力学导论（精装版）

图书标准信息

• 作者 杨卫；赵沛；王宏涛
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2020-11
• 版次 1
• ISBN 9787030663511
• 定价 300.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 502页
• 字数 603千字

【内容简介】

《力学导论（精装版）》是著者在浙江大学讲授通识课程《力学导论》两年后凝练出的教材。现阶段力学学科知识日益固结的现状与现代高等教育的冲突逐渐明显，特别是力学研究涉及对象的复杂性和学科交叉性越来越突出，并出现了一系列处于科学前沿的新问题和新领域。著者希望能够通过这样一本导论性质的教材，梳理力学过去、现在和未来的主要发展脉络，并能够体现力学的严谨和博大、力学知识的真善美。

【目录】

目录

丛书序

前言

引言 001

0.1 力学之哲学思考 001

0.2 力学之基础作用 003

0.3 力学之桥梁作用 004

0.4 力学之交叉作用 004

0.5 力学之量化作用 005

0.6 力学之方法论 006

0.7 力学的奠基、辐射到嬗变 007

参考文献 008

思考题 008

**篇力学往事——力学1.0：学科的建构

第1章 牛顿力学 013

1.1 形体力学——墨子、亚里士多德、阿基米德 013

**推动    亚里士多德    给我一个支点    托勒密的地球中心说    《墨辩》    张衡的浑天说和地动仪

1.2 文艺复兴时的力学——达    芬奇、哥白尼、开普勒、伽利略 017

达    芬奇的早期工程研究    哥白尼的太阳中心说    开普勒的天文数据与三定律    伽利略的运动学说与悬臂梁

1.3 质点力学——万有引力与牛顿三定律 022

牛顿与《自然哲学的数学原理》    万有引力与开普勒的天文数据    胡克与牛顿的争论    牛顿力学的近现代推广    力的解释

1.4 分析工具——解析几何、微积分与微分方程 027

笛卡儿坐标系    微积分与微分方程

1.5 哲学思考——确定性与混沌、量子坍缩 029

确定性原理    混沌的发生    蝴蝶效应    量子坍缩    《原理》300年诞辰上力学家的道歉

参考文献 031

思考题 033

第2章 拉格朗日哈密顿力学 034

2.1 *小作用量原理与分析力学——分析的工具与程序 034

欧拉与变分法    *小作用量原理    广义坐标、广义速度与拉格朗日方程    动力系统    能量积分    格林的路径无关

2.2 哈密顿力学——力学之美 039

哈密顿力学的创立    经典力学与量子力学    薛定谔对哈密顿的赞誉

2.3 诺特定律——物理世界的对称性 042

哈密顿体系的对称美    诺特定理、对称性破缺与晶体缺陷    广义能量力

2.4 哈密顿雅可比方法——力学的代数化 045

雅可比矩阵    神经网络基本算法

2.5 热平衡与热力学三定律——过程的方向感 046

焦耳、克劳修斯的经典演绎    卡拉西奥多里的数学解释    气体动力学解释    热寂学说

2.6 阿诺德理论——力学与数学的完美契合 051

高维空间中的力学

参考文献 052

思考题 054

第3章 理论力学与应用力学的分离 055

3.1 理论力学的发展——现代物理科学的脊梁 055

光的波动说与微粒说    麦克斯韦的电动力学    两朵乌云    量子力学    相对论力学    规范场论与标准模型

3.2 应用力学学派——开创技术科学研究 061

应用性与优雅性的争论    哥廷根学派

3.3 固体与流体的稳定性——从欧拉到柯伊塔 064

连续介质力学    欧拉稳定性    小扰动影响与后屈曲    瑞利的液滴稳定性    层流与湍流

3.4 边界层与机翼理论——应用力学的范例 067

机翼与黏性    普朗特的边界层理论    层流与湍流边界层解    机翼理论与升力

3.5 湍流统计理论——随机意义上的湍流分布律 069

湍流的统计学派

3.6 位错理论——固体强度之穴位 072

晶体材料    位错的表征

3.7 IUTAM的成立——全球力学组织的奠基 074

冯    卡门与伯格斯的贡献

参考文献 076

思考题 078

第4章 连续介质力学 080

4.1 连续介质假设——微观与宏观的桥梁 080

连续介质假设    假设的有效性    星云假说    德拜蛇

