接觸理論及非連續形體的形成約束和積分 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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石根華 著

圖書標籤:

• 接觸力學
• 非連續形體
• 約束
• 積分
• 有限元
• 數值方法
• 結構力學
• 固體力學
• 變形
• 計算力學

店鋪： 今古傳奇圖書專營店

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030501929

商品編碼：28739624765

包裝：平裝

齣版時間：2017-02-01

基本信息

書名:接觸理論及非連續形體的形成約束和積分

定價：118.00元

售價：79.1元,便宜38.9元,摺扣67

作者:石根華

齣版社：科學齣版社有限責任公司

齣版日期：2017-02-01

ISBN：9787030501929

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版次：1

裝幀：平裝

開本：B5

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編輯推薦

導語_點評_推薦詞

內容提要

本書結閤拓撲學，引入瞭進入塊體這一概念，用於描述一對塊體之間的接觸。進入塊體的邊界是接觸覆蓋係統，由接觸嚮量、接觸邊、接觸角、接觸多邊形組成。每層接觸覆蓋定義瞭一種接觸，而所有的接觸覆蓋能完整地錶述現實中塊體的平移、鏇轉、變形。同時，藉助於參考點，使進入塊極大的簡化瞭接觸計算：（1）將一對塊體間的*短距離計算轉化為計算參考點與進入塊體邊界的*短距離；（2）參考點會在一對塊體發生接觸時移動到進入塊體邊界上，且通過此時參考點的位置就能確定接觸點和接觸位置；（3）通過參考點，可以計算齣一對塊體發生嵌入時塊體的*短退齣路徑，且根據這條路徑與進入塊體邊界的交點可確定此時的接觸點和接觸位置。由於塊體和角都是有無數點的點集，因而相應的幾何計算較難。為瞭方便計算，本文用不等式錶示所有的塊體和角，然後用代數操作完成相應的計算。

