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Fundamentals of Continuum Mechanics
发布日期:2015-12-24  浏览

Fundamentals of Continuum Mechanics

[Book Description]

A concise introductory course text on continuum mechanics Fundamentals of Continuum Mechanics focuses on the fundamentals of the subject and provides the background for formulation of numerical methods for large deformations and a wide range of material behaviours. It aims to provide the foundations for further study, not just of these subjects, but also the formulations for much more complex material behaviour and their implementation computationally. This book is divided into 5 parts, covering mathematical preliminaries, stress, motion and deformation, balance of mass, momentum and energy, and ideal constitutive relations and is a suitable textbook for introductory graduate courses for students in mechanical and civil engineering, as well as those studying material science, geology and geophysics and biomechanics. A concise introductory course text on continuum mechanics Covers the fundamentals of continuum mechanics Uses modern tensor notation Contains problems and accompanied by a companion website hosting solutions Suitable as a textbook for introductory graduate courses for students in mechanical and civil engineering

[Table of Contents]
Preface                                            xiii
Nomenclature                                       xv
Introduction                                       1   (2)
  PART ONE MATHEMATICAL PRELIMINARIES              3   (66)
    1 Vectors                                      5   (8)
      1.1 Examples                                 9   (4)
        1.1.1                                      9   (1)
        1.1.2                                      9   (1)
        Exercises                                  9   (2)
        Reference                                  11  (2)
    2 Tensors                                      13  (8)
      2.1 Inverse                                  15  (1)
      2.2 Orthogonal Tensor                        16  (1)
      2.3 Principal Values                         16  (2)
      2.4 Nth-Order Tensors                        18  (1)
      2.5 Examples                                 18  (3)
        2.5.1                                      18  (1)
        2.5.2                                      18  (1)
        Exercises                                  19  (2)
    3 Cartesian Coordinates                        21  (10)
      3.1 Base Vectors                             21  (2)
      3.2 Summation Convention                     23  (1)
      3.3 Tensor Components                        24  (1)
      3.4 Dyads                                    25  (2)
      3.5 Tensor and Scalar Products               27  (2)
      3.6 Examples                                 29  (2)
        3.6.1                                      29  (1)
        3.6.2                                      29  (1)
        3.6.3                                      29  (1)
        Exercises                                  30  (1)
        Reference                                  30  (1)
    4 Vector (Cross) Product                       31  (10)
      4.1 Properties of the Cross Product          32  (1)
      4.2 Triple Scalar Product                    33  (1)
      4.3 Triple Vector Product                    33  (1)
      4.4 Applications of the Cross Product        34  (2)
        4.4.1 Velocity due to Rigid Body           34  (1)
        Rotation
        4.4.2 Moment of a Force P about O          35  (1)
      4.5 Non-orthonormal Basis                    36  (1)
      4.6 Example                                  37  (4)
        Exercises                                  37  (4)
    5 Determinants                                 41  (6)
      5.1 Cofactor                                 42  (1)
      5.2 Inverse                                  43  (1)
      5.3 Example                                  44  (3)
        Exercises                                  44  (3)
    6 Change of Orthonormal Basis                  47  (10)
      6.1 Change of Vector Components              48  (2)
      6.2 Definition of a Vector                   50  (1)
      6.3 Change of Tensor Components              50  (1)
      6.4 Isotropic Tensors                        51  (1)
      6.5 Example                                  52  (5)
        Exercises                                  53  (3)
        Reference                                  56  (1)
    7 Principal Values and Principal Directions    57  (6)
      7.1 Example                                  59  (4)
        Exercises                                  60  (3)
    8 Gradient                                     63  (6)
      8.1 Example: Cylindrical Coordinates         66  (3)
        Exercises                                  67  (2)
  PART TWO STRESS                                  69  (26)
    9 Traction and Stress Tensor                   71  (8)
      9.1 Types of Forces                          71  (2)
      9.2 Traction on Different Surfaces           73  (2)
      9.3 Traction on an Arbitrary Plane           75  (1)
      (Cauchy Tetrahedron)
      9.4 Symmetry of the Stress Tensor            76  (3)
        Exercise                                   77  (1)
        Reference                                  77  (2)