4.2 连续介质的运动学——映射、变形、流形 082

拉格朗日描述与欧拉描述    变形与映射    变形协调条件

4.3 柯西应力张量——应力的双轮马车 087

柯西应力

4.4 守恒律——牛顿定律的连续介质化 087

力学场方程

4.5 本构定律——本构响应与公理体系 088

泛函表示    确定性公理    局部性公理    客观性公理    物质对称群    记忆衰减性    塑性与可塑性

4.6 能量方程——弱解的数学万花筒 090

弱解    虚功原理    虚位移原理    虚应力原理    可能功原理    功的互等定理    胡鹫津广义变分原理    海灵格赖斯纳变分原理    余能原理    势能原理    *小势能原理    *小余能原理    两个原理的关系

4.7 热力学定律的连续介质化——微分型的理论威力 100

均匀热平衡体系    热平衡    热力学第零定律    绝热功    热力学**定律    准静态过程    热力学第二定律    热力学的连续介质化    熵产出方程

4.8 能量的物理描述——自由能与熵 104

热焓    亥姆霍兹自由能    吉布斯自由能    熵

参考文献 106

思考题 106

第5章 固体与流体 108

5.1 固体与流体的定义——力学定义：剪切为判 108

5.2 软物质的定义——穿越流固之间 108

5.3 理想流体与真实流体——流者无形、黏者有滞 109

理想流体    牛顿流体

5.4 纳维斯托克斯方程——横跨三世纪的难题 111

5.5 涡与湍流——涡生无穷、湍扰万维 113

理想流动的涡定理    湍流与转捩    湍流结构理论

5.6 弹性体——经典之美 116

弹性的概念    弹性常数的争论    弹性响应    超弹性    福伊特对称性    晶体弹性    长链高分子    内能应力与熵应力

5.7 纳维方程——巨匠之力 124

5.8 平面应变与平面应力问题——平面之简 126

5.9 塑性体——集缺陷运动之大成 128

塑性行为    应力应变曲线    一维理论    三维理论    弹性区与屈服面    应变率的加法分解    **塑性功原理    证明    金属塑性

参考文献 136

思考题 137

第6章 计算与实验 138

6.1 有限差分法——从连续到离散 138

离散化方法    差分格式    稳定性    数值耗散与数值色散

6.2 有限元法——从离散微分方程到离散积分方程 141

有限元法的诞生    有限元格式    收敛性    应用

6.3 分子动力学计算——牛顿力学的原子模拟器 145

分子运动论    应用举例    基本方法    原子间作用势    局限性与挑战

6.4 机械量测——表征基本力学性能 149

机械量测    拉伸    振动    冲击    疲劳

6.5 声学量测——由振动感知物质世界 152

声学参数测量    超声无损检测    超声显微技术    超声立体显示    超声指纹传感器

6.6 热学量测——度量无序的躁动 156

热学参数量测    接触式热量测    热电偶    非接触式热量测    热冲击    热疲劳    热烧蚀

6.7 光学量测——绚丽的光影 160

光学参数量测    光弹性法    散斑法    云纹干涉法    显微光学法

6.8 电学量测——把握力与电的转换 167

电学参数量测    电阻传感器    电容传感器    涡流法

6.9 磁学量测——探究磁场的扰动 170

磁场量测    磁场构建    磁滞回线    磁感应加热

参考文献 172

思考题 174

第二篇力学今生——力学2.0：学科的辐射

第7章 飞行器力学 179

7.1 机翼理论与空气动力学——形成工程科学的方法论 180

升力与阻力    边界层理论    机翼理论    边界层厚度    边界层方程    分离和转捩    边界层增厚与热边界层    普朗特的传承    信息与智能时代的飞行器

7.2 大飞机与尺度律——极致的结构优化 186

平方/立方尺度律    结构优化与减振    健康监测    减阻    风洞

7.3 航空发动机——熔点之上的不灭金身 188

航空发动机的类型    喷气发动机    涡喷/涡桨发动机    涡扇发动机    发动机效率    桨扇发动机    涡轴发动机    自适应发动机    高温力学

