正版 绝热剪切带的数理分析 怀特 ,李云凯,孙川,王云飞 北京理工大学出版社【T】 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 数值模拟
• 北京理工大学出版社
• 怀特
• 李云凯

店铺： 情深似海图书专营店

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564083779

商品编码：28312638897

丛书名： 绝热剪切带的数理分析

出版时间：2013-11-01

基本信息

书名:绝热剪切带的数理分析

：76.00元

作者:(美)怀特 著，李云凯，孙川，王云飞 译

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2013-11-01

ISBN：9787564083779

字数：230000

页码：207

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：

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目录

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1 绪论：定性描述和一维实验
1.1 绝热剪切带的定性特征
1.1.1 基本形态
1.1.2 剪切带的形成
1.1.3 重要性
1.1.4 定性机制
1.1.5 绝热剪切的回顾和探讨
1.1.6 计算的含义
1.2 一维实验
1.2.1 均匀场的动态测试
1.2.2 在薄壁筒和其他形状中绝热剪切带的形成
1.3 结论
2 守恒定律和线性弹性概述
2.1 守恒定律
2.1.1 质量守恒
2.1.2 动量守恒
2.1.3 角动量守恒
2.1.4 能量守恒
2.1.5 Clausius—Duhem不等式
2.2 热弹性
2.2.1 Clausius—Duhem不等式的客观性和含义
2.2.2 Helmholz自由能和Gibbs函数
2.2.3 比热、热应力和热膨胀
3 热塑性
3.1 一般结构
3.1.1 动力学
3.1.2 热运动势
3.1.3 熵和能
3.2 屈服、塑性流变和本构方程
3.2.1 中间结构和局部弹性参考结构
3.2.2 仅考虑内部标量的弹性各向同性材料
3.2.3 弹性各向同性材料中的塑性拉伸
3.2.4 塑性屈服
3.2.5 塑性流变的本构关系
3.2.6 流变势
3.3 一维形式
3.3.1 特殊化和近似化
3.3.2 各向同性加工硬化和冷加工贮存能举例
4 热粘塑性模型
4.1 加工硬化
4.1.1 无过程影响的加工硬化
4.1.2 准静态、等温应力—应变曲线
4.1.3 冷加工和加工硬化的热动态一致性
4.2 塑性流变：简单表象和物理模型
4.2.1 指数定律模型
4.2.2 Litonski模型
4.2.3 Johnson—Cook模型
4.2.4 Zerilli—Armstrong模型
4.2.5 Bodner—Partom模型
4.2.6 MTS模型
4.2.7 Anand模型
4.3 结束语
5 一维问题部分：概述
5.1 齐次解和刚塑性材料的简化
5.1.1 初始边界条件概述
5.1.2 初始边界层举例
5.2 稳定解
5.3 类型变换、规整化和类型嵌入变换
5.4 典型的数值结果
6 一维问题第二部分：扰动的线性化和增长
6.1 齐次解的扰动：线性方程
6.1.1 冻结系数
6.1.2 扰动的初始边界值问题
6.2 特殊情况有限区间的准静态解
6.2.1 具有有限热传导率的理想塑性
6.2.2 没有热传导的加工硬化：早期响应
6.2.3 无热传导的加工硬化：均匀应力峰值附近的响应
6.2.4 有限热传导和加工硬化
6.2.5 准静态解的讨论
6.2.6 比例定律和比例参数
6.3 无限范围：带间距和模式
6.4 结束语
7 一维问题第三部分：线性解
7.1 绝热情况：k=0
7.1.1 应力边界条件
7.1.2 速度边界条件（Wright，1990a，1990b）
7.1.3 解的图形解释
7.2 有限热传导：k≠0
7.2.1 解
7.2.2 无加工硬化的近似解
7.2.3 进一步的近似和定性说明
7.3 多长度标度：完全形成的剪切带的结构和特殊情况下应力的演变
7.4 一般情况下完全形成的剪切带的典型结构
7.5 热学和力学长度范围
7.6 DiLiellio和Olmstead的剪切带发展理论
7.7 结束语
8 二维实验
8.1 Kalthoff实验
8.1.1 稳定—脆性—延性行为
8.1.2 脆性行为
8.1.3 延性行为
8.1.4 其他结果与讨论
8.2 厚壁扭转实验
8.3 厚壁筒体的破坏
9 二维问题
9.1 模型Ⅲ：反平面运动
9.1.1 惯性解
9.1.2 中心解
9.2 模型Ⅱ：平面内运动
9.3 前边界层
9.4 总结
参考文献
索引

