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研究結(jié)構(gòu)和材料在外載作用下的變形、應(yīng)力及彈塑性響應(yīng)是工程結(jié)構(gòu)安全評估、優(yōu)化設(shè)計的理論基礎(chǔ)。發(fā)展工程結(jié)構(gòu)的彈塑性力學(xué)理論將直接推動新材料研發(fā)、新結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。本書共12章，第1章為引言；第2～7章為彈性力學(xué)部分，內(nèi)容包括應(yīng)力與平衡、運動與變形、彈性材料的廣義胡克定律、彈性力學(xué)的基本方程與解法、彈性力學(xué)的平面問題、彈性力學(xué)的能量原理與變分方法；第8～12章為塑性力學(xué)部分，內(nèi)容包括塑性力學(xué)的基本方程與解法、塑性力學(xué)平面問題、結(jié)構(gòu)的塑性極限分析與安定性、金屬塑性成形的力學(xué)分析、多尺度塑性力學(xué)。全書從基本概念、基本原理出發(fā)，側(cè)重闡述力學(xué)模型的建立和簡化方法，介紹現(xiàn)代工程設(shè)計常用數(shù)值計算方法的理論基礎(chǔ)，探討多尺度塑性力學(xué)的前沿進展。本書首先介紹了最核心的張量基礎(chǔ)知識，繼而在統(tǒng)一框架下描述二維和三維問題。本書適合用作力學(xué)、機械、土木等專業(yè)的教材或參考書，并可供從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程技術(shù)人員參考。

叢書指導(dǎo)委員會（按拼音排序）特別顧問：程耿東（中國科學(xué)院院士）胡海巖（中國科學(xué)院院士）主任：陳政清（中國工程院院士）崔俊芝（中國工程院院士）歐進萍（中國工程院院士）委員：包世華（清華大學(xué)）戴仰山（哈爾濱工程大學(xué)）姜耀東［中國礦業(yè)大學(xué)（北京）］康國政（西南交通大學(xué)）雷鐘和（清華大學(xué)）梁立孚（哈爾濱工程大學(xué)）孫俠生（中國航空研究院）姚振漢（清華大學(xué)）袁明武（北京大學(xué)）莊茁（清華大學(xué)）叢書編寫委員會（按拼音排序）主任：賴遠明（中國科學(xué)院院士）常務(wù)副主任：岑松（清華大學(xué)，遼寧工程技術(shù)大學(xué)）陳璞（北京大學(xué)）副主任：陳勉［中國石油大學(xué)（北京）］蘇成（華南理工大學(xué)）趙麗濱（河北工業(yè)大學(xué)）委員：陳永強（北京大學(xué)）崔一南（清華大學(xué)）代巖偉（北京工業(yè)大學(xué)）范宣華（中國工程物理研究院）傅向榮（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)）侯鋼領(lǐng)（哈爾濱工程大學(xué)）胡寧（河北工業(yè)大學(xué)）孔維晨（清華大學(xué)）李陳峰（哈爾濱工程大學(xué)）李朋洲（中國核動力研究設(shè)計院）李世遠［中國石油大學(xué)（北京）］廉艷平（北京理工大學(xué)）劉豐睿（北京航空航天大學(xué)）劉瑤璐（重慶大學(xué)）劉應(yīng)華（清華大學(xué)）羅家成（中國核動力研究設(shè)計院）寧慧銘（重慶大學(xué)）龐福振（哈爾濱工程大學(xué)）孫海（哈爾濱工程大學(xué)）孫士麗（哈爾濱工程大學(xué)）孫樹立（北京大學(xué)）王綏安（河北工業(yè)大學(xué)）冼劍華（華南理工大學(xué)）于哲峰（上海交通大學(xué)）張學(xué)富（重慶交通大學(xué)）“現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)力學(xué)叢書”（以下簡稱叢書），涵蓋多類結(jié)構(gòu)形式力學(xué)分析的基礎(chǔ)理論和數(shù)值解法。叢書包含《結(jié)構(gòu)力學(xué)》《計算結(jié)構(gòu)力學(xué)》《工程結(jié)構(gòu)有限元原理》《工程結(jié)構(gòu)動力學(xué)》《工程結(jié)構(gòu)彈塑性力學(xué)》《工程結(jié)構(gòu)斷裂力學(xué)》等工程結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)系列，以及《復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)》《飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)》《能源地下結(jié)構(gòu)力學(xué)》《反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)》《橋梁結(jié)構(gòu)隨機振動》《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》等工程結(jié)構(gòu)力學(xué)專題系列�，F(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)力學(xué)是我國在工程建造（土木工程、交通工程、能源工程）和機械制造（機械工程、航空航天工程）等領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和科技成果的一個亮點。