7.4 高超飞行：乘波体与超燃发动机——浪迹空天的飞舟 193

高超飞行    冲压喷气式发动机    吸气式冲压发动机    高超声速实验    高超声速力学

7.5 数字化装配——数字与力学的交响曲 198

制造与装配    人民空军的逆袭

参考文献 200

思考题 201

第8章 机器人动力学 202

8.1 机器人概述——从科幻到现实 202

罗梭的**工人    宇航工程机械师    阿西莫机器人    DARPA机器人挑战赛    动力机器人    机器人系统总成

8.2 刚体动力学——建模的力学要素 208

刚体机构建模    欧拉角    坐标系转换    角速度    四元数与万向锁    正逆运动学    刚体动力学    动力塑造

8.3 反馈控制——自然界的基本法则 220

反馈控制    倒立摆    PID控制    线性系统与状态空间    时域分析与频域分析    伯德图    可控性与可观察性    线性系统反馈控制与状态估计    LQR控制器    卡尔曼滤波

8.4 动力机器人控制——模型预测控制的应用 229

层级控制架构    混合动力学系统控制    雷伯特控制器    模型预测控制    猎豹四足机器人控制

参考文献 233

思考题 234

第9章 微纳力学 236

9.1 物理力学——横跨连续介质与原子尺度的力学 236

连续性假设的局限    物理力学    固体强度    计算与仿真    显微实验力学    电磁流体力学

9.2 细观力学——探索细观结构的演化规律 240

细观尺度    细观结构    晶体塑性    孪晶    位错理论    位错动力学    细观损伤力学

9.3 微纳电子器件——纳米力电学的应用 245

电子封装    层裂与爆米花效应    电迁移    穿层位错与共格应变    应变工程    二维材料    范德华力    卡西米尔力    布朗运动

9.4 微纳流体力学——分子自由程与分子作用力 251

微纳尺度流动    克努森数    毛细现象

9.5 微纳传热学——热载流子与统计温度 254

微纳导热    微纳传热理论    微纳传热实测    二维材料传热

参考文献 256

思考题 258

第10章 材料的力学 259

10.1 晶体塑性——晶格畸变与物质滑移 259

弹性与塑性    单晶体塑性    多晶体平均    织构

10.2 断裂力学——场强与耗能的综合 264

理论强度与断裂力学    断裂类型    格里菲斯理论与能量释放率    应力强度因子与断裂韧性    弹塑性断裂力学    J积分    HRR场    断裂过程区    尺度关系

10.3 复合材料力学——硬相与软相的优化组合 270

复合连通度    树脂基复合材料    金属基复合材料    陶瓷基复合材料    碳/碳复合材料    多铁材料

10.4 软物质力学——流体与固体的过渡 274

软物质    增韧    增韧型水凝胶    功能软物质

10.5 跨层次力学——不同物质描述层次的穿越 278

细观与纳观    **性原理计算    握手区

10.6 低维材料力学——极限维度与极限性能 280

低维材料    石墨烯力学    石墨烯纳米带力学    碳纳米管力学

参考文献 285

思考题 289

第11章 工程力学 291

11.1 结构力学——承力骨架 291

结构静力学    结构完整性    结构动力学

11.2 地震动力学——断续体的波动力学 297

地幔动力学    断层    地震    震级    地壳的破裂速度    地震模拟    地震的前兆

11.3 风沙力学——两相流的湍动 301

风与沙的两相流    湍流边界层    沙尘暴    起沙    沙尘电    全场观测野外阵列    沙面演化与沙丘

11.4 环境力学——力学的共融之道 304

毛细作用    吉布斯汤姆森效应    未冻水    泥沙理论    泥沙起动    泥石流    河流污染    气溶胶

11.5 岩土力学——非正交塑性流动 309

岩土    岩土工程    本构描述    剪胀与压力敏感    非正交流动律

11.6 高边坡与剪切带——岩土体的纵横钉扎 310

岩土的液化    剪切带    高边坡    滑坡    锚固与监测

11.7