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周动力理论及其应用。 (英语) Zbl 1295.74001号

纽约州纽约市:施普林格出版社(ISBN 978-1-4614-8464-6/hbk;978-1-461/8465-3/电子书)。xii,第289页。(2014).
本书致力于固体力学中一种相对较新的计算技术——周动力(PD)理论,尤其是通过使用自然方法,介绍了断裂的萌生和扩展,而不存在经典固体力学方法所特有的额外失效条件。
这本书分为十三章。第一章介绍了局部(经典)和非局部(与周动力学相关)理论的简要讨论,讨论了它们的优缺点。第二章介绍了周动力理论的主要特征、思想、概念、控制方程,描述了在周动力理论框架内解释的固体力学的向量场、定律、初始条件和约束条件。第3章基于运动方程、柯西应力和应变能密度(通过周动力表示),使用PD描述局部相互作用。第4章介绍了各向同性材料的PD,介绍了相应的材料参数,并考虑了一维、二维和三维结构。此外,使用周动力学表示表面效应在本章中占据重要位置。层压复合材料和层压对局部放电描述的影响在第5章的中心,其中给出了相应的控制方程。考虑了层压板和层压板剪切应变和拉伸的一些特殊情况下的周动力材料参数。作者还讨论了表面效应对层压板材料参数的影响。第6章描述了PD框架下的损伤预测,其中通过消除材料点之间的相互作用(微电势)引入材料损伤。因此,利用周动力模拟以自然的方式介绍了线弹性材料的破坏载荷和裂纹路径预测。
第7章讨论了数值(配置)方法和相应的程序。特别是,作者在这里考虑了空间离散化、修正额外体积所需的体积修正程序、时间积分、数值稳定性和收敛性、适应程序和表面效应、边界条件、,断裂过程以及空间划分和并行计算的应用。第8章给出了许多基准问题的解决方案,并将PD结果与经典连续介质力学的结果进行了比较。作为具体示例,作者考虑了在没有失效预测的情况下,杆、板层和材料块的不同准静态和动态问题。第9章介绍了考虑失效起始和传播的各种问题的解决方案。将PD预测与有限元解进行了比较。为此,考虑了带拉伸孔和预先存在裂纹的各向同性板的例子,以及带材和矩形板的温度问题。第10章涉及碰撞事件中两个物体之间接触的PD建模,考虑刚性或可变形压头和可变形目标物体。将PD结果与有限元预测以及Kalthoff-Winkler实验的结果进行了比较。第11章考虑了局部放电理论与有限元建模的重要耦合。讨论了这两种方法在考虑样本不同区域的优缺点,作者引入了有限元和局部放电区域之间的界面元素,并实现了直接耦合。通过考虑带孔杆和板,验证了直接耦合方法的有效性。
第12章介绍了局部放电热扩散的基本原理。将PD方法应用于具有初始条件和边界条件的热扩散方程。温度的边界条件被施加在沿非零体积边界的“虚拟材料层”中。然后讨论了一维、二维和三维情况下的微电导。采用数值方法求解局部放电热扩散方程。最后,考虑了上述表面效应,并将所开发的数值格式应用于不同的热问题。第13章比较了局部和非局部理论情况下基于热力学考虑的耦合PD方程。与经典热力学类似,在PD框架中引入了热力学定律、参数和项,特别是以无量纲形式。讨论了热弹性耦合PD方程的数值实现策略,通过对棒材、板材和块材的适当示例,建立了完全耦合PD热力方程的有效性。
总的来说,从系统的观点来看,这本书非常有趣,它提出了一个相对较新的固体力学理论,并附有许多例子,这对学生学习固体力学和相关主题的新方法,以及他们的老师准备讲座和实际工作都很有用。

MSC公司:

74-01 关于可变形固体力学的介绍性说明(教科书、教程论文等)
74A45型 断裂和损伤理论
74甲15 固体力学中的热力学
74F05型 固体力学中的热效应
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全文: 内政部