華龍一號、C919、高鐵等國家名片，無不蘊含著工程結(jié)構(gòu)力學(xué)的科研進步、技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革，正深遠地影響著全球創(chuàng)新版圖、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、國家前途命運和人民生活福祉。叢書作者的很多科研成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大時代的各類工程建設(shè)中。在土木工程領(lǐng)域，叢書作者參與了國家大劇院、鳥巢、中國尊、上海浦東機場、天津津塔等地標建筑的設(shè)計與分析；在交通工程領(lǐng)域，叢書作者參與了港珠澳大橋、京港線高鐵等國家重大工程建設(shè)，以及“雪龍”號科考船、“蛟龍”號深潛器等典型船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計；在能源工程領(lǐng)域，叢書作者參與了大慶油田、克拉瑪依油田等國家主要油田的建設(shè)，以及西氣東輸、華龍一號等國家重大戰(zhàn)略項目的建設(shè)；在機械工程和航空航天領(lǐng)域，叢書作者參與了C919等國之重器的研發(fā)。叢書作者在工程結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)成果獲得國家自然科學(xué)獎、國家技術(shù)發(fā)明獎、國家科學(xué)技術(shù)進步獎等十余項國家級獎勵。希望叢書能夠作為工程師在日常工作中參閱的工具書，也希望叢書能夠成為相關(guān)專業(yè)高校師生的參考書。各類學(xué)科在知識內(nèi)容上的需求和著重點有所不同。限于作者的知識局限性及編寫時間倉促，如果有未能納入的內(nèi)容，請讀者參考其他相關(guān)專業(yè)書籍。彈塑性力學(xué)是固體力學(xué)的核心分支之一，也是土木、機械、水利、能源、航空航天等工程領(lǐng)域開展設(shè)計、評估的理論基礎(chǔ)。工程結(jié)構(gòu)彈塑性力學(xué)是諸多相關(guān)專業(yè)本科生及研究生必修或選修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。因此，本書在取材上，既立足于作者二十余年在清華大學(xué)開設(shè)“彈塑性力學(xué)”研究生課程的教學(xué)基礎(chǔ)，又融入作者在彈塑性力學(xué)、計算力學(xué)領(lǐng)域的前沿研究成果。本書內(nèi)容包含張量數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，應(yīng)力、變形和本構(gòu)關(guān)系的基本概念，彈塑性力學(xué)基本方程及若干解法，能量原理，工程結(jié)構(gòu)彈塑性問題的簡化及分析方法等該領(lǐng)域成熟的傳統(tǒng)部分，并在最后一章扼要介紹近年來新發(fā)展的多尺度塑性力學(xué)。為了幫助讀者從經(jīng)典彈塑性力學(xué)的題海認知中解放出來，作者深入淺出地闡述彈塑性力學(xué)的基本概念、規(guī)律、原理、方法，以及若干進展，采用啟發(fā)式的方式引導(dǎo)讀者“知其然，知其所以然”“化繁為簡、抓住主要矛盾”，幫助讀者更容易地跨過張量數(shù)學(xué)、工程結(jié)構(gòu)有限元計算、彈塑性力學(xué)基礎(chǔ)及前沿的門檻。基于簡單而優(yōu)雅的張量數(shù)學(xué)，本書呈現(xiàn)了一個無須區(qū)分維度（二維/三維問題）和坐標系（直角/圓柱坐標系）的彈塑性力學(xué)體系。在當今知識爆炸、傳統(tǒng)課程課時壓縮、人們需要終身學(xué)習(xí)的條件下，相信本書將為讀者應(yīng)用及拓展彈塑性力學(xué)理論帶來啟發(fā)和指導(dǎo)。姚振漢在航空、航天、土木、車輛等工程領(lǐng)域的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計中，研究彈性體在外載作用下的變形和應(yīng)力的彈性力學(xué)是分析設(shè)計的理論基礎(chǔ)。隨著工程和工業(yè)的發(fā)展，對結(jié)構(gòu)和材料的力學(xué)性能又進一步提出了輕量化、高剛度、高強度、高韌性、極端服役環(huán)境適用性等多功能應(yīng)用需求，單純限于彈性設(shè)計已經(jīng)不再可能，必須應(yīng)用塑性理論進行設(shè)計分析。此外，許多成形工藝的設(shè)計及裝備制造，也必須以彈塑性理論為理論基礎(chǔ)。