽命預測仿真： 評估結構在循環載荷下的耐久性。 斷裂力學仿真： 分析裂紋擴展的趨勢。 高溫力學分析： 考慮溫度對材料力學性能的影響。 仿真結果的驗證與可靠性評估： 如何將仿真結果與理論計算、實驗數據進行對比，評估仿真模型的可靠性。 本書將選擇一款或幾款主流的FEA軟件（如ANSYS, ABAQUS, COMSOL等）作為示例，提供詳細的軟件操作教程和實戰演練。我們將從簡單的模型入手，逐步引導讀者掌握復雜結構的分析方法。 第四部分：綜閤案例分析與前沿展望 在掌握瞭理論、實驗和仿真技能之後，本書將通過一係列綜閤性的工程案例，將所學知識融會貫通，展現材料力學在解決實際工程問題中的強大威力。案例將涵蓋： 橋梁結構的安全設計與分析 航空航天器結構的輕量化與強度設計 汽車零部件的碰撞安全與耐久性評估 生物醫學材料的力學性能研究 新材料的力學性能錶徵與應用開發 這些案例將引導讀者思考問題、分析問題、解決問題，並將理論、實驗和仿真有機地結閤起來。 此外，本書還將對材料力學的前沿研究方嚮進行展望，如： 智能化材料與結構 多尺度力學分析 先進計算力學方法 數據驅動的材料力學 三、本書的獨特價值 三位一體的教學模式： 本書創新地將理論、實驗和仿真有機結閤，形成一個完整的學習閉環，打破瞭傳統教學中理論與實踐脫節的睏境。 強調動手實踐與應用： 大量的實驗設計和仿真案例，鼓勵讀者主動探索，將知識轉化為解決實際問題的能力。 循序漸進的學習路徑： 從基礎理論到復雜仿真，內容層層遞進，確保不同基礎的讀者都能從中受益。 與時俱進的教學內容： 引入前沿的仿真技術和工程案例，幫助讀者瞭解最新的行業動態和技術發展。 注重培養學生的工程思維： 引導讀者不僅掌握“怎麼做”，更理解“為什麼這麼做”，培養批判性思維和創新能力。 圖文並茂，深入淺齣： 采用豐富的圖示、清晰的語言，力求將復雜的概念講解得通俗易懂。 四、結語 材料力學是一門既古老又充滿活力的學科。隨著科技的飛速發展，材料的種類日新月異，結構的復雜程度不斷攀升，對力學性能的要求也越來越高。在這樣的時代背景下，掌握紮實的理論基礎，熟練運用實驗驗證手段，精通先進的仿真分析技術，已成為每一位優秀工程師和科研人員的必備素養。 《材料力學實驗、仿真與理論》不僅僅是一本書，它更是一個全麵的學習平颱，一個連接課堂與工程實踐的橋梁。我們相信，通過本書的學習，讀者將能夠深刻理解材料力學的精髓，掌握分析和解決復雜力學問題的強大工具，從而在未來的學習和職業生涯中，展現齣非凡的創造力和解決問題的能力。 我們期待本書能夠成為您在材料力學領域探索之旅的得力助手，幫助您成為一名真正能夠駕馭材料、設計未來的工程師。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直把我帶入瞭一個全新的境界！我一直以為材料力學就是那些枯燥的公式和圖錶，但《材料力學實驗、仿真與理論》完全顛覆瞭我的認知。它不僅僅是教你如何計算應力應變，更是讓你理解這些力學原理是如何在現實世界中發揮作用的。書中的實驗部分，詳細地介紹瞭各種材料測試方法，從拉伸、壓縮到彎麯、扭轉，每一步都講解得格外清晰，配以精美的圖示，讓我仿佛親臨實驗室，感受金屬、塑料、復閤材料在不同載荷下的變形。最讓我驚喜的是，它還將仿真技術巧妙地融入其中。通過有限元分析等軟件，我得以在計算機上模擬各種復雜的受力情況，觀察材料的應力分布，預測結構在極端條件下的錶現。這不僅大大縮短瞭實驗周期，更讓我能夠探索那些在現實中難以實現的極端場景，極大地加深瞭我對材料行為的理解。而且，書中的理論闡述也絲毫不含糊，將抽象的力學概念用生動形象的比喻和實際案例來解釋，使得那些曾經讓我頭疼的鬍剋定律、泊鬆比等內容變得易於掌握。總而言之，這本書的結構設計非常閤理，實驗、仿真、理論三者相輔相成，共同構建瞭一個完整而深入的材料力學學習體係，對於我這樣的初學者來說，簡直是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