内容提要

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文摘

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作者介绍

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T·W·怀特（Wright T.W.）博士是美国马里兰（MD）阿伯丁实验基地的美国陆军研究实验室的资深研究员，从1967年起便在那里工作。Wright博士发表了60多篇论文，大多发表在Journal of Mechanics and Physics of Solids，International Journal of Plasticity，Mechanics of Materials，International Journal of Solids and Structures和Acta Materialia.Wright博士是美国机械工程师协会及美国力学研究院的成员，现任International Journal of Plasticity的编委。

绝热剪切带的数理分析：探索极端变形下的材料行为 概述 在材料科学与工程领域，理解材料在极端变形条件下的响应至关重要。尤其是在高速冲击、爆炸、金属成形等应用场景中，材料内部会发生剧烈的塑性变形，并伴随显著的温度升高。这种局部化的、伴随高应变率和高剪切应变的变形区域，通常被称为“绝热剪切带”（Adiabatic Shear Bands, ASBs）。绝热剪切带的形成和演化不仅直接影响材料的强度、韧性以及最终的失效模式，更可能引发一系列复杂的热力耦合现象，甚至导致结构性破坏。 本书《绝热剪切带的数理分析》深入探讨了绝热剪切带这一关键的力学现象。本书旨在构建一套严谨的理论框架，通过精密的数学模型和数值方法，揭示绝热剪切带的形成机制、发展规律及其对材料整体性能的影响。本书的读者对象包括但不限于固体力学、材料科学、机械工程、航空航天工程、兵器科学与技术等领域的科研人员、工程师以及相关专业的博士、硕士研究生。 核心内容与技术视角 本书的核心在于运用先进的数理分析手段，系统性地解决绝热剪切带研究中的一系列科学问题。主要从以下几个方面展开： 1. 绝热剪切带的微观机制与宏观表现 塑性变形与应变软化：本书首先从微观角度剖析材料在高应变率下的塑性变形机制。在高应变率加载过程中，位错滑移、动态回复、动态再结晶等微观结构演化过程显著影响材料的本构关系。特别地，本书将重点关注应变软化现象，即材料的屈服强度随塑性应变或温度的升高而降低。这种软化效应是绝热剪切带形成和发展的内在驱动力。 热软化与动态不稳定性：在绝热（或近绝热）条件下，塑性变形产生的热量无法及时散失，导致材料内部温度迅速升高。该温度升高又会进一步降低材料的屈服强度（热软化），形成一个正反馈循环。本书将深入分析热软化在绝热剪切带形成中的关键作用，以及由此引发的材料动态不稳定性。 几何软化与应变集中：除了热软化，几何软化（如颈缩、局部凹陷等）在宏观尺度上也扮演着重要角色。这些几何特征导致应力集中，进一步加速了局部区域的变形。本书将探讨几何效应对绝热剪切带发展的促进作用。 微观结构演化与宏观失效：本书还将触及绝热剪切带形成过程中可能出现的微观结构变化，例如相变、空洞形核与生长、晶粒细化或粗化等。这些微观变化最终将导致宏观上的失效，如韧性下降、脆性断裂等。 2. 数学模型与本构关系 损伤力学与塑性理论的结合：构建准确描述绝热剪切带行为的数学模型是本书的重点。本书将整合经典的塑性理论（如Mises屈服准则、应变硬化模型）与损伤力学，以捕捉材料在极端变形下从弹性、塑性到失效的整个过程。 多尺度本构模型：考虑到绝热剪切带的形成涉及微观结构的变化，本书可能会介绍或分析多尺度本构模型，即从原子尺度、位错尺度、晶粒尺度到宏观尺度的信息传递与耦合。 非经典塑性模型：对于高应变率和高温效应，传统的经典塑性模型可能不足以准确描述材料行为。因此，本书将重点分析能够考虑应变率效应（如Johnson-Cook模型、Matsuoka-Ohno模型等）和动态恢复/再结晶效应的非经典塑性模型。 热力耦合本构方程：绝热剪切带是典型的热力耦合现象。本书将推导并分析考虑了塑性功转化为热能、热传导、热膨胀等效应的完整热力耦合本构方程组，这是进行精确数值模拟的基础。 3. 数值模拟方法与算法 有限元方法（FEM）的应用：本书将详细阐述如何利用有限元方法来离散化和求解基于上述数学模型的偏微分方程组。特别地，将讨论在处理高度非线性和网格畸变等问题时，有限元方法的改进与技巧，例如自适应网格细化、拉格朗日-欧拉混合方法等。 显式与隐式求解器：针对高应变率动力学问题，隐式和显式求解器各有优劣。本书将分析在绝热剪切带分析中选择不同求解器策略的考量，以及相应的数值稳定性与精度问题。 显式数值方法的挑战与解决方案：由于绝热剪切带的局部化特性，会导致网格畸变严重，可能出现“网格锁定”现象。本书将探讨一些先进的数值技术，如物质点法（Material Point Method, MPM）、光滑粒子动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH）等，这些方法在处理大变形和变形区域的局部化问题上具有独特的优势。 