波动力学（第2版）/中国科学技术大学精品教材 [Wave Mechanics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李永池 著

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• 波动力学
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• 物理学
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• 中国科学技术大学
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出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312043901

版次：1

商品编码：12331588

包装：平装

丛书名： 中国科学技术大学精品教材

外文名称：Wave Mechanics

开本：16开

出版时间：2015-05-01

用纸：胶版纸

页数：376

字数：656000

正文语种：中文

内容简介

　　《波动力学（第2版）/中国科学技术大学精品教材》是作者四十多年来在中国科学技术大学为本科生和研究生主讲“爆炸固体力学”“应力波理论”“波动力学”等课程教学内容的结晶.全书力图以流体和固体相统一的思想，以波传播的广义特征理论为主线，对各类介质中有关波传播的研究方法、基本理论和主要结果进行较全面和系统的介绍，以便为读者进行爆炸与冲击领域的研究工作提供一些基本知识和分析方法.
　　全书内容主要包括：一维单纯应力波的阵面分析方法，一维单纯应力波的特征线方法，一维复合应力波的广义特征理论和典型问题，三维介质中应力波的基本理论，线性波的基本理论和某些结果，爆轰波的基本理论和某些工程问题等.在系统介绍波动力学基本知识的基础上，书中也包含了作者及课题组近年来的某些新研究成果，例如有关复合应力波和三维波广义特征理论的表述体系以及某些新的结果、三维固体中冲击波突跃条件的推导和阐述等.
　　《波动力学（第2版）/中国科学技术大学精品教材》可作为力学、工程热物理、工程科学、材料科学、地球和空间科学以及应用数学等专业的研究生教材，也可作为与力学有关的相关专业师生和科技工作者的参考书.

内页插图

目录

总序
序
再版前言
前言
符号说明

第1章 一维单纯应力波的阵面分析方法
1．1 波阵面描述及阵面守恒条件
1．1．1 应力波的概念及分类
1．1．2 波的运动学
1．1．3 波阵面上的位移连续条件和动量守恒条件
1．1．4 波阵面上动量守恒条件的物理意义
1．1．5 冲击波阵面上的能量守恒条件
1．2 弹性波的传播和相互作用例I-弹性杆的对撞
1．2．1 题例及解法
1．2．2 结果分析
1．3 弹性波的传播和相互作用例Ⅱ——弹性波在两种材料交界面上的透反射
1．3．1 求解方法和结果
1．3．2 结果分析和结论
1．3．3 两个特例
1．3．4 层裂问题
1．4 -维单纯应力波的弹塑性本构关系
1．4．1 材料本构关系对波传播特性的影响
1．4．2 一维杆中的弹塑性应力一应变关系
1．4．3 一维应变条件下理想塑性材料的轴向弹塑性应力一应变关系
1．4．4 -维应变条件下塑性硬化材料的轴向弹塑性应力一应变关系
1．5 材料的弹塑性动态响应与弹塑性双波结构
1．5．1 材料的弹塑性动态响应曲线
1．5．2 简单波及其表达式
1．5．3 线性硬化材料简单波的传播图案和弹塑性双波结构
1．6 弹塑性加载波的相互作用
1．6．1 题例1
1．6．2 题例2
1．7 弹性卸载波对塑性加载波的追赶卸载
1．7．1 工程背景及题例
1．7．2 解法1：尝试法
1．7．3 解法2：预判法
1．7．4 应变间断面（更深刻些应称之为屈服强度间断面）
1．7．5 内反射波CE产生的机理
1．8 迎面卸载
1．8．1 工程背景及题例
1．8．2 解法1：尝试法
1．8．3 解法2：预判法
1．8．4 应变间断面（更深刻些应称之为屈服强度间断面）
1．8．5 内反射波CD和CD+／CD产生的机理
1．9 应变间断面对波的干扰
1．9．1 问题的提出
1．9．2 应变间断面的特点
1．9．3 解例
1．10 卸载波的相互作用
1．10．1 工程背景
1．10．2 本构模型对卸载波的限制
1．10．3 卸载波的相互作用解例1-
1．10．4 卸载波的相互作用解例2-
1．11 弹塑性波在两种介质交界面上的透反射
习题1

第2章 一维单纯应力波的特征线方法
第3章 一维复合应力波的广义特征理论和典型问题
第4章 三维介质中应力波的基本理论
第5章 线性波的基本理论和某些结果
第6章 爆轰波的基本理论和某些工程问题

