前 言 本书系统地阐述了弹塑性力学的基本概念、理论和方法,充分考虑到结构的 严谨性和清晰性,并尽可能反映弹塑性力学的最新进展。在内容编排上,遵循难 点分散的原则,每一部分也尽可能由浅入深、循序渐进。此外,特别强调基本理 论及其前提假设,并以简明的思路引导读者掌握力学问题的实质,以免迷失在琐 碎的计算当中。 弹塑性力学作为许多工科专业硕士研究生的学位课程,既要突出学科的基 本内容,保持学位课程的稳定性,使学生掌握完整的学科体系:又应具有足够的 深度,使研究生学完课程之后能迅速接近学科前沿。在有限的篇幅内实现上述 理想,要求我们叙述精练、内容精选。例如,板壳理论的成果非常丰富,本书只能 介绍其中最基本的东西。 在本书中,采用张量分析法标记物理量并讲述一般理论,以使书写简洁、推 导清晰、物理意义明确,并提高学生阅读文献的能力。初次接触张量方法的读者 开始可能会感到不习惯,然而通常会很快熟悉起来并充分体会到其优越性。为 便于读者查阅,本书附录收入了张量分析以及其他必要的数学基础知识。 本书首先是为结构工程、机械工程、岩土工程、道路与桥梁工程等工科专业 的硕士研究生提供弹塑性力学教材,其次是为科技人员提供系统的理论参考。 作为教材时,为便于教师根据课时多少对内容做出取舍,本书将内容分为基本部 分和选学部分。其中基本部分具有基础性和系统性,通常是必修的:选学部分均 加注“*”,略去它们不会影响教程的系统性。 编写本书参考了大量图书资料,有些引用标明了出处,而在学科的核心内容 上力图综合各家表述的长处,不便一一注明,只是在文献目录中列出了一些主要 参考资料。笔者在此对所有被引用的作者表示衷心的感谢,并恳请读者提出批 评指正。 编者 2004年12月
前 言 本书系统地阐述了弹塑性力学的基本概念、理论和方法,充分考虑到结构的 严谨性和清晰性,并尽可能反映弹塑性力学的最新进展。在内容编排上,遵循难 点分散的原则,每一部分也尽可能由浅入深、循序渐进。此外,特别强调基本理 论及其前提假设,并以简明的思路引导读者掌握力学问题的实质,以免迷失在琐 碎的计算当中。 弹塑性力学作为许多工科专业硕士研究生的学位课程,既要突出学科的基 本内容,保持学位课程的稳定性,使学生掌握完整的学科体系;又应具有足够的 深度,使研究生学完课程之后能迅速接近学科前沿。在有限的篇幅内实现上述 理想,要求我们叙述精练、内容精选。例如,板壳理论的成果非常丰富,本书只能 介绍其中最基本的东西。 在本书中,采用张量分析法标记物理量并讲述一般理论,以使书写简洁、推 导清晰、物理意义明确,并提高学生阅读文献的能力。初次接触张量方法的读者 开始可能会感到不习惯,然而通常会很快熟悉起来并充分体会到其优越性。为 便于读者查阅,本书附录收入了张量分析以及其他必要的数学基础知识。 本书首先是为结构工程、机械工程、岩土工程、道路与桥梁工程等工科专业 的硕士研究生提供弹塑性力学教材,其次是为科技人员提供系统的理论参考。 作为教材时,为便于教师根据课时多少对内容做出取舍,本书将内容分为基本部 分和选学部分。其中基本部分具有基础性和系统性,通常是必修的;选学部分均 加注“”,略去它们不会影响教程的系统性。 编写本书参考了大量图书资料,有些引用标明了出处,而在学科的核心内容 上力图综合各家表述的长处,不便一一注明,只是在文献目录中列出了一些主要 参考资料。笔者在此对所有被引用的作者表示衷心的感谢,并恳请读者提出批 评指正。 编 者 2004年12月
录 第1章弹塑性力学概论…(1) 1.1基本概念 O) 1.2基本假定 6 1.3研究方法 4) 1.4学科简史… 6 1.5内容安排 (7) 习 题… 8) 第2章应力理论… (9) 2.1基本概念… 9) 2.2平衡分析… (11) 23应力分析… (15) 习 题… 24) 第3章应变理论 25 3.1位移与应变 25) 3.2应变分析… 31) 3.3应变率概念…… 34) 习题… 35 第4章本构理论概述 37 4.1本构研究思路 37 4.2试验资料与简化模型 39 4.3弹塑性本构理论 44 习 题 … (46) 第5章弹性本构理论… … (47) 5.1弹性应变能… … (47) 5.2各向异性弹性理论…。 … (48) 5.3各向同性弹性理论… 50) 习 题… 55) 第6章弹性力学边值问题… 56) 6,1基本方程… (56)
目 录 第1章 弹塑性力学概论 (1)……………………………………………………… 11 基本概念 (1)……………………………………………………………… 12 基本假定 (3)……………………………………………………………… 13 研究方法 (4)……………………………………………………………… 14 学科简史 (5)……………………………………………………………… 15 内容安排 (7)……………………………………………………………… 习 题 (8)……………………………………………………………………… 第2章 应力理论 (9)……………………………………………………………… 21 基本概念 (9)……………………………………………………………… 22 平衡分析 (11)……………………………………………………………… 23 应力分析 (15)……………………………………………………………… 习 题 (24)…………………………………………………………………… 第3章 应变理论 (25)…………………………………………………………… 31 位移与应变 (25)…………………………………………………………… 32 应变分析 (31)……………………………………………………………… 33 应变率概念 (34)…………………………………………………………… 习 题 (35)…………………………………………………………………… 第4章 本构理论概述 (37)……………………………………………………… 41 本构研究思路 (37)………………………………………………………… 42 试验资料与简化模型 (39)………………………………………………… 43 弹塑性本构理论 (44)……………………………………………………… 习 题 (46)…………………………………………………………………… 第5章 弹性本构理论 (47)……………………………………………………… 51 弹性应变能 (47)…………………………………………………………… 52 各向异性弹性理论 (48)…………………………………………………… 53 各向同性弹性理论 (50)…………………………………………………… 习 题 (55)…………………………………………………………………… 第6章 弹性力学边值问题 (56)………………………………………………… 61 基本方程 (56)………………………………………………………………