数值模拟的验证与对比：本书强调数值模拟结果的可靠性。将介绍如何通过与实验数据的对比（如高速摄像、冲击试验、应变片测量等）来验证模型的准确性，以及对数值结果进行后处理和可视化分析。 4. 影响因素与参数分析 材料属性：不同材料（金属、陶瓷、聚合物等）的本构行为、热物理性质、微观结构差异，都会导致绝热剪切带的形成和演化方式不同。本书将分析关键材料参数（如屈服强度、硬化指数、热导率、比热容、泊松比、密度等）对绝热剪切带宽度的、长度、温度分布和失效模式的影响。 加载条件：冲击速度、加载速率、加载模式（单轴、剪切、弯曲等）以及加载的持续时间，都是影响绝热剪切带形成的关键因素。本书将系统性地研究这些加载参数对绝热剪切带萌生和发展的定量关系。 初始缺陷与几何效应：材料中的微小缺陷（如夹杂物、微裂纹）或宏观几何形状（如凹槽、孔洞）会显著影响应力分布，从而成为绝热剪切带的优先萌生点。本书将分析初始缺陷和几何效应在引发绝热剪切带中的作用。 温度依赖性：虽然绝热剪切带的名称强调绝热，但实际过程中温度效应至关重要。本书将深入分析温度对材料强度、塑性、应变率敏感性以及其他本构行为的影响。 5. 实际应用与前沿研究方向 穿甲弹药与装甲防护：绝热剪切带的形成是弹体穿透装甲时的关键力学现象。本书的分析有助于理解弹体侵彻机理，并为设计更有效的穿甲弹药和防护装甲提供理论依据。 高速切削与加工：在高速切削过程中，刀具与工件界面会产生极高的应变率和温度，绝热剪切带的形成直接影响切削力、表面质量和刀具寿命。本书的研究对优化高速切削工艺具有指导意义。 航空航天与国防领域：在碰撞、爆炸等极端载荷条件下，结构材料内部会形成绝热剪切带，导致结构失效。对绝热剪切带的深入理解有助于提高航空航天器和国防装备的安全性和可靠性。 材料设计与新材料开发：通过理解绝热剪切带的形成机理，可以反向指导材料的设计与开发，例如通过优化微观结构来抑制或控制绝热剪切带的形成，从而提高材料的韧性和抗冲击性能。 与其他力学现象的耦合：本书还可能探讨绝热剪切带与其他力学现象（如断裂力学、疲劳、相变等）的耦合作用，为更全面地理解材料在复杂载荷下的行为提供视角。 本书的价值与贡献 《绝热剪切带的数理分析》并非仅仅停留在理论推导层面，更注重将严谨的数理分析与实际工程应用紧密结合。通过对绝热剪切带形成机理的深入揭示，本书为材料的失效分析、结构的可靠性评估以及新材料、新工艺的开发提供了坚实的理论基础和强有力的工具。本书提供的数理模型和数值方法，能够帮助工程师和研究人员更准确地预测材料在极端条件下的行为，从而规避潜在的风险，提升工程设计的水平。 总而言之，本书将带领读者走进材料科学与力学交叉领域的前沿，系统地掌握绝热剪切带这一复杂现象的数理分析方法，为解决材料在极端变形条件下的相关挑战提供深刻的洞见和实用的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺别致的，有一种深邃的学术感。虽然我还没有深入阅读，但仅仅是它的标题——“正版 绝热剪切带的数理分析”——就足以勾起我的好奇心。绝热剪切带，这个词本身就充满了物理学的严谨和力学的张力。它让我想象到材料在极端条件下发生形变时的奇妙景象，以及背后隐藏着的复杂数学模型。怀特、李云凯、孙川、王云飞这些名字，如果是我所熟悉的研究者，那这本书的理论深度和实验依据肯定不容小觑。北京理工大学出版社作为国内知名的理工科出版社，其出版的专业书籍在质量上通常都有保障，这让我对本书的内容质量有了初步的信心。我脑海里已经开始构建一些关于剪切带在材料失效、高速碰撞、甚至天体物理等领域可能存在的应用的画面，虽然这些都只是基于标题的猜测。这本书是否能为我解答关于这些现象的疑问，或者提供新的研究思路，让我感到十分期待。我想，对于任何对材料力学、断裂力学或者固体物理有兴趣的读者来说，这本书的出现无疑是一个值得关注的事件。我希望它能带来前沿的理论，严谨的推导，以及或许还能触及到一些尚未被广泛讨论的计算方法。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最近一直在寻找一些关于宏观现象背后微观机制的解释，特别是那些涉及能量耗散和相变的。当我看到这本书的标题时，脑海里立刻闪过“绝热剪切带”这个词，虽然我不是该领域的专家，但它听起来就与能量在材料内部的快速集中和耗散紧密相关。我猜测这本书可能会深入探讨在何种条件下，材料会形成绝热剪切带，以及这个过程对材料整体性能会产生怎样的影响。而且，“数理分析”这四个字，让我预感到其中会有大量的数学公式和模型推导，这对我来说既是挑战也是机遇。我希望这本书能够提供清晰的数学框架，帮助我理解绝热剪切带形成的物理机制。我联想到一些高能物理实验或者材料科学中的破坏性测试，这些场景下，绝热剪切带的形成可能扮演着至关重要的角色。这本书是否能成为我理解这些复杂现象的钥匙，这一点让我非常好奇。如果它能够将抽象的数学理论与具体的物理过程巧妙地结合起来，那将是对我非常有价值的一本书。我期待它能填补我在这一块的知识空白，并为我未来的学习和研究提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