前言/序言

　　所谓波，就是指某种扰动信号的传播，而扰动信号则是指介质中某种状态量的改变（而不是其状态本身）向邻近介质所发出的一种信号，这种状态量的改变作为一种扰动信号由此及彼、由近及远而传播开来就是所谓的波；而波在传播过程中也会因为受到各种内外因素的影响而改变其特性和强度，这就是所谓的波的演化.波的存在及其传播演化是自然界中最普遍和最重要的现象之一.电磁扰动信号的传播形成电磁波，光信号的传播形成光波，物质间引力的改变形成所谓的引力波，潮汐、海浪的推进和水库溃坝的洪水推进形成所谓的洪水波，声压扰动的传播形成所谓的声波，核爆炸、炸药化学爆炸和物理爆炸在炸药中形成爆轰波并在周围介质中引起爆炸应力波，变形体间的相互撞击会在相撞物体中分别激发出撞击应力波，城市车辆交通流中通过信号灯所控制的车辆疏密信号在车流中的传播是一种运动学的波，控制各类波传播规律的物理定律可能是完全不同的，但是由这些物理定律所得到的控制方程，则通常都可以由所谓的波动方程来描述，只要我们解决了求解波动方程的方法问题和由此所引出的一些规律性问题，则这些方法和规律常常是可以推广到具有不同物理背景的问题中去的，从这个意义上讲，我们只讲解某些最典型的波动问题是合适的.本书要讲的是波的一种——应力波，应力波即是指介质中应力扰动信号的传播，前面所讲的声波、爆轰波、爆炸应力波、撞击应力波等都是最常见的应力波，应力波可以在气体和液体等流体介质中传播，这些知识通常在气体动力学和流体力学教科书中有所介绍，在那里人们通常是用所谓的欧拉（Euler）描述方法；应力波也可以在固体介质中传播，这些知识通常在应力波基础和固体动力学教科书中有所介绍，在那里人们通常是用所谓的拉格朗日（Lagrange）描述方法.为了扩充读者的知识范围，深化读者对波传播问题的研究方法和重要结论的认识，也为了更好地揭示在连续介质力学中广泛采用的两类描述方法（拉格朗日描述和欧拉描述）的实质和相互联系，提高读者综合运用流体力学和固体力学知识的能力，本书将以流体和固体相统一的观点来介绍应力波的研究方法、基本理论和重要结论.波的传播和演化规律除了可通过实验测量而得出之外，还可通过理论分析和数值计算来得出.本书不是对波传播的实验方法进行介绍，而主要是对波传播的广义特征理论和对波传播问题的具体应用进行介绍，在数值计算方面，则主要介绍以特征理论为基础的计算方法，对有限差分等方法则并未进行系统讲解，而只是在介绍波传播的某些具体应用实例时做了简要说明，
　　波动力学在力学以及相关学科的教学和科研工作中占有极其重要的地位，它是连续介质动力学的基本理论支柱之一，在爆炸和冲击力学中更是具有非常重要和不可或缺的作用，可以说，没有波动力学的知识，要解决任何爆炸和冲击力学的问题都是根本不可能的.对该课的重要性我们可以从以下几个方面来简单说明：
　　（1）波动力学是固体动力学的理论基础，从本质上讲，力学中的任何问题实际上都是动力学的问题，与时间完全无关的所谓静力学问题在严格意义上其实是不存在的，这是因为任何外界的载荷要加到一个具体材料或结构上都是有一个时间过程的，只是其快慢和时间持续长短不同而已，只有当问题中的材料或者结构的惯性效应相对不太重要因而可以忽略时，我们才可以将问题作为静力学问题来处理并得到近似符合实际的结果，而在与时间有关的动力学问题中，我们又可以将之大致分为两类：第一类是材料的局部惯性效应起重要作用的所谓前期响应或局部响应的波动力学问题；第二类是结构的总体惯性效应起重要作用的所谓后期响应或总体响应的结构动力学问题，这两类动力学的问题又互为因果，即材料和结构中的波动是引起结构后期和总体响应的原因，而结构后期和总体响应则是材料结构中整个波动过程的结果，因此波动力学的研究结果不但常常可以作为研究后期结构响应问题的依据和基础，而且有时可以成为改进或检验后期结构响应结果的出发点，所以，我们说波动力学是固体动力学的理论基础是一点也不为过的。

