工程力學(xué)中的彈性理論

前言

Arthur P.Boresi和Ken P Chong教授合著的Elasticity in Engineering Mechanics.2nd Edition（《工程力學(xué)中的彈性理論》第2版）出版于1999年。這是一本高等學(xué)校的新教材，也是一本論述彈性理論以及一些固體力學(xué)分支理論的好書(shū)。其第1版的中譯本早在20世紀(jì)80年代就由科學(xué)出版社在中國(guó)大陸出版，廣受好評(píng)。隨著彈性理論的不斷發(fā)展完善，原著發(fā)行了第2版，并加入了很多新知識(shí)，其內(nèi)容編排也在第1版基礎(chǔ)上做了較大的改進(jìn)，使得原第1版中譯本對(duì)于現(xiàn)英文版（第2版）不再適用。為推動(dòng)中美文化交流，使中國(guó)學(xué)生從最新的教材中汲取更全面的彈性理論知識(shí)，原著作者、懷俄明大學(xué)機(jī)械工程系的Ken P.Chong教授積極促使本書(shū)第2版中譯本在大陸的出版。2005年Chong教授找到我，希望能幫忙翻譯出版。翻閱此書(shū)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)容編排由淺入深、簡(jiǎn)明扼要，特別注重講清基本概念和原理，就推薦給我的學(xué)生寇良志學(xué)習(xí)，并嘗試翻譯。2006年，中譯本初稿完成。譯文忠于原文，但還有很大的改進(jìn)空間。后來(lái)我們又?jǐn)?shù)次重新組織校譯、修正，并于2009年完成最終稿，以中文版的形武奉獻(xiàn)給廣大讀者。雖然中譯本在原書(shū)出版10周年才面世，但該書(shū)精密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)、完備的知識(shí)介紹，使得其價(jià)值歷久彌新。盡管目前各高校開(kāi)設(shè)的力學(xué)課程很多，為這些不同課程配套的教材也很多，但是不同力學(xué)課程間的聯(lián)系并不緊密，使得學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握趨于松散。而要獲得一個(gè)完備的力學(xué)知識(shí)體系，需要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)掌握彈性理論和非線(xiàn)性力學(xué)。作為一本介紹彈性力學(xué)的優(yōu)秀作品，《工程力學(xué)中的彈性理論》與國(guó)內(nèi)其他有關(guān)彈性力學(xué)的書(shū)籍最大不同之處在于：書(shū)中每個(gè)公式都嚴(yán)格由最基本的公式推導(dǎo)得到，而不是直接給出，使得整書(shū)洋溢著數(shù)學(xué)美和理性美。這樣嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞绞沟脧椥灾R(shí)易學(xué)易懂，讓讀者對(duì)于彈性理論不僅知其然，而且知其所以然。為此作者在開(kāi)始的章節(jié)就講述了一些為后面學(xué)習(xí)準(zhǔn)備的數(shù)學(xué)預(yù)備知識(shí)，每章節(jié)還列出了相關(guān)的參考文獻(xiàn)。完備的彈性理論概述、由淺入深的內(nèi)容介紹使其非常適合彈性力學(xué)入門(mén)的學(xué)習(xí)和使用。盡管如此，除了對(duì)基本彈性理論基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)的介紹外，本書(shū)還詳盡地介紹了非線(xiàn)性本構(gòu)、應(yīng)力耦合理論等.這樣通過(guò)對(duì)本書(shū)的學(xué)習(xí)不僅可以很好地掌握基本的力學(xué)知識(shí)，還能進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)到彈性力學(xué)的精髓。

內(nèi)容概要

本書(shū)講述了彈性理論和一些固體力學(xué)分支學(xué)科（包括高等材料力學(xué)、平面理論和殼理論、復(fù)合材料、塑性理論、有限元以及其他數(shù)值方法等）基礎(chǔ)研究的基本內(nèi)容。首先介紹了了一些為后面學(xué)習(xí)準(zhǔn)備的參考文獻(xiàn)和數(shù)學(xué)預(yù)備知識(shí)。根據(jù)讀者受教育的不同程度，這些材料可用作必讀材料或參考資料。本書(shū)的主要內(nèi)容是從第2章的變形理論開(kāi)始的，接著介紹了應(yīng)力理論，三維應(yīng)力-應(yīng)變-溫度關(guān)系，線(xiàn)彈性材料，非線(xiàn)性本構(gòu)關(guān)系，直角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系下的平面彈性理論，承受末端載荷的柱狀棒的三維問(wèn)題。并給出了彈性問(wèn)題的一般解另外，每一章都附有例題和習(xí)題，并且配有注解、參考文獻(xiàn)以供進(jìn)一步研究。    本書(shū)作為學(xué)生的教材、作為工程師或科學(xué)家的參考書(shū)都是很有價(jià)值的。書(shū)中的內(nèi)容可供工程系本科學(xué)生、土木和機(jī)械工程以及相關(guān)工程領(lǐng)域的研究生研習(xí)。

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）博瑞斯（Arthur P.Boresi） （美國(guó)）張建平（Ken P.Chong） 譯者：郭萬(wàn)林 寇良志