2 弹塑性力学 6.2解题方法。 (58 6.3基本原理 (62) 习 题 … 65) 第7章平面问题直角坐标解法… 66) 7.1基本概念… (66) 7.2基本方程… (68) 7.3应力解法… (71) 7.4典型例解… (73) 题 (77) 第8章平面问题极坐标解法… (80) 8.1基本方程… 80) 8.2轴对称问题 84) 8.3圆孔应力集中… (89) 8.4楔形体和半无限体……… (92) 习 题… 95) 第9章平面问题复变函数解法 (98) 9.1 平面问题的复格式… (98) 9.2复势的确定性… (105 9.3 孔洞问题级数解法 。。。。。。 (108 9.4孔洞问题保角变换解法 (111) 习 题… (120) 第10章空间问题 (121 10.1直角坐标方程 (121 10.2柱坐标方程 (124) 10.3典型例解 (128 习 题… (132) 第11章柱体扭转 (134) 11.1基本方程 (134) 11.2典型例解… (139) 11.3薄膜比拟 (143) 习 题… (145) 第12章薄板理论…… (146) 12.1问题与假设… (146) 12.2直角坐标解答……… (147) 12.3极坐标解答…(157)
62 解题方法 (58)……………………………………………………………… 63 基本原理 (62)……………………………………………………………… 习 题 (65)…………………………………………………………………… 第7章 平面问题直角坐标解法 (66)…………………………………………… 71 基本概念 (66)……………………………………………………………… 72 基本方程 (68)……………………………………………………………… 73 应力解法 (71)……………………………………………………………… 74 典型例解 (73)……………………………………………………………… 习 题 (77)…………………………………………………………………… 第8章 平面问题极坐标解法 (80)……………………………………………… 81 基本方程 (80)……………………………………………………………… 82 轴对称问题 (84)…………………………………………………………… 83 圆孔应力集中 (89)………………………………………………………… 84 楔形体和半无限体 (92)…………………………………………………… 习 题 (95)…………………………………………………………………… 第9章 平面问题复变函数解法 (98)………………………………………… 91 平面问题的复格式 (98)…………………………………………………… 92 复势的确定性 (105)……………………………………………………… 93 孔洞问题级数解法 (108)………………………………………………… 94 孔洞问题保角变换解法 (111)…………………………………………… 习 题 (120)…………………………………………………………………… 第10章 空间问题 (121)………………………………………………………… 101 直角坐标方程 (121)……………………………………………………… 102 柱坐标方程 (124)………………………………………………………… 103 典型例解 (128)…………………………………………………………… 习 题 (132)…………………………………………………………………… 第11章 柱体扭转 (134)………………………………………………………… 111 基本方程 (134)…………………………………………………………… 112 典型例解 (139)…………………………………………………………… 113 薄膜比拟 (143)…………………………………………………………… 习 题 (145)…………………………………………………………………… 第12章 薄板理论 (146)………………………………………………………… 121 问题与假设 (146)………………………………………………………… 122 直角坐标解答 (147)……………………………………………………… 123 极坐标解答 (157)………………………………………………………… 2 弹塑性力学
目 习 题… (161 第13章薄壳理论¥ (163 13.1曲面理论简介 (163 13.2 一般理论 (166 13.3无矩理论 (170) 13.4有矩理论… (174) 习 题… (178) 第14章变分原理与变分法 (179) 14.1等效积分形式… (179) 14.2势能变分原理… (180) 14.3位移变分法 (186) 14.4余能变分原理…… (191) 习 题… (192) 第15章经典屈服理论… (194) 15.1屈服条件与屈服面… (194) 15.2常用屈服准则 (199) 15.3硬化规律… (205) 题 207) 第16章经典塑性本构理论 208 16.1加载准则. (208) 16.2流动法则… 210) 16.3增量理论… 210) 16.4全量理论… 214 16.5 增量理论的普遍形式 (218 习 题… 221 第17章弹塑性分析与简单例解 (222 17.1弹塑性力学边值问题 (222 17.2梁的弹塑性弯曲… 225) 17.3厚壁圆筒承受内压…。 231) 17.4柱体弹塑性扭转… 233) 习 题… (237) 第18章塑性极限分析严密解法… 238) 18.1基本方程… 238) 18.2滑移线方程 241) 183边界条件和简单滑移线场… (248)