《波动力学（第2版）》 面向基础科学与工程领域的权威参考 本书是“中国科学技术大学精品教材”系列中的一员，旨在为高等院校物理学、力学、工程学以及相关交叉学科的本科生和研究生提供一套系统、深入的波动力学理论体系。本书第二版在第一版的基础上，进行了内容更新与细节完善，力求在保持理论严谨性的同时，更贴近当前科学研究的前沿和实际应用的需求。 核心内容概述： 本书内容涵盖了波动力学中最基本、最核心的概念和理论，并逐步深入到更复杂的现象和模型。其结构安排遵循由浅入深、循序渐进的原则，确保读者能够建立起扎实的理论基础，并逐步掌握解决实际问题的能力。 第一部分：基础波理论 本部分首先从最简单的线性波动方程入手，介绍了描述波传播的基本数学模型。 一维波动： 详细阐述了弦的横振动、声波的传播等一维系统的振动和波的特性。通过引入位移、速度、张力、密度等物理量，推导出波动方程，并分析了驻波、行波等基本概念。 二维与三维波动： 将理论推广至二维和三维空间，讨论了水波、电磁波等更复杂的波动现象。重点讲解了波的叠加原理、干涉、衍射等基本现象，并引入了波矢量、频率、波长等重要物理参数。 能量与动量： 深入探讨了波的能量和动量概念。讲解了波的能量密度、能流密度以及动量守恒定律在波动传播中的应用。这部分内容对于理解波的物理本质至关重要。 第二部分：简谐振动与阻尼振动 简谐振动是理解一切复杂振动和波现象的基础。 简谐振动的数学描述： 详细讲解了简谐振动的动力学方程，如弹簧振子、单摆等典型系统，并通过求解微分方程，引入振幅、周期、频率、相位等概念。 受迫振动与共振： 分析了外部驱动力作用下的受迫振动，并重点阐述了共振现象及其重要性。共振是许多物理和工程现象的关键，如声学共振、机械结构共振等。 阻尼振动： 引入阻尼力的概念，研究了欠阻尼、临界阻尼和过阻尼等不同阻尼情况下的振动特性。这部分内容对于分析实际系统中能量耗散和振动衰减至关重要。 第三部分：非线性波与复杂现象 在掌握了线性波动的基础上，本书进一步拓展到更具挑战性的非线性波领域。 非线性波动方程： 介绍了 Burgers 方程、KdV 方程等典型的非线性波动方程，并讨论了孤立波（soliton）的存在及其性质。孤立波在光学、水动力学和粒子物理等领域都有着重要的应用。 波的散射与反射： 分析了波在遇到障碍物或介质界面时的散射和反射现象。讲解了全反射、衍射等光学和声学中的重要现象。 多普勒效应： 详细阐述了波源或观察者相对运动时引起的波的频率变化的现象，并给出不同情景下的计算公式。多普勒效应在天文观测、雷达和声纳等领域有广泛应用。 第四部分：波在不同介质中的传播 本书还将深入探讨波在不同介质中的传播特性。 各向同性介质与各向异性介质： 讨论了波在均匀、各向同性介质中的传播规律，以及在各向异性介质（如晶体）中波传播的特殊性，如双折射等。 导波结构： 讲解了波在特定结构中（如波导管、光纤）的约束传播现象。这部分内容对于通信工程、微波技术等领域至关重要。 界面波： 分析了波在两种不同介质界面上形成的波，如表面声波、表面等离子体激元等。 第五部分：高级主题与应用 为了使读者能够更好地理解波动力学在现代科学技术中的应用，本书还包含了一些高级主题。 傅里叶分析与波动： 强调了傅里叶分析在分解复杂波形、分析频谱方面的重要作用。讲解了傅里叶级数和傅里叶变换在波动问题中的应用。 数值方法： 介绍了求解波动方程的数值方法，如有限差分法、有限元法等，为处理复杂边界条件和非解析解的问题提供了工具。 波动力学的现代应用： 简要介绍了波动力学在现代科学技术中的前沿应用，例如： 声学： 超声成像、声学隐身、噪声控制。 光学： 光通信、激光技术、全息术、纳米光学。 地震学： 地震波的传播与探测。 量子力学： 量子波函数与物质波。 流体力学： 表面波、激波。 本书的特色与优势： 理论体系完整： 从最基础的波动方程到复杂的非线性现象，本书构建了一个逻辑严谨、内容丰富的波动力学理论框架。 数学工具严谨： 充分运用了微积分、微分方程、矢量分析等数学工具，并详细推导了关键公式，强调了数学在物理描述中的精确性。 物理概念清晰： 深入浅出地解释了波动力学的核心物理概念，帮助读者建立直观的物理图像。 例题丰富，练习题设计合理： 每章都配有详细的例题，展示了理论知识的应用，并设计了不同难度层次的练习题，以巩固和检验读者的学习效果。 强调关联性： 揭示了波动力学与其他物理分支（如经典力学、电磁学、量子力学）的深刻联系，帮助读者构建更广阔的知识体系。 紧跟时代发展： 第二版在内容上有所更新，适当引入了与现代科技发展相关的波现象和应用，使其更具时代感和前瞻性。 目标读者： 本书适合作为高等院校物理类、应用物理类、力学类、电子信息类、自动化类以及其他相关专业的本科生和研究生教材。同时也适合从事相关领域研究和工程开发的科技人员作为参考书。 学习本书的价值： 通过学习本书，读者将能够： 深刻理解波动现象的本质及其普遍性。 掌握描述和分析各种波动现象的基本理论和数学工具。 具备分析和解决波动力学相关问题的能力。 为进一步学习更深入的物理理论和应用打下坚实基础。 《波动力学（第2版）》不仅是一本教材，更是一扇通往理解自然界中各种振动和波现象的窗口，是每一位致力于基础科学和工程技术领域探索者的必备读物。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对科学充满好奇心的普通读者，虽然没有接受过专业的物理学训练，但我一直对我们所生活的世界背后的规律充满兴趣。我常常在科普读物中听到关于“波”的概念，比如声波、光波，甚至听过关于“量子波”的说法，但这些概念对我来说始终有些朦胧。我希望这本书能够用一种相对通俗易懂的语言，给我一个关于“波”的全面而深入的介绍。它应该能解释清楚到底什么是波，波有哪些基本属性，以及波是如何在我们生活的世界中扮演着重要角色的。如果书中能够包含一些生动形象的比喻和实例，甚至是一些与日常生活相关的有趣现象的解释，我会非常感兴趣，这将帮助我更好地理解这些抽象的科学概念。