本書共12章，第1章為引言；第2～7章主要介紹研究線彈性問題的彈性力學(xué)，內(nèi)容包括應(yīng)力與平衡、運動與變形、彈性材料的廣義胡克定律、彈性力學(xué)的基本方程與解法、彈性力學(xué)的平面問題、彈性力學(xué)的能量原理與變分方法；第8～12章主要介紹研究塑形問題的塑性力學(xué)，內(nèi)容包括塑性力學(xué)的基本方程與解法、塑性力學(xué)平面問題、結(jié)構(gòu)的塑性極限分析與安定性、金屬塑性成形的力學(xué)分析、多尺度塑性力學(xué)。書中使用現(xiàn)代科技文獻和手冊中已經(jīng)普遍采用的張量指標符號，在統(tǒng)一框架下描述二維和三維問題。本書特別強調(diào)基本概念、基本原理的推導(dǎo)證明、力學(xué)模型的建立和簡化，并介紹作為數(shù)值計算的理論基礎(chǔ)之一的變分原理和能量原理的內(nèi)容，以及多尺度耦合力學(xué)理論和計算方法的前沿進展及其應(yīng)用，以適應(yīng)當前科技高度發(fā)展給工程設(shè)計人員力學(xué)素質(zhì)提出的更高要求。本書適合用作力學(xué)、機械、土木等專業(yè)的教材或參考書，并可供從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程技術(shù)人員參考。本書承蒙姚振漢先生審閱并提出很多寶貴意見，作者在此表示衷心的感謝。本書涵蓋若干基本概念、理論、方法，在進行闡述時有時并未引用原始參考文獻，在此衷心感謝所有對相關(guān)內(nèi)容做出貢獻的科研工作者。書中如有不妥之處，懇請讀者批評指正。編著

序1序2前言重要符號說明表第1章引言111固體力學(xué)在工程中的作用112力學(xué)發(fā)展概況213什么是固體力學(xué)、彈塑性力學(xué)？4第2章應(yīng)力與平衡721固體中的應(yīng)力狀態(tài)7211連續(xù)介質(zhì)模型7212EulerCauchy應(yīng)力原理與應(yīng)力矢量定義7213一點應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)力標號8214任意斜面上應(yīng)力矢量的Cauchy應(yīng)力公式822應(yīng)力張量9221一點應(yīng)力狀態(tài)是二階對稱張量9222主應(yīng)力、應(yīng)力主軸方向，應(yīng)力張量的主不變量10223最大剪應(yīng)力11224應(yīng)力張量的分解1223應(yīng)力張量的其他特征量和圖形表示法12231八面體剪應(yīng)力和應(yīng)力強度12232應(yīng)力莫爾圓13233應(yīng)力星圓14234應(yīng)力羅德參數(shù)1524平衡方程與面力邊界條件15241由動量定理導(dǎo)出變形固體的運動方程15242平衡方程對應(yīng)的給定面力邊界條件1625正交曲線坐標系中平衡方程的分量形式17251圓柱坐標和平面極坐標下的平衡方程分量形式17252球坐標下的平衡方程分量形式19練一練19思考21第3章運動與變形2231固體的運動與變形描述22311物質(zhì)坐標與位移場22312一點鄰域內(nèi)的變形2332應(yīng)變張量25321應(yīng)變張量是二階對稱張量25322應(yīng)變張量的其他特性和圖形表示26323轉(zhuǎn)動張量和轉(zhuǎn)動矢量2733應(yīng)變協(xié)調(diào)方程27331由應(yīng)變場對應(yīng)于單值連續(xù)位移場導(dǎo)出應(yīng)變協(xié)調(diào)方程27332Bianchi恒等式和積分形式的位移單值條件2934正交曲線坐標系中的幾何方程30練一練31思考31第4章彈性材料的廣義胡克定律3241固體材料的本構(gòu)關(guān)系32411描述材料特性的本構(gòu)關(guān)系是固體力學(xué)模型的重要組成部分32412固體材料本構(gòu)關(guān)系的實驗基礎(chǔ)3242功、能與彈性材料的應(yīng)變能3443線彈性材料的廣義胡克定律35431彈性張量35432各向異性彈性體36433各向同性彈性體37練一練38思考39第5章彈性力學(xué)的基本方程與解法4051線性彈性理論適定問題的基本方程和邊界條件4052線性彈性理論的幾個一般原理41521疊加原理41522解的唯一性定理42523圣維南原理4353線性彈性理論的基本解法45531位移解法45532應(yīng)力解法46533應(yīng)力函數(shù)解法47ⅨⅩ54逆解法、半逆解法和彈性力學(xué)的若干簡單問題49541逆解法49542半逆解法和彈性力學(xué)的若干簡單問題5055半逆解法實例：柱形桿扭轉(zhuǎn)問題50551柱形桿自由扭轉(zhuǎn)50552扭轉(zhuǎn)問題解法實例55553薄壁桿件的扭轉(zhuǎn)問題58練一練60第6章彈性力學(xué)的平面問題6161平面應(yīng)變與平面應(yīng)力6162平面問題的基本方程63621應(yīng)力與平衡63622應(yīng)變及幾何方程64623廣義胡克定律65624基本方程6663平面問題的基本解法67631