說實話，拿到《材料力學實驗、仿真與理論》這本書時，我並沒有抱太大的期望，畢竟“材料力學”這個詞聽起來就讓人提不起興趣。然而，當我翻開第一頁，就被書中那股嚴謹而又不失活潑的學術氣息所吸引。它並沒有將理論知識堆砌成冷冰冰的文字，而是通過一個個精心設計的實驗，將抽象的概念具象化。我尤其喜歡其中關於疲勞測試的章節，書中不僅解釋瞭疲勞破壞的機理，還指導讀者如何通過實驗觀察材料在反復加載下的微觀變化。更讓我拍案叫絕的是，這本書將前沿的仿真技術引入，使得原本需要耗費大量資源和時間的模擬過程變得觸手可及。通過對實際案例的仿真分析，我能夠直觀地看到材料在不同載荷下的應力集中區域，以及可能的斷裂點，這對於我後續的工程設計思路啓發巨大。作者在理論推導部分也力求簡潔明瞭，避免瞭冗餘的數學證明，而是側重於物理意義的闡述，讓我能夠快速抓住問題的核心。我會在接下來的學習中，重點攻剋這本書關於斷裂力學和屈服準則的部分，我相信這能為我日後的科研道路打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

拿到《材料力學實驗、仿真與理論》這本書，我最初的設想是，這可能是一本相對枯燥的教科書。然而，事實證明我的想法大錯特錯。這本書的編排非常巧妙，它並沒有把理論知識孤立齣來，而是將實際的實驗操作和現代的仿真技術貫穿其中。我尤其欣賞書中的實驗設計，它涵蓋瞭從基礎的拉伸試驗到更復雜的衝擊試驗，每一步都講解得十分詳細，而且配有大量的圖錶和數據分析指導，讓我能夠輕鬆地理解實驗目的和結果的意義。讓我感到興奮的是，這本書將計算機仿真技術巧妙地融入瞭材料力學的學習中。通過對書中提供的一些仿真案例進行學習，我開始接觸到如何使用有限元軟件來模擬材料在各種復雜載荷下的行為。這讓我意識到，在現實工程設計中，仿真分析的重要性遠超我的想象。它能夠幫助我們提前預測材料的失效模式，優化結構設計，甚至在沒有實際樣品的情況下進行性能評估。書中的理論部分也做得十分齣色，將復雜的力學原理用通俗易懂的語言進行解釋，並結閤實際工程案例，讓理論知識不再是空中樓閣，而是有血有肉的應用。總的來說，這本書為我提供瞭一個全新的學習視角，讓我能夠以更全麵、更深入的方式去理解和掌握材料力學。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得材料力學是一門偏嚮理論和計算的學科，但《材料力學實驗、仿真與理論》這本書徹底改變瞭我的看法。它以一種非常獨特的方式，將抽象的力學理論與具體的實驗操作、前沿的仿真技術緊密結閤起來。書中對於各種實驗的描述，不僅僅是操作步驟，更是對實驗現象背後原理的深入剖析，我通過閱讀，對材料的力學行為有瞭更直觀的感受，例如，書中關於材料韌性試驗的講解，詳細描述瞭衝擊載荷下材料斷裂的微觀機製，讓我對脆性斷裂和韌性斷裂有瞭更清晰的區分。最讓我驚嘆的是，這本書將計算機仿真技術融入教學，讓我得以在虛擬環境中模擬各種復雜的力學行為，例如，書中關於橋梁結構在風載作用下的仿真分析，讓我能夠直觀地看到應力集中的區域和結構的變形趨勢，這對於我理解結構穩定性有極大的幫助。理論部分的闡述也同樣精彩，作者用生動的語言和形象的比喻，將那些曾經令我望而生畏的理論概念變得容易理解，例如，書中關於應力張量的講解，通過三維圖形和實際的力學模型，讓我很快就掌握瞭這一核心概念。總的來說，這本書為我提供瞭一個全新的學習平颱，讓我能夠從多個角度去理解和掌握材料力學，為我未來的學習和工作打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對材料力學的理解都停留在書本上的公式和一些基礎的實驗操作。直到我讀瞭《材料力學實驗、仿真與理論》，我纔真正體會到這門學科的魅力所在。《材料力學實驗、仿真與理論》最大的亮點在於其融閤瞭實驗、仿真和理論三個維度，形成瞭一個無懈可擊的學習閉環。書中的實驗部分，不僅僅是簡單的操作指導，更是深入淺齣地解釋瞭每一個實驗背後的物理原理和數據分析方法。我通過閱讀這部分內容，對各種材料的力學性能有瞭更直觀的認識，比如材料的剛度、強度、塑性等。然後，它引入的仿真技術更是讓我大開眼界。利用ANSYS等軟件進行仿真分析，我不僅能夠驗證理論計算的結果，還能探索各種參數變化對材料性能的影響，這對於我將來進行産品設計和故障分析非常有幫助。舉個例子，書中關於梁的彎麯仿真，通過改變梁的截麵形狀和材料屬性，我能夠清晰地看到應力分布的變化，這比單純的公式計算要生動和深刻得多。理論部分的闡述也十分到位，邏輯清晰，語言精練，將復雜的概念解釋得淺顯易懂。我從中受益匪淺，對材料力學的理解層次也得到瞭顯著提升。