评分☆☆☆☆☆

我一直对物理学中那些抽象的概念着迷，尤其是那些能够描绘自然界宏观和微观现象的理论。这本书的标题就深深地吸引了我，波动力学本身就是一个既基础又深刻的领域，它连接着经典物理和量子物理的许多重要进展。我在许多相关的学术文章和讲座中都接触过波动力学的一些初步概念，但总觉得有些碎片化，缺乏一个系统性的梳理。我期望这本书能够填补我在这方面的知识空白，让我能够从一个更宏观的视角去理解波的本质，以及它在不同物理体系中是如何表现的。尤其感兴趣的是，作者会如何引入量子力学中的波函数概念，以及如何将其与我们熟悉的经典波动现象联系起来，这其中一定蕴含着许多精妙的物理思想。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚开始接触高等物理的学生，对于学习路径和教材选择感到有些迷茫。身边的学长学姐们推荐了不少经典教材，其中就有提到波动力学的重要性。我了解到，许多核心的物理概念，比如薛定谔方程，都与波动力学有着千丝万缕的联系。我希望这本书能够用一种清晰易懂的方式，将这些复杂的概念层层剥开，帮助我建立起坚实的理论基础。我尤其看重教材的引导性，希望它能够循序渐进，从易到难，而不是上来就抛出大量晦涩的公式和定理。同时，如果书中能够包含一些引导性的例题和习题，那就更好了，这样我可以检验自己的理解程度，并从中找到解决问题的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真的很用心，纸张的质感和印刷的清晰度都让人眼前一亮。封面采用了比较简洁的设计风格，但色调和字体搭配得恰到好处，透露出一种沉静而专业的学术气息。拿到手中，分量感十足，一看就知道是厚实的内容。书脊处的烫金字体也显得很有档次，摆在书架上绝对是视觉上的亮点。翻开书页，一股淡淡的油墨香扑鼻而来，这是很多电子书无法给予的体验。每页的排版都十分考究，字号大小适中，行距也合理，即使长时间阅读也不会感到疲劳。插图和公式的呈现方式也很清晰，重点部分有高亮或者加粗处理，方便读者快速抓住关键信息。总的来说，在物质层面，这本书就已经给了我非常好的第一印象，让我对接下来的内容充满了期待。它不仅仅是一本书，更像是一件精美的工艺品，体现了出版方在细节上的追求。

评分☆☆☆☆☆

我是一位有着一定物理学基础的研究生，目前正在进行一项与波动现象相关的课题研究。虽然我的研究方向并非直接聚焦于波动力学的理论本身，但深刻理解其底层原理对于我的工作至关重要。我常常在文献中遇到一些与波动方程、叠加原理、干涉衍射等相关的数学模型，希望这本书能够提供一个全面的框架，帮助我系统地梳理这些知识。我特别关注书中是否对一些前沿的波动现象有所涉及，比如在凝聚态物理或光学领域中的应用，以及书中对数学工具的阐述是否足够严谨和深入。对于我来说，一本好的教材不仅要传授知识，更要启发思考，引导我发现新的研究方向。