目錄

作者介紹

文摘

序言

結構動力學基礎與材料性能研究：新視角下的理論探析 本書深入探討瞭在復雜載荷作用下，結構係統響應的內在機理，並著重於解析材料在極端條件下的本構關係與演化規律。全書內容緊密圍繞結構工程、固體力學以及材料科學的前沿交叉領域展開，力求提供一套嚴謹且富有洞察力的理論框架，用以指導高精度仿真分析和新型工程材料的開發。 第一部分：連續介質動力學響應的張量分析 本部分首先奠定瞭分析結構動力學問題的數學基礎。我們摒棄瞭傳統上僅關注宏觀位移場的簡化描述，轉而深入研究瞭應變率、應力梯度與應變梯度張量在描述材料非局部效應中的關鍵作用。 1.1 高階應力與非局部效應 重點分析瞭梯度理論在描述材料內部微觀結構影響下的宏觀響應。通過引入應變梯度張量 $ abla oldsymbol{varepsilon}$，我們建立瞭超越標準彈性理論的本構方程。這對於理解材料在小尺度效應、晶界滑移或微裂紋萌生階段的力學行為至關重要。詳細推導瞭涉及幾何非綫性和材料非綫性的耦閤方程組，並探討瞭在衝擊載荷下，能量耗散機製如何通過這些高階導數項得以精確刻畫。特彆關注瞭材料內部特徵長度尺度與結構特徵尺度之間的相互作用如何決定整體的動態響應。 1.2 時間域與頻率域耦閤分析 本書係統闡述瞭在瞬態激勵下，結構係統如何從初始的彈性狀態過渡到塑性甚至損傷狀態的全過程。我們采用先進的積分技術，結閤瞭頻域分析的穩定性和時域分析的直觀性。詳細討論瞭如何利用復模態分析技術來識彆結構阻尼的頻率依賴性，以及如何將這些信息反饋到時間步進算法中，以提高大變形或高頻振動問題的計算效率和精度。對粘彈性材料的時間鬆弛過程，引入瞭廣義Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型的高級變體，並探討瞭如何通過實驗數據擬閤來確定這些模型的精確參數集。 1.3 能量守恒與耗散路徑分析 在動力學分析中，能量的平衡是核心命題。本章細緻考察瞭外部做功、內能變化、動能以及耗散能之間的定量關係。特彆強調瞭在不可逆變形過程中，應變能密度函數如何分解為彈性儲存部分和塑性耗散部分。對於涉及衝擊或高速撞擊的問題，我們引入瞭基於能量密度梯度的方法來判定材料的失效起始點，而非僅僅依賴於傳統的應力或應變閾值判據。 第二部分：先進材料本構模型的構建與驗證 本部分聚焦於復雜功能材料和工程結構材料在多場耦閤環境下的本構行為建模，特彆關注瞭材料內部微觀損傷演化與宏觀力學性能之間的橋梁構建。 2.1 損傷力學與演化路徑 詳細研究瞭材料損傷演化過程的微觀基礎。不同於簡單的等效損傷變量，我們提齣瞭基於微裂紋密度張量和孔隙率演化方程的耦閤模型。討論瞭在疲勞載荷下，裂紋萌生、擴展與匯閤的概率性過程，並引入瞭隨機場理論來模擬材料內部微觀結構的不均勻性對疲勞壽命的影響。在高溫或化學腐蝕環境下，材料的蠕變與應力鬆弛機製被納入統一的損傷框架內進行描述。 2.2 智能材料與多場耦閤響應 重點分析瞭具有耦閤效應的材料，如壓電材料、熱塑性彈性體以及形狀記憶閤金（SMA）。針對SMA，詳細構建瞭其相變過程中應力、溫度和應變之間的非綫性熱力學關係，並提齣瞭一種適用於有限元求解器的滯後性本構模型，用以捕捉其超彈性-塑性雙重特性。對於復閤材料，考察瞭縴維與基體界麵脫粘的動態過程，並利用界麵本構律來描述界麵應力傳遞的非綫性特徵。 2.3 尺度效應下的材料參數識彆 如何從宏觀力學試驗數據反演得到材料的微觀或介觀參數，是本研究的難點之一。本章介紹瞭一種基於優化算法的參數識彆流程。該流程利用高分辨率的數值模擬結果，通過最小化理論模型預測值與實驗觀測值之間的誤差函數，來精確確定諸如粘滯係數、界麵強度和損傷參數等關鍵材料常數。討論瞭識彆過程中參數的敏感性分析和不確定性量化方法。 第三部分：數值求解策略與計算方法 本部分側重於將上述復雜的非綫性偏微分方程組轉化為可高效求解的數值算法，特彆是針對強非綫性、大變形和高對比度時間尺度的動力學問題。 3.1 非綫性動力學方程的隱式/顯式積分 對大時間步進下的穩定性問題，我們側重於改進的隱式積分方案，如廣義-$alpha$ 方法和 HHT-$alpha$ 方法的非綫性修正形式。特彆關注瞭在大變形梯度（如金屬塑性流動）下的應力更新算法，引入瞭對數應變率和對數應力張量，以保證數值解在坐標係鏇轉時不産生僞應力。對於需要極小時間步長的衝擊問題，則優化瞭顯式算法的時間步長控製策略，以最大化計算效率。 3.2 接觸與邊界條件的動態處理 在結構相互作用的模擬中，接觸麵處理的精度至關重要。本章係統迴顧瞭罰函數法、增廣拉格朗日法和增廣罰函數法在動態接觸問題中的適用性與局限性。重點發展瞭基於增量法的非光滑接觸動力學求解器，用以準確捕捉接觸狀態（接觸、分離、摩擦）的實時切換，並保證接觸力在數值上的連續性和物理上的無穿透性。討論瞭在高速摩擦接觸中，熱量産生的非均勻分布對局部材料性能退化的影響建模。 3.3 模型的可追溯性與誤差估計 為確保計算結果的可靠性，本部分引入瞭後處理誤差估計技術。這包括對解的梯度場進行平滑估計，並利用這些估計值來指導自適應網格重劃分（Adaptive Mesh Refinement, AMR）策略。特彆強調瞭在材料突變區域（如激波傳播或材料屈服麵突變處），AMR對捕捉解的精確解的能力提升作用，以及如何量化由於網格不精細導緻的能量不平衡誤差。 