近场动力学理论及其应用(精)

本书旨在对近场动力学理论在统一的框架中进行 阐述，除了介绍了理论基础之外，还给出了数值方法 。首先介绍了近场动力学理论及其本构方程的导出， 随后建立了近场动力学与经典局部理论之间的联系， 并导出各向同性材料和复合材料的常规态型近场动力 学方程。书中详细介绍了用于近场动力学分析的数值 计算方法和具体实施步骤，并且为读者提供了丰富的 基准算例，以及众多求解静力学、动力学问题的应用 例题。这些例子有助于读者更直观地理解近场动力学 理论和分析方法。本书的另一重要内容是与近场动力 学方法相关的耦合分析方法，包括了近场动力学和有 限元方法的耦合，以及近场动力学热一力耦合的分析 方法。本书主要目的是为研究近场动力学的学生和研 究人员提供理论基础和实际应用参考，也可用作多物 理场和多尺度分析、非局部计算力学和计算损伤预测 的教程。书中基准问题的求解代码可在网站 http://extras.springer.com上获得，该代码可以根 据需要自行修改。

1 绪论 1.1 经典局部理论 1.1.1 失效预测方面的缺陷 1.1.2 改进方法 1.2 连续介质的非局部理论 1.2.1 近场动力学理论基础 1.2.2 特点与现状 参考文献 2 近场动力学理论 2.1 基本概念 2.2 变形 2.3 力密度 2.4 近场动力学状态 2.5 应变能密度 2.6 运动方程 2.7 初始条件和约束条件 2.7.1 初始条件 2.7.2 约束条件 2.7.3 外载荷 2.8 守恒定律 2.9 键型近场动力学 2.10 常规态型近场动力学 2.11 非常规态型近场动力学 参考文献 3 局部作用的近场动力学 3.1 运动方程 3.2 柯西应力与近场动力学力(密度)的关系 3.3 应变能密度 4 各向同性材料近场动力学模型 4.1 材料参数 4.1.1 三维结构 4.1.2 二维结构 4.1.3 一维结构 4.2 表面效应 参考文献 5 复合材料层合板近场动力学模型 5.1 基础 5.2 纤维增强复合材料单层板 5.3 复合材料层合板 5.4 近场动力学材料常数 5.4.1 单层板的材料常数 5.4.2 横向变形的材料常数 5.5 表面效应 参考文献 6 损伤预测 6.1 临界伸长率 6.2 损伤起始 6.3 局部损伤 6.4 失效载荷与裂纹扩展路径预测 参考文献 7 数值方法 7.1 空间离散 7.2 体积修 7.3 时域积分 7.4 数值稳定性 7.5 自适应动力松弛法 7.6 数值收敛 7.7 表面效应 7.8 初始条件和边界条件的施加 7.9 预置裂纹和不失效区 7.10 裂纹扩展的局部损伤 7.11 质点的空间划分 7.12 并行计算的利用和负载平衡 参考文献 8 基准算例 8.1 杆的轴向振动 8.2 受拉伸的祠F 8.3 受单轴拉伸或温度均匀变化的各向同性平板 8.4 受单轴拉伸或温度均匀变化的单层板 8.5 受拉伸载荷的长方体 8.6 受横向载荷的长方体 8.7 受压缩载荷的长方体 8.8 内部具有球形空心的长方体受径向内压 参考文献 9 非冲击问题 9.1 含圆孔平板受准静态拉伸载荷 9.2 含裂纹平板边界施加快速载荷 9.3 双材料板受到均匀温度变化 9.4 矩形板受温度梯度作用 参考文献 10 冲击问题 10.1 冲击模型 10.1.1 刚性冲击物 10.1.2 可变形冲击物 10.2 有效性验证 10.2.1 两个相同的可变形杆撞击 10.2.2 矩形板受刚性圆盘冲击 10.2.3 KalthoK-Winkler实验 参考文献 11 近场动力学理论和有限元方法的耦合 11.1 直接耦合 11.2 直接耦合法的有效性验 11.2.1 杆受拉伸载荷 11.2.2 带孔板受拉伸载荷 参考文献 12 近场动力学热扩散 12.1 基础理论 12.2 非局部热扩散 12.3 态型PD热扩散 12.4 热通量和近场动力学热流状态的关系 12.5 初值和边界条件 12.5.1 初值条件 12.5.2 边界条件 12.6 键型PD热扩散 12.7 热响应函数 12.8 近场动力学微导热系数 12.8.1 一维分析 12.8.2 二维分析 12.8.3 三维分析 12.9 数值过程 12.9.1 离散方式和时间步长 12.9.2 数值稳定性 12.10 表面效应 12.11 数值验证 12.11.1 具有温度边界条件的厚板 12.11.2 具有热对流边界条件的厚板 12.11.3 具有绝热边界的平板受热冲击载荷 12.11.4 具有温度和绝热边界条件的长方体 12.11.5 具有绝热裂纹的异质材料 12.11.6 具有两个绝热斜裂纹的厚板 参考文献 13 热—力完全耦合的近场动力学分析 13.1 局部理论 13.2 非局部理论 13.3 近场动力学热—力耦合方程 13.3.1 具有结构耦合项的近场动力学热传导方程 13.3.2 具有热耦合项的近场动力学运动方程 13.3.3 键型近场动力学热—力耦合方程 13.4 热—力耦合方程的无量纲形式 13.4.1 特征长度和时间尺度 13.4.2 无量纲参数 13.5 数值方法 13.6 验证 13.6.1 半无限长杆受热载荷 13.6.2 有限长杆的热弹性振动 13.6.3 板受到压力冲击、温度冲击以及压力和温度组合冲击 13.6.4 物体受热载荷 参考文献 附录 索引