当我偶然看到这本《正版 绝热剪切带的数理分析》时，一种莫名的熟悉感涌上心头。我记得在某个学术会议上，曾经听过关于绝热剪切带的报告，当时觉得这个概念非常新颖且具有颠覆性，但苦于资料匮乏，未能深入了解。这本书的出现，无疑给我提供了一个绝佳的学习机会。我猜测它可能不仅仅是对理论模型的梳理，更可能包含了作者们在研究过程中积累的宝贵经验和独到见解。北京理工大学出版社的背景，也让我对这本书的学术严谨性有了更高的期待。我希望这本书能够系统地介绍绝热剪切带的形成机理、演化过程以及其在不同材料和工程问题中的具体表现。尤其令我感兴趣的是“数理分析”这一部分，我希望能看到如何运用先进的数学工具来精确地描述和预测绝热剪切带的行为。或许书中还会有一些相关的数值模拟方法或者实验验证的案例，如果能有这些内容，那就更完美了。我期待这本书能为我打开一扇新的研究大门，帮助我理解材料在极端力学行为下的物理本质。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，仅仅是“绝热剪切带的数理分析”这几个字，就足以让我在浩瀚的书海中停下脚步。我一直对材料在极端条件下的行为表现出浓厚的兴趣，尤其是在那些涉及快速能量释放和形变的场景。绝热剪切带，这个词本身就带着一种难以置信的破坏力，同时也暗示着一种精妙的物理过程。我猜测这本书会深入地剖析这一现象背后的数学原理，也许会涉及到复杂的偏微分方程、数值计算方法，甚至是统计力学中的一些概念。怀特、李云凯、孙川、王云飞这几位作者的名字，如果他们是该领域的知名学者，那么这本书的内容必然是具有相当的学术价值和前沿性的。北京理工大学出版社的出版质量，也是我考虑的重要因素之一。我希望这本书能为我提供一个清晰的理论框架，帮助我理解绝热剪切带是如何形成、发展以及最终对材料结构和性能产生影响的。我甚至开始想象，这本书是否会包含一些关于如何抑制或利用绝热剪切带的讨论，这对于一些关键工程技术的发展将具有重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对材料科学和力学交叉领域充满热情的研究者，我在看到《正版 绝热剪切带的数理分析》这本书时，立刻被它所吸引。绝热剪切带，这个概念在近些年的研究中越来越受到重视，尤其是在理解材料在高速变形和冲击载荷下的破坏机制方面。我猜测这本书会提供对这一复杂现象的深入、系统的阐述，可能会涵盖从微观机制到宏观表现的各个层面。而且，“数理分析”这个词，预示着书中会有严谨的数学推导和模型构建，这对于我深入理解绝热剪切带的形成和演化过程至关重要。我希望书中能包含一些前沿的理论模型，以及作者们在这些领域的研究成果。北京理工大学出版社的名字，也让我对其内容的权威性和学术性有了初步的信心。我期待这本书能够帮助我拓展在这个领域的知识边界，或许还能为我未来的研究方向提供新的启示，比如如何通过精密的数学建模来预测材料的失效行为，或者如何设计出更具抗绝热剪切带能力的材料。