圖書信息
出版社: 科學出版社; 第1版 (2011年6月1日)
精裝: 302頁
開本: 16
ISBN: 9787030316721
條形碼: 9787030316721
產品尺寸及重量: 24 x 17.6 x 2 cm ; 558 g
內容簡介
顆粒物質由大量離散的固體顆粒組成，近百年來，在工業和工程領域得到深入研究，提出了大量唯象模型和理論。但是，顆粒固體的強非線性特性和應力應變局部化，跨越固體和流體的類固-液轉變行為，顆粒流體的流變性質，顆粒氣體的類氣-液相變等複雜性質的物理機制還遠未得到合理解釋。顆粒物質是以接觸力為主要作用的多體系統，針對其多尺度結構特徵，分析各自尺度的物理機制，建立尺度間的關聯，是深入研究顆粒體系複雜物理與力學性質的必然之路。以此為出發點，孫其誠、厚美瑛和金峰等編寫的《顆粒物質物理與力學》匯總了不同尺度上顆粒物質物理與力學研究的優秀成果。
《顆粒物質物理與力學》可供物理、力學、水利和地質災害等領域的科研人員，以及高等院校相關專業的研究生和高年級本科生參考。
編輯推薦
《顆粒物質物理與力學》是跨學科、跨領域的專家孫其誠、厚美瑛和金峰等人共同努力編寫而成，既有物理學家、又有力學家和岩土力學專家，既介紹了當前顆粒物質統計力學框架的研究，介紹了顆粒固體的GSH理論、顆粒流體的流變方程和顆粒氣體的動理學理論，又介紹了顆粒固體-顆粒液體間的轉變、顆粒液體-顆粒氣體間的轉變，還以風沙運動為典型，介紹了自然界中顆粒物質優美的沙波紋和沙丘等形態。全書的學術觀點一致，自始至終都重視顆粒體系的多尺度結構，特別是力鏈結構的作用，編者們認為這可能是顆粒體系基本結構特徵。在撰寫過程中，編者們把一些相關理論和模型總結成表格，進行對比，也便於讀者查閱使用。
目錄
前言
第1章 顆粒固體的流體動力學
1.1 守恆方程和熵增加方程
1.2 牛頓流體的熱力學關係和材料模型
1.2.1 流體的平衡態熱力學
1.2.2 平衡條件與熵製造：Onsager非平衡態熱力學
1.2.3 熵流、應力和能量流的流體動力學推導
1.2.4 自由能和遷移係數模型：材料的流體動力學建模和計算
1.3 彈性固體的熱力學關係和材料模型
1.3.1 應變的幾何方程：彈性和塑性應變
1.3.2 熱力學恆等式
1.3.3 固體的0nsager關係：暫態彈性材料的弛豫型耗散
1.3.4 守恆流、熵流和塑性流的流體動力學推導
1.3.5 應變和應力不變數：主軸坐標系
1.3.6 內秉各向同性材料的彈性勢能和遷移係數
1.4 顆粒物質熱力學
1.4.1 顆粒熵和顆粒溫度的“熱力學”及其弛豫
1.4.2 顆粒物質廣義熱力學
1.5 顆粒物質的自由能和遷移係數模型
1.5.1 能量或熱力學勢函式
1.5.2 遷移係數模型
1.5.3 完整的GSH方程組
1.6 熱力學穩定性與彈性消失：顆粒固體的應力屈服面
1.7 GSH的基本特性及其與實驗數據的對比
1.7.1 庫侖角
1.7.2 三軸測試的庫侖屈服角
1.7.3 固結曲線
1.7.4 狀態邊界面
1.7.5 靜態顆粒固體的非線性彈性特性
1.7.6 彈性應力一應變回響係數：與Kowano-Jardine實驗的對比
1.7.7 糧倉的靜應力分布：Janssen模型和Jaky公式
1.7.8 楔形顆粒堆的靜應力分布：密度非均勻對堆底壓力影響
1.7.9 局域載入力在顆粒物質中的力分布：Boussinesq問題
1.7.10 含塑性的應力-應變回響包絡環和塑性流動法則：亞塑本構公式
1.7.11 三軸動力學的GSH方程組：棘齒效應
1.7.12 三軸動力學：等體積軸向循環變形下的應力鬆弛
1.7.13 三軸動力學：定壓和循環剪下力作用下的8-字形回響曲線
1.8 討論
參考文獻
第2章 顆粒物質統計力學
2.1 體積系綜
2.1.1 體積系綜的基本思想
2.1.2 一維顆粒體系的體積V(X)
2.1.3 三維顆粒體系的體積V(X)
2.1.4 顆粒的混合與分離特性
2.1.5 Z-φ相圖
2.2 力系綜
2.2.1 P系綜
2.2.2 邊界力矩系綜
2.2.3 應力系綜
2.3 能量系綜
2.4.Jamming相圖
2.4.1 無摩擦軟球形顆粒Jammed體系的性質