書(shū)籍目錄

第1章  基本概念和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)  1.1  發(fā)展趨勢(shì)和范圍  1.2  彈性理論  1.3  數(shù)值應(yīng)力分析  1.4  彈性問(wèn)題的一般解  1.5  實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析  1.6  彈性邊界值問(wèn)題  1.7  向量代數(shù)簡(jiǎn)述  1.8  標(biāo)量點(diǎn)函數(shù)  1.9  向量場(chǎng)  1.10  向量的微分  1.11  標(biāo)量場(chǎng)的微分  1.12  向量場(chǎng)的微分  1.13  向量場(chǎng)的旋度  1.14  流體的歐拉連續(xù)方程  1.15  散度定理  1.16  二維散度定理  1.17  線(xiàn)積分和表面積分（標(biāo)量積的應(yīng)用）  1.18  斯托克斯定律  1.19  全微分  1.20  三維空間的正交曲線(xiàn)坐標(biāo)  1.21  正交曲線(xiàn)坐標(biāo)系中微分長(zhǎng)度的表示  1.22  正交曲線(xiàn)坐標(biāo)系中的拉普拉斯算子和梯度  1.23  指標(biāo)符號(hào)：求和約定  1.24  笛卡兒直角坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)下的張量變換  1.25  張量的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)部分  習(xí)題  1.26  符號(hào)δij和εijk（克羅內(nèi)克符號(hào)和置換張量）  1.27  齊次二次型  1.28  初等矩陣代數(shù)  1.29  變分法中的一些問(wèn)題  參考文獻(xiàn)第2章  變形理論第3章  應(yīng)力理論第4章  三維彈性方程第5章  笛卡兒坐標(biāo)系下的平面彈性理論第6章  極坐標(biāo)下的平面彈性理論第7章  端部承載的等截面直桿第8章  彈性問(wèn)題的一般解

章節(jié)摘錄

插圖：應(yīng)用彈性理論解決工程問(wèn)題的論文是固體力學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)的重要組成部分（Dvorak，1999）。當(dāng)前論文中提出的許多問(wèn)題都需要用數(shù)值方法在高速計(jì)算機(jī)上求解。在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，特別是隨著微型計(jì)算機(jī)和小型機(jī)的廣泛應(yīng)用以及超級(jí)計(jì)算機(jī)的推廣使用（Londer，1985；Fosdick，1996），這種趨勢(shì)將會(huì)繼續(xù)發(fā)展。例如，有限元法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于平面問(wèn)題、板殼問(wèn)題以及一般的三維問(wèn)題等，包括線(xiàn)性和非線(xiàn)性問(wèn)題、各向同性和各向異性材料問(wèn)題。而且通過(guò)計(jì)算機(jī)的使用，工程師們能夠全面考慮如航天飛機(jī)等大型工程問(wèn)題的最優(yōu)化設(shè)計(jì)（Atrek等，1984；Zienkiewicz和Talor，1989；Kirsch，1993）。同時(shí)，計(jì)算機(jī)也在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）（Ellis和Semenkov，1983），以及虛擬試驗(yàn)和以模型為基礎(chǔ)的模擬（Fosdick，1996）等領(lǐng)域起著重要的作用。除有限元法外，一些經(jīng)典的方法（如有限差分法）在彈性問(wèn)題中又有了新的應(yīng)用。更普遍的是，近似法這個(gè)廣闊的主題已經(jīng)在彈性領(lǐng)域引起了高度的關(guān)注。邊界元法在解決二維、三維問(wèn)題以及無(wú)限區(qū)域問(wèn)題方面有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用（Brebbia，1988）。此外。有限元法的其他各種變化形式因具有更高效率而被廣泛使用。例如，有限條法、有限層法以及有限棱柱法（cheung和Tham，1997）已經(jīng)被用于矩形區(qū)域；Yang和Chong于1984年將有限條法推廣到非矩形區(qū)域。近似法引起人們?cè)絹?lái)越大的興趣，主要是由于大型T作站和個(gè)人電腦能力的增強(qiáng)以及它們的廣泛應(yīng)用。由于這種趨勢(shì)將毫無(wú)疑問(wèn)地會(huì)持續(xù)下去，所以本書(shū)作者（Boresi和Chong，1991）在第二本書(shū)里介紹了彈性力學(xué)的近似法，特別強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值應(yīng)力分析。盡管近似法在彈性力學(xué)里有著廣泛的應(yīng)用（Boresi和Chong，1991），彈性力學(xué)的基本概念仍然是最基本的，仍然是理解和解釋數(shù)值應(yīng)力分析的本質(zhì)。因此，本書(shū)花了大量的篇幅在變形理論、應(yīng)力理論、應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系（本構(gòu)關(guān)系）以及彈性邊界值問(wèn)題上。書(shū)中廣泛使用了上標(biāo)和下標(biāo)表示法（index notation），但是普遍的張量符號(hào)很少使用，主要在附錄里使用。

編輯推薦

《工程力學(xué)中的彈性理論》是由航空工業(yè)出版社出版的。

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