內容介紹
本書第1版於2004年4月出版,2008年8月作為“十一五”國家級規劃教材出版第2版。通過多年試用,並考慮到精簡學時後教學的實際需要,經過適當的刪減和調整,現再次改版。本版教材保留了原版教材的主要風格。
本書較全面地論述了彈性力學的基本概念、基本理論和基本方法,力求反映彈性力學的最新研究成果。本書共11章,內容包括: 彈性力學基本方程的建立、應力、應變與本構理論及平面問題、空間問題、扭轉問題、彈性力學問題變分解法等基本內容; 在數學方法上,闡述了彈性力學問題的微分方程方法、變分方法與複變函數方法; 在數學工具方面,涉及微分方程、複變函數、變分法、笛卡兒張量等。
本書嘗試將彈性力學基本理論框架從彈性力學理論體系中分離出來,形成一套新的內容體系,以求在保證理論系統性的同時,儘量做到由淺入深、由易到難、循序漸進地展開。
本書的讀者對象主要是土木類、機械類及航空航天類相關專業研究生和力學專業本科生,對力學專業研究生和工程技術人員也有一定的參考價值。
前言
本書第1版於2004年4月由中國鐵道出版社出版,2005年重印一次,2008年8月作為“十一五”國家級規劃教材出版第2版。通過多年試用,並考慮到精簡學時後教學的實際需要,經過適當的刪減和調整,現再次改版,並由清華大學出版社出版。本版教材除了保留原版教材的主要風格以外,大致改動如下。
(1) 刪去了彈性力學問題的曲線坐標解法、彈性薄板的小撓度彎曲 和彈性力學的哈密頓求解體系3章內容。
(2) 將曲線坐標下的基本方程等內容作為獨立一章,該章主要闡述空間軸對稱和球對稱基本方程及求解方法,與曲線坐標下的基本方程推導形成一體。
(3) 將納維拉梅方程的通解與半空間體在邊界上受法向集中力作用等問題放在一章,既分散了難點,又顯得比較自然。
由王光欽編著的《彈性力學理論概要與典型題解》(西南交通大學出版社,2009)可與本書配套使用。
本書被列為四川省“十二五”規劃教材,得到清華大學出版社、西南交通大學教務處、西南交通大學力學與工程學院及結構分析與工程系的大力支持,並被列為西南交通大學重點規劃教材,特此鳴謝。
希望使用本書的廣大師生和讀者對書中存在的問題提出寶貴意見。
編者2015年4月
目錄
第1章緒論
1.1彈性力學的任務和研究對象
1.2彈性力學的基本假設
1.3彈性力學的研究方法
1.4彈性力學的發展簡史
習題
第2章彈性力學的基本方程和一般定理
2.1荷載應力
2.2平衡(運動)微分方程
2.3斜面應力公式應力邊界條件
2.4位移應變和位移邊界條件
2.5幾何方程
2.6廣義胡克定律
2.7指標表示法
2.8彈性力學問題的一般提法
2.9疊加原理
2.10彈性力學問題解的唯一性定理
2.11聖維南原理
習題
第3章平面問題的直角坐標解法
3.1兩類平面問題
3.2平面問題的基本方程與邊界條件
3.3應力邊界條件在特殊情況下的具體化
3.4位移解法
3.5相容方程應力解法
3.6應力函式應力函式解法
3.7多項式逆解法解平面問題
3.8懸臂樑的彎曲
3.9簡支梁的彎曲
3.10楔形體受重力和液體壓力
3.11簡支梁受任意橫向荷載的三角級數形式解答
習題
第4章平面問題極坐標解法
4.1極坐標中的基本方程與邊界條件
4.2極坐標中的相容方程應力函式
4.3與極角θ無關的彈性力學問題
4.4圓環或圓筒問題
4.5曲梁的純彎曲
4.6含小圓孔平板的拉伸
4.7楔形體在楔頂或楔面受力
4.8利用邊界上應力函式的物理意義推斷域內應力函式
4.9平面軸對稱問題的位移解法
習題
第5章應力張量應變張量與應力應變關係
5.1應力分量的坐標變換應力張量
5.2主應力應力張量不變數
5.3最大剪應力
5.4笛卡兒張量基礎
5.5相對位移張量與轉動張量物體內無限鄰近兩點位置的變化
5.6物體內任一點的形變狀態應變張量
5.7主應變與應變張量不變數最大剪應變
5.8廣義胡克定律的一般形式
5.9彈性體變形過程中的能量
5.10應變能和應變余能
5.11各向異性彈性體的應力應變關係
5.12各向同性彈性體的應力應變關係
5.13各向同性彈性體各彈性常數間的關係及應變能的正定性
習題
第6章空間問題的控制方程與求解方法
6.1位移法納維拉梅方程
6.2應變相容方程
6.3由應變求位移
6.4貝爾特拉米米切爾方程應力解法
6.5應力函式及用應力函式表示的相容方程
習題
第7章正交曲線坐標中的基本方程與空間對稱問題的解法
7.1曲線坐標
7.2正交曲線坐標中的平衡微分方程
7.3正交曲線坐標中的幾何方程
7.4正交曲線坐標中的物理方程
7.5柱坐標球坐標系中的基本方程
7.6球對稱問題的基本方程與位移解法
7.7軸對稱問題的基本方程與應力函式解法
7.8迴轉體在勻速轉動時的應力
習題
第8章納維拉梅方程的通解及其套用
8.1彈性力學的位移通解
8.2拉梅位移勢
8.3關於調和函式和雙調和函式
8.4半空間體在邊界上受法向集中力作用
8.5無限體內一點受集中力P作用
8.6半空間體在邊界面上受切向集中力作用
8.7半空間體表面圓形區域內受均勻分布壓力作用
8.8兩球體的接觸問題
8.9兩任意彈性體的接觸
習題
第9章柱形體的扭轉
9.1位移法的控制方程和邊界條件
9.2應力函式解法
9.3剪應力分布特點
9.4橢圓截面桿的扭轉
9.5具有半圓形槽的圓軸的扭轉
9.6同心圓管的扭轉
9.7矩形截面桿的扭轉
9.8薄膜比擬
9.9開口薄壁桿件的扭轉
9.10閉口薄壁桿件的扭轉
9.11關於端面邊界條件的補充
習題
第10章彈性力學問題的複變函數解法
10.1複變函數方法的數學基礎
10.2應力函式的複變函數表示
10.3應力和位移的複變函數表示
10.4邊界條件的複變函數表示
10.5保角變換
10.6正交曲線坐標下應力和位移的複變函數表示
10.7帶圓孔無限大板的通解
10.8多連通域中應力和位移的單值條件
10.9無限大多連通域的情形
10.10孔口問題
10.11橢圓孔口
10.12裂紋尖端區域的應力
習題
第11章彈性力學問題的變分解法
11.1變分法基礎
11.2變形體虛功原理
11.3虛位移原理及其套用
11.4最小勢能原理
11.5用最小勢能原理推導問題的平衡微分方程和力的邊界條件
11.6瑞利里茲法
11.7伽遼金法
11.8虛應力原理與最小余能原理
11.9基於最小余能原理的近似解法
11.10廣義變分原理
習題
參考文獻