本書內容旨在為結構動力學、材料非綫性建模和高級計算力學方法的研發人員提供一套前沿且嚴謹的理論和方法論基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得很有意思，那種深邃的藍色調，配上一些抽象的幾何圖形，給人的第一印象就是“專業”和“硬核”。我本來對這個領域隻是略有耳聞，抱著瞭解一下的心態翻開瞭第一章，結果發現作者的敘述方式非常流暢，完全不是那種枯燥的教科書腔調。他似乎很擅長將復雜的前沿概念用清晰的邏輯串聯起來，讓你在閱讀的過程中能不斷地跟上他的思路。雖然內容涉及的數學和物理背景要求不低，但作者在關鍵術語的引入和解釋上做得相當到位，即使是初次接觸的讀者也能找到一個相對平穩的切入點。我尤其欣賞其中關於“理論構建”部分的論述，它沒有直接拋齣結論，而是循著一條清晰的脈絡，展示瞭科學傢是如何一步步從觀察現象到提齣假設，再到驗證和完善模型的全過程。這種教學方法，比起單純的知識灌輸，更能激發讀者的求知欲和批判性思維。讀完前幾章，我感覺自己對這個學科的宏觀框架有瞭更紮實的把握，而不是零散的知識點堆砌。這本書的排版和插圖也值得稱贊，圖文並茂，那些復雜的力學模型和拓撲結構圖都繪製得非常精細，極大地輔助瞭理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的寫作風格非常典雅，行文之間透露著一種老派學者的嚴謹和沉穩，但又不失現代科學的活力。我特彆喜歡它在討論曆史沿革時的處理方式，作者沒有將曆史作為背景闆簡單羅列，而是巧妙地將關鍵理論的誕生與當時的社會思潮、技術背景聯係起來。例如，他對某個經典模型在特定曆史時期遭受質疑的原因分析得入木三分，這不僅僅是知識的傳遞，更是一種對科學哲學層麵的探討。這種“知其然，更知其所以然”的敘事方式，極大地豐富瞭閱讀體驗。在閱讀過程中，我感覺自己仿佛在跟隨一位博學的導師，在曆史的長廊中穿梭，去感受那些偉大思想誕生的艱辛與不易。這種人文精神的融入，使得一本原本可能非常冰冷的理工科著作，變得溫暖而富有深度。它提醒我們，科學的發展從來都不是綫性的，而是充滿瞭反復、爭論與靈感的閃現。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是走進瞭一個迷宮，但手裏又握著一張由一位經驗極其豐富、且極富耐心的嚮導繪製的地圖。我花瞭大量時間在深入研讀其中關於“邊界條件敏感性分析”的那幾個章節。我的專業背景更偏嚮於計算模擬而非純粹的理論推導，因此，我對如何將抽象的數學描述轉化為可操作的計算流程非常關注。作者在這裏展現瞭驚人的洞察力，他沒有僅僅羅列公式，而是深入探討瞭在實際應用中，不同尺度的尺度效應和係統的不穩定因素是如何影響最終結果的精確度的。更妙的是，他引齣瞭一些非常前沿的數值穩定化技術，這些技術在其他主流教材中往往是一筆帶過，但在本書中卻被係統地拆解分析，甚至還探討瞭它們各自的計算成本和適用範圍。對於需要將這些理論應用於工程實踐的朋友來說，這簡直是寶藏級彆的參考資料。它不僅僅告訴你“是什麼”，更重要的是告訴你“為什麼會這樣”以及“我們該如何應對”。讀完這部分，我立刻迴去檢查瞭我手頭的幾個項目，發現瞭一些之前忽略的誤差源，對我的工作質量提升起到瞭立竿見影的作用。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的深度遠超齣瞭我原本的預期。我原本以為它會是一本偏嚮綜述性質的文獻匯編，但事實是，作者提齣瞭很多自己獨到的見解和模型框架，這使得它具備瞭很強的原創性。我特彆著迷於其中關於“多尺度耦閤”的論證，那是理論物理和材料科學交叉地帶的一個核心難題。作者沒有采用傳統的平均場近似，而是構建瞭一個基於信息熵的全新耦閤機製，這個提法非常大膽且富有啓發性。雖然在理解這個新機製的數學推導時，我需要反復閱讀和查閱一些基礎背景知識，但那種豁然開朗的感覺是無與倫比的。這本書迫使我跳齣自己固有的思維定式，去思考問題的另一種可能性。它更像是一本“思想激發器”，而不是一本“標準答案集”。對於那些渴望在自己領域做齣突破，或者對學科前沿有強烈好奇心的研究人員來說，這本書提供瞭一個絕佳的參照係，讓你審視自己研究的局限性和未來可能的發展方嚮。它的價值在於，它提供瞭新的“提問方式”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排極其閤理，從基礎概念到復雜係統的集成，層層遞進，邏輯鏈條清晰可見，幾乎沒有“斷裂感”。我個人對其中關於“非綫性響應的拓撲不變量”的論述非常感興趣，這部分內容處理得尤為精彩。作者並沒有將這一復雜的幾何概念硬塞進綫性框架中，而是用瞭一種非常巧妙的類比和可視化工具，將抽象的拓撲性質具象化。我發現，作者在選擇例子時非常用心，每一個例證都精準地服務於他想要闡述的理論核心，避免瞭為瞭展示復雜性而堆砌不必要的案例。這種“剋製而精準”的錶達方式，是許多專業書籍難以企及的。此外，書末附帶的“術語索引與交叉引用”功能做得極為人性化，當我需要迴溯某個早期定義時，可以迅速定位，這在研讀厚重書籍時，極大地節省瞭時間，體現瞭作者對讀者體驗的深切關注。總而言之，這是一部集嚴謹性、前瞻性和可讀性於一體的力作。