位移解法67632應(yīng)力函數(shù)解法6864直角坐標解例6965極坐標中的平面問題71651極坐標基本方程71652極坐標解例73附注76練一練78第7章彈性力學(xué)的能量原理與變分方法8071Betti功互等定理8072線性彈性理論的最小勢能原理82721虛位移原理82722由虛位移原理導(dǎo)出最小勢能原理82723線彈性問題最小勢能原理的準確描述83724由最小勢能原理導(dǎo)出歐拉方程與自然邊界條件8473線性彈性理論的最小余能原理85731虛力原理85732由虛力原理導(dǎo)出最小余能原理85733線彈性問題最小余能原理的準確描述86734由最小余能原理導(dǎo)出歐拉方程與自然邊界條件8774應(yīng)用彈性理論近似模型的建立87741彈性力學(xué)與材料力學(xué)梁桿模型的關(guān)系88742由最小勢能原理導(dǎo)出彈性梁的彎曲微分方程和邊界條件9075基于變分原理的幾種近似方法91751RayleighRitz法91752BubnovGalerkin法93753Kantorovich法94754Trefftz法94附注95練一練102第8章塑性力學(xué)的基本方程與解法10381非彈性本構(gòu)關(guān)系的試驗基礎(chǔ)10382剛塑性與彈塑性本構(gòu)模型105821簡化模型105822屈服條件106823流動法則（增量理論的塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系）107824全量理論（簡單加載情況下的塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系）108825強化規(guī)律108826Drucker公設(shè)11083塑性本構(gòu)關(guān)系及其內(nèi)在聯(lián)系11284塑性力學(xué)的一些解析解法114841靜定問題解法114842界限法114843滑移線法115844主應(yīng)力法115845能量法115846參數(shù)法11585彈塑性問題的簡單算例116851單向拉伸超靜定問題簡例116852塑性靜定問題簡例117853均勻變形狀態(tài)非比例加載簡例12186彈塑性問題的數(shù)值解法簡介122練一練125思考125第9章塑性力學(xué)平面問題12691剛性理想塑性平面應(yīng)變問題的基本方程和定解條件126911基本方程和定解條件126912塑性平面應(yīng)變問題的提法和完全解12992塑性平面應(yīng)變問題的滑移線解法130921滑移線及其微分方程130922亨奇應(yīng)力方程130923塑性區(qū)的邊界條件131924蓋林格速度方程133925用滑移線法解題的步驟134926滑移線的性質(zhì)134927滑移場的基本邊值問題13593滑移線解法簡例136931受均布法向載荷作用直線邊界附近的滑移場136932平底沖頭壓入無限地基137933平頭楔形體頂面受均布壓力138934楔形體一個側(cè)面受均布壓力139935受均布法向載荷作用圓弧邊界附近的滑移場139練一練140思考140第10章結(jié)構(gòu)的塑性極限分析與安定性141101塑性極限狀態(tài)和界限定理1411011極限狀態(tài)和極限分析1411012下限定理1441013上限定理144102極限分析方法與簡例1461021極限分析方法1461022梁的極限分析147103極限分析在金屬成形中的應(yīng)用簡例1511031塑性內(nèi)功率的計算1511032沖模對半無限剛塑性介質(zhì)的壓入1511033鐓粗問題1531034通過對稱楔形模的擠壓154104結(jié)構(gòu)的安定性1551041在變值載荷作用下結(jié)構(gòu)的破壞形式1551042簡單的安定問題156練一練162第11章金屬塑性成形的力學(xué)分析163111板條壓彎問題163112塊體成形的兩種近似計算方法1671121主應(yīng)力法1671122形變能法170第12章多尺度塑性力學(xué)174121塑性力學(xué)多尺度耦合方法174122不同尺度典型計算方法簡介1771221密度泛函理論1771222分子動力學(xué)方法1841223位錯動力學(xué)方法1871224晶體塑性理論192123多尺度塑性力學(xué)的工程應(yīng)用舉例197附錄203附錄A笛卡兒張量簡介203A1指標符號203A2矢量205A3張量206A4笛卡兒張量場209練一練212附錄B圓柱坐標系下的梯度、散度及旋度213B1梯度213B2散度215B3旋度216B4坐標基矢量的導(dǎo)數(shù)216附錄C變分方法的若干基本概念216C1泛函極值問題的預(yù)備知識216C2泛函極值問題220C3歐拉方程與自然邊界條件220附錄D一維情況一致性條件和切線模量公式的推導(dǎo)221附錄E梁的彈塑性彎曲222E1梁截面的塑性極限彎矩與塑性鉸222E2極限條件224E3彎矩與曲率的關(guān)系224參考文獻226

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