    10 Principal Values of Stress                  79  (4)
      10.1 Deviatoric Stress                       80  (1)
      10.2 Example                                 81  (2)
        Exercises                                  82  (1)
    11 Stationary Values of Shear Traction         83  (6)
      11.1 Example: Mohr-Coulomb Failure           86  (3)
      Condition
        Exercises                                  88  (1)
    12 Mohr's Circle                               89  (6)
        Exercises                                  93  (1)
        Reference                                  93  (2)
  PART THREE MOTION AND DEFORMATION                95  (42)
    13 Current and Reference Configurations        97  (8)
      13.1 Example                                 102 (3)
        Exercises                                  103 (2)
    14 Rate of Deformation                         105 (6)
      14.1 Velocity Gradients                      105 (1)
      14.2 Meaning of D                            106 (2)
      14.3 Meaning of W                            108 (3)
        Exercises                                  109 (2)
    15 Geometric Measures of Deformation           111 (10)
      15.1 Deformation Gradient                    111 (1)
      15.2 Change in Length of Lines               112 (1)
      15.3 Change in Angles                        113 (1)
      15.4 Change in Area                          114 (1)
      15.5 Change in Volume                        115 (1)
      15.6 Polar Decomposition                     116 (2)
      15.7 Example                                 118 (3)
        Exercises                                  118 (2)
        References                                 120 (1)
    16 Strain Tensors                              121 (8)
      16.1 Material Strain Tensors                 121 (2)
      16.2 Spatial Strain Measures                 123 (1)
      16.3 Relations Between D and Rates of EG     124 (5)
      and U
        16.3.1 Relation Between E and D            124 (1)
        16.3.2 Relation Between D and U            125 (1)
        Exercises                                  126 (2)
        References                                 128 (1)
    17 Linearized Displacement Gradients           129 (8)
      17.1 Linearized Geometric Measures           130 (2)
        17.1.1 Stretch in Direction N              130 (1)
        77.7.2 Angle Change                        131 (1)
        17.1.3 Volume Change                       131 (1)
      17.2 Linearized Polar Decomposition          132 (1)
      17.3 Small-Strain Compatibility              133 (4)
        Exercises                                  135 (1)
        Reference                                  135 (2)
  PART FOUR BALANCE OF MASS, MOMENTUM, AND         137 (30)
  ENERGY
    18 Transformation of Integrals                 139 (6)
        Exercises                                  142 (1)
        References                                 143 (2)
    19 Conservation of Mass                        145 (8)
      19.1 Reynolds' Transport Theorem             148 (1)
      19.2 Derivative of an Integral over a        149 (1)
      Time-Dependent Region
      19.3 Example: Mass Conservation for a        150 (3)
      Mixture
        Exercises                                  151 (2)
    20 Conservation of Momentum                    153 (8)
      20.1 Momentum Balance in the Current State   153 (2)
        20.1.1 Linear Momentum                     153 (1)
        20.1.2 Angular Momentum                    154 (1)
      20.2 Momentum Balance in the Reference       155 (3)
      State
        20.2.1 Linear Momentum                     156 (1)
        20.2.2 Angular Momentum                    157 (1)
      20.3 Momentum Balance for a Mixture          158 (3)
        Exercises                                  159 (2)
    21 Conservation of Energy                      161 (6)
      21.1 Work-Conjugate Stresses                 163 (4)
        Exercises                                  165 (2)
  PART FIVE IDEAL CONSTITUTIVE RELATIONS           167 (28)
    22 Fluids                                      169 (8)
      22.1 Ideal Frictionless Fluid                169 (2)
      22.2 Linearly Viscous Fluid                  171 (6)
        22.2.1 Non-steady Flow                     173 (2)
        Exercises                                  175 (1)
        Reference                                  176 (1)
    23 Elasticity                                  177 (18)
      23.1 Nonlinear Elasticity                    177 (5)
        23.1.1 Cauchy Elasticity                   111 (67)
        23.1.2 Green Elasticity                    178 (1)
        23.1.3 Elasticity of Pre-stressed Bodies   179 (3)
      23.2 Linearized Elasticity                   182 (5)
        23.2.1 Material Symmetry                   183 (2)
        23.2.2 Linear Isotropic Elastic            185 (1)
        Constitutive Relation
        23.2.3 Restrictions on Elastic Constants   186 (1)
      23.3 More Linearized Elasticity              187 (8)
        23.3.1 Uniqueness of the Static Problem    188 (1)
        23.3.2 Pressurized Hollow Sphere           189 (2)
        Exercises                                  191 (3)
        Reference                                  194 (1)
Index                                              195
 

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