多场耦合力学基本方法及应用
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作者王省哲
出版社科学出版社
ISBN9787030770790
出版时间2024-06
装帧平装
开本16开
定价128元
货号29746662
上书时间2024-10-21
商品详情
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导语摘要
多场耦合力学已成为现代力学中的重要研究领域及科学前沿之一，与之相关的多场耦合基本理论与方法正在成为众多交叉学科所面临的共性与基础课题。《多场耦合力学基本方法及应用》是作者长期在电磁类功能材料与结构多场耦合力学领域深入系统研究的总结，同时也是系列*新研究进展的梳理。《多场耦合力学基本方法及应用》主要内容涵盖了多场耦合力学的一般理论与基本方法、复杂耦合系统求解及数值方法，以及铁磁、铁电、超导等功能材料典型多场耦合力学问题的应用基础、研究进展等。
目录
目录
上篇 多场耦合基本方法与理论
第1章 耦合场理论概述3
1.1 耦合及耦合问题3
1.2 耦合问题的分类4
1.3 耦合问题的基本特征7
1.3.1 物理模型上的基本特征7
1.3.2 数学模型上的基本特征8
1.4 多场耦合力学问题及其特征10
1.4.1 多场耦合力学概述10
1.4.2 多场耦合力学问题的基本特征13
1.5 多场耦合力学问题的基本理论及模型15
1.5.1 基于场方程的理论模型建立15
1.5.2 基于图形场唯象概念的理论模型建立18
参考文献21
第2章 多场问题的基本场方程与模型23
2.1 固体与结构力学问题23
2.1.1 固体的变形描述23
2.1.2 固体变形的力学基本定律26
2.1.3 本构关系26
2.1.4 边界条件及初始条件30
2.2 温度场问题31
2.2.1 热传导方程31
2.2.2 边界条件及初始条件32
2.3 电磁场问题33
2.3.1 Maxwell电磁场方程33
2.3.2 电磁本构关系34
2.3.3 电磁场跳变条件36
2.4 流体力学问题36
2.4.1 流体运动的两种描述方法37
2.4.2 流体力学基本方程38
2.4.3 流体的本构关系及状态方程39
2.4.4 边界条件及初始条件40
2.5 声场问题41
2.5.1 声场基本方程41
2.5.2 方程线性化42
2.5.3 边界条件及初始条件42
参考文献43
第3章 一些典型的两场耦合力学问题及其特征44
3.1 热弹性耦合问题44
3.1.1 耦合场基本方程45
3.1.2 耦合效应及特征46
3.2 流固耦合问题47
3.2.1 耦合场基本方程49
3.2.2 耦合效应及特征50
3.2.3 空气弹性耦合问题及方程50
3.2.4 声结构耦合问题及方程52
3.3 电磁固体力学耦合问题54
3.3.1 耦合场基本方程55
3.3.2 电磁固体力学本构关系57
3.3.3 耦合效应及特征59
3.3.4 电弹性耦合问题及方程60
3.3.5 磁弹性耦合问题及方程66
3.4 电磁流变力学耦合问题73
3.4.1 耦合场基本方程74
3.4.2 耦合效应及特征76
参考文献77
第4章 三场及多场耦合力学问题80
4.1 高速飞行器气动热力耦合问题80
4.1.1 耦合模型及基本方程81
4.1.2 耦合效应及特征84
4.2 电子器件电磁热力耦合问题85
4.2.1 耦合模型及基本方程87
4.2.2 耦合效应及特征89
4.3 铁磁介质磁热力耦合问题89
4.3.1 耦合模型及基本方程90
4.3.2 耦合效应及特征94
4.4 超导材料电磁热力耦合问题95
4.4.1 耦合模型及基本方程97
4.4.2 耦合效应及特征100
4.5 智能软材料热电化学力耦合问题102
4.5.1 智能软材料及分类102
4.5.2 耦合模型及基本方程105
4.5.3 耦合效应及特征108
4.6 多孔介质的渗流温度变形耦合问题108
4.6.1 多孔介质的多场性能109
4.6.2 耦合模型及基本方程111
4.6.3 耦合效应及特征113
参考文献114
第5章 多场耦合问题的一般解法116
5.1 耦合问题的一般解法116
5.2 耦合问题的分场降维解法118
5.2.1 准静态耦合问题118
5.2.2 动力学耦合问题120
5.3 耦合问题的合场统一解法124
5.3.1 准静态耦合问题125
5.3.2 动力学耦合问题125
5.4 分场降维解法与合场统一解法的比较127
参考文献128
第6章 多场耦合问题的数值离散化方法130
6.1 微分方程的数值计算概述130
6.1.1 数值计算的一般流程130
6.1.2 数值计算相关的基本特征132
6.1.3 数值计算中的主要误差来源133
6.2 多场耦合问题空间域的数值离散化方法134
6.2.1 空间域离散——网格与节点134
6.2.2 空间域离散——微分方程138
6.3 瞬态多场耦合问题时间域的数值离散化方法143
6.3.1 单时间步的离散方法144
6.3.2 高阶精度的时间步离散方法145
6.3.3 多时间步的离散方法148
6.3.4 高阶时间导数的离散方法149
6.4 边界耦合问题的移动边界数值方法151
6.4.1 动网格方法152
6.4.2 流固耦合问题的浸入边界法155
6.5 耦合问题中的时空多尺度数值方法158