2.4.2 無摩擦球形顆粒Jammed系統的平均場理論
2.5 接觸力測量技術及分布規律
2.5.1 測量技術
2.5.2 力分布規律
2.5.3 力分布規律的統計解釋
2.6 研究展望
參考文獻
第3章 顆粒氣體動力學
3.1 與經典分子氣體的比較
3.2 研究方法
3.2.1 重力和微重力實驗
3.2.2 硬球分子動力學模擬
3.2.3 流體動力學理論
3.3 基本統計特性
3.3.1 均勻自由冷卻體系
3.3.2 受外力驅動的顆粒氣體
3.4 類氣液相變
3.4.1 顆粒團簇
3.4.2 基本模型
3.4.3 橫向均勻態及負壓縮性質
3.4.4 亞穩分界線和兩相共存線
3.4.5 邊緣穩定性分析和臨界尺寸
3.4.6 討論
3.5 雙倉體系非線性動力學現象
3.5.1 單分散體系麥克斯韋妖現象
3.5.2 雙分散體系麥克斯韋妖現象
3.5.3 雙分散體系振盪現象
3.5.4 雙分散體系的分岔行為
3.6 小結
參考文獻
第4章 顆粒的抗轉動接觸模型
4.1 發生接觸的顆粒運動
4.1.1 顆粒間的相對轉動
4.1.2 顆粒的轉動率
4.1.3 顆粒的能量耗散
4.2 抗轉動的顆粒接觸模型
4.3 考慮轉動阻力的顆粒運動
4.3.1 單一接觸面的情況
4.3.2 多接觸面的情況
4.4 剛性邊界的雙軸試驗
4.4.1 整體力學特性.
4.4.2 局部力學特性
4.5 小結
附錄A 抗轉動接觸模型比較
附錄B 接觸位移的分解
符號表
參考文獻
第5章 細觀結構與巨觀力學性質的關聯
5.1 引言
5.2 符號規則
5.3 細觀結構的定量描述
5.3.1 顆粒的幾何特性
5.3.2 對偶幾何系統
5.4 應力張量的細觀定義
5.5 應變張量的細觀定義
5.6 細觀組構對材料力學性能的影響
5.6.1 配位數
5.6.2 組構各向異性
5.6.3 顆粒空間排列
5.6.4 顆粒形狀
5.6.5 載入引起的細觀結構演化
5.7 小結
符號表
參考文獻
第6章 岩土顆粒力學
6.1 經典土力學蘊含的顆粒力學問題
6.1.1 有效應力與顆粒間作用力
6.1.2 岩土彈塑性極限狀態與臨界狀態土力學
6.1.3 離散元方法和CT技術
6.2 岩土顆粒力學的強度
6.2.1 接觸力鏈的定性分析
6.2.2 巨觀強度與顆粒間摩擦強度的相似關係
6.2.3 Rowe應力剪脹關係的局限
6.2.4 影響巨觀強度與顆粒問摩擦強度相似關係的因素
6.2.5 巨觀強度的偽“尺寸效應”
6.2.6 巨觀強度的尺寸效應
6.2.7 巨觀強度的尺寸效應與應變率的關係
6.3 理想顆粒材料的物理實驗與數值模擬
6.3.1 光彈顆粒等體積剪下試驗
6.3.2 無側限雙軸壓縮試驗
6.3.3 片狀顆粒材料的貫入實驗
6.4 小結
符號表
參考文獻
第7章 顆粒物質類固-液轉變過程的分析
7.1 引言
7.2 離散元模擬
7.2.1 應力、接觸時間數和慣性數
7.2.2 轉變區的確定
7.3 時空參數特性
7.3.1 應力分布特性
7.3.2 接觸時間數特性
7.3.3 顆粒群特性
7.3.4 慣性數特性
7.4 顆粒體系的能量
7.4.1 顆粒體系的能量平衡狀態
7.4.2 能量的分布特性
7.5 類固-液轉變的本構方程
7.5.1 類固態和類液態的本構方程
7.5.2 類固-液轉變的本構方程
7.6 小結
符號表
參考文獻
第8章 點載荷回響及剪下帶演變的模擬
8.1 點載荷作用下的力傳遞特性分析
8.1.1 數值模擬設定
8.1.2 點載荷在體系中的傳遞
8.1.3 應力分布
8.2 單軸壓縮下的力鏈結構
8.2.1 力鏈的接觸力判據
8.2.2 力鏈的角度判據
8.2.3 側向壓力係數
8.3 雙軸壓縮下剪下帶的形成與發展
8.3.1 巨觀現象
8.3.2 應變局部化的細觀分析
8.3.3 顆粒的旋轉分析
8.3.4 力鏈結構的3種類型
8.3.5 能量的演化
8.4 小結
附錄A 光彈靜力觸探實驗
A.1 光彈圖像的平均灰度梯度法，(G2)方法
A.2 實驗設定
A.3 力的分布
A.4 力鏈網路形態的描述
附錄B 顆粒體系的能量
B.1 彈性能
B.2 動能
B.3 摩擦耗能
附錄C 高科學置信度大規模計算
附錄D 顆粒物質的細觀力學
參考文獻