习 题 (161)…………………………………………………………………… 第13章 薄壳理论 (163)……………………………………………………… 131 曲面理论简介 (163)……………………………………………………… 132 一般理论 (166)…………………………………………………………… 133 无矩理论 (170)…………………………………………………………… 134 有矩理论 (174)…………………………………………………………… 习 题 (178)…………………………………………………………………… 第14章 变分原理与变分法 (179)……………………………………………… 141 等效积分形式 (179)……………………………………………………… 142 势能变分原理 (180)……………………………………………………… 143 位移变分法 (186)………………………………………………………… 144 余能变分原理 (191)……………………………………………………… 习 题 (192)…………………………………………………………………… 第15章 经典屈服理论 (194)…………………………………………………… 151 屈服条件与屈服面 (194)………………………………………………… 152 常用屈服准则 (199)……………………………………………………… 153 硬化规律 (205)…………………………………………………………… 习 题 (207)…………………………………………………………………… 第16章 经典塑性本构理论 (208)……………………………………………… 161 加载准则 (208)…………………………………………………………… 162 流动法则 (210)…………………………………………………………… 163 增量理论 (210)…………………………………………………………… 164 全量理论 (214)…………………………………………………………… 165 增量理论的普遍形式 (218)……………………………………………… 习 题 (221)…………………………………………………………………… 第17章 弹塑性分析与简单例解 (222)………………………………………… 171 弹塑性力学边值问题 (222)……………………………………………… 172 梁的弹塑性弯曲 (225)…………………………………………………… 173 厚壁圆筒承受内压 (231)………………………………………………… 174 柱体弹塑性扭转 (233)…………………………………………………… 习 题 (237)…………………………………………………………………… 第18章 塑性极限分析严密解法 (238)………………………………………… 181 基本方程 (238)…………………………………………………………… 182 滑移线方程 (241)………………………………………………………… 183 边界条件和简单滑移线场 (248)………………………………………… 目 录 3
4 弹塑性力学 18.4简单问题例解… 250 习 题… (254) 第19章塑性极限分析近似解法… (255) 191基本概念… 255) 19.2虚功率原理… 256) 193极限分析定理…259) 19.4近似解法及例解…260) 习 题…264) 第20章塑性本构理论进阶*…(265) 20.1岩士类材料的变形特性…(265) 20.2应力空间中的塑性理论…(268) 20.3应变空间中的塑性理论… 273) 20.4含有内变量的塑性理论…(275) 习 题…(279)) 第21章大变形理论* 281) 21.1变形和位移 281) 21.2应变度量… (287) 21.3应力度量… 293) 21.4本构方程…。 296) 21.5平衡方程… (299) 21.6虚功原理 300 习 题 (302 附录:数学基础 303 A.1张量基础 (303 A.2场论基础… 308) A.3变分基础… … 309 参考文献…312
184 简单问题例解 (250)……………………………………………………… 习 题 (254)…………………………………………………………………… 第19章 塑性极限分析近似解法 (255)………………………………………… 191 基本概念 (255)…………………………………………………………… 192 虚功率原理 (256)………………………………………………………… 193 极限分析定理 (259)……………………………………………………… 194 近似解法及例解 (260)…………………………………………………… 习 题 (264)…………………………………………………………………… 第20章 塑性本构理论进阶 (265)…………………………………………… 201 岩土类材料的变形特性 (265)…………………………………………… 202 应力空间中的塑性理论 (268)…………………………………………… 203 应变空间中的塑性理论 (273)…………………………………………… 204 含有内变量的塑性理论 (275)…………………………………………… 习 题 (279)…………………………………………………………………… 第21章 大变形理论 (281)…………………………………………………… 211 变形和位移 (281)………………………………………………………… 212 应变度量 (287)…………………………………………………………… 213 应力度量 (293)…………………………………………………………… 214 本构方程 (296)…………………………………………………………… 215 平衡方程 (299)…………………………………………………………… 216 虚功原理 (300)…………………………………………………………… 习 题 (302)…………………………………………………………………… 附录:数学基础 (303)……………………………………………………………… A1 张量基础 (303)…………………………………………………………… A2 场论基础 (308)…………………………………………………………… A3 变分基础 (309)…………………………………………………………… 参考文献 (312)……………………………………………………………………… 4 弹塑性力学