6.5.1 时空多尺度特征158
6.5.2 空间多尺度的一般离散方法159
6.5.3 时间多尺度的一般离散方法162
6.6 耦合及多非线性问题的数值方法163
6.6.1 非线性代数方程组的一般形式163
6.6.2 解非线性方程组的基本概念及几类**方法165
6.6.3 其他改进方法172
参考文献173
下篇 多场耦合力学应用
第7章 铁磁介质与结构的磁热力多场耦合行为177
7.1 铁磁梁结构的磁热力耦合问题的解析求解177
7.1.1 耦合场理论模型177
7.1.2 复杂磁场环境中铁磁梁式板的磁力分布181
7.1.3 铁磁梁式板的磁热力耦合稳定性问题及求解183
7.2 铁磁薄板的磁力耦合动力学行为及磁阻尼效应186
7.2.1 耦合场理论模型187
7.2.2 耦合效应下的磁力分析188
7.2.3 铁磁薄板的磁力耦合动力学问题求解190
7.3 铁磁薄壳的磁热力多场耦合理论及数值模拟193
7.3.1 磁热力耦合广义变分模型194
7.3.2 磁热力耦合问题有限元数值模型201
7.3.3 铁磁薄壳的多场耦合行为模拟206
参考文献211
第8章 磁敏功能复合材料与结构的多场耦合行为212
8.1 磁敏多相复合材料的磁电热力多场性能参数表征212
8.1.1 磁敏三相复合材料的多场耦合性能213
8.1.2 多场有效性能的有限元法数值模型215
8.1.3 多场性能参数预测217
8.2 磁敏功能复合软材料的磁力耦合特征222
8.2.1 微观结构特征222
8.2.2 宏观耦合特征223
8.3 磁敏功能复合软材料的磁热力耦合行为226
8.3.1 剪切变形模式下的多场耦合理论模型226
8.3.2 多场行为预测229
8.4 磁敏仿生结构的磁流固耦合行为模拟231
8.4.1 磁驱动的仿生鱼结构设计231
8.4.2 磁流固耦合模型及有限元求解232
8.4.3 仿生鱼多场行为模拟236
参考文献238
第9章 铁磁形状记忆合金的磁力耦合行为240
9.1 铁磁形状记忆合金材料的基本特性241
9.1.1 磁致大变形效应241
9.1.2 形状记忆效应242
9.1.3 力学性能242
9.2 铁磁形状记忆合金马氏体变体重定向的磁力耦合模型243
9.2.1 马氏体变体重定向过程的应力与应变表征243
9.2.2 耦合系统的热力学本构模型245
9.3 磁场与应力共同作用下的磁力耦合行为分析248
9.3.1 两场作用下的马氏体重定向演化模型248
9.3.2 磁力耦合行为模拟250
参考文献255
第10章 铁电功能材料的相变及电力耦合行为256
10.1 铁电功能材料的相变动力学及宏观性能256
10.1.1 铁电反铁电相变的热力学唯象模型256
10.1.2 静水压力下铁电材料PZT95/5的宏观性能259
10.2 铁电材料的相变放电及电击穿失效262
10.2.1 PZT95/5静电场下的电击穿失效262
10.2.2 冲击载荷下的相变放电过程264
10.2.3 冲击载荷下的电击穿失效预测266
10.3 铁电材料电力耦合作用下的相变和畴变微结构演化269
10.3.1 相场方法及有限元模型269
10.3.2 弛豫铁电材料的微结构演化数值仿真273
参考文献279
第11章 超导复合材料与结构的广义热弹性及磁力耦合行为281
11.1 基于力学响应的超导复合材料失超预测281
11.1.1 超导材料的临界特性及失超281
11.1.2 失超的广义热弹性理论模型283
11.1.3 耦合场有限元模型286
11.1.4 超导复合带材的热触发失超及演化模拟287
11.2 超导复合带材的热弹及塑性行为292
11.2.1 基本控制方程292
11.2.2 3D/2D混合维度有限元模型及模拟过程293
11.2.3 数值模拟结果296
11.3 超导复合磁体结构的磁力耦合行为多尺度有限元模拟298
11.3.1 超导磁体的磁力耦合模型299
11.3.2 超导复合磁体的多尺度耦合有限元模型300
11.3.3 数值模拟结果306
参考文献309
第12章 高速旋转柔性结构空气弹性耦合行为311
12.1 高速旋转圆盘的空气弹性耦合动力学稳定性311
12.1.1 耦合动力学模型311
12.1.2 基于模态展开的耦合场统一解法313
12.1.3 两类动力学稳定性现象的预测318
12.2 高速旋转圆盘颤振失稳的反馈控制322
12.2.1 耦合动力学模型322
12.2.2 基于模态展开的耦合场统一解法324
12.2.3 颤振失稳的反馈控制324
12.3 旋转柔性圆盘的空气弹性耦合动力学模拟软件研发328
12.3.1 问题描述和软件基本框架328
12.3.2 应用平台和软件功能329
12.3.3 软件界面简介331
参考文献335
内容摘要
多场耦合力学已成为现代力学中的重要研究领域及科学前沿之一，与之相关的多场耦合基本理论与方法正在成为众多交叉学科所面临的共性与基础课题。《多场耦合力学基本方法及应用》是作者长期在电磁类功能材料与结构多场耦合力学领域深入系统研究的总结，同时也是系列*新研究进展的梳理。《多场耦合力学基本方法及应用》主要内容涵盖了多场耦合力学的一般理论与基本方法、复杂耦合系统求解及数值方法，以及铁磁、铁电、超导等功能材料典型多场耦合力学问题的应用基础、研究进展等。
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