绪论
弹性 ―― ?外力消失后,物体恢复原状的特性。??? 弹性体 ―― ?仅仅有弹性性质的一种理想物体。??? 弹性力学 ―― ?研究弹性体在外界因素影响下,其内部所生成的位移和应力分布的学科。??? 人类利用物体的弹性可以追溯到无穷久远的年代,但是弹性力学作为一门科学却是伴随着工业革命而诞生的,并被广泛应用于土木、航空、船舶、机械等工程领域。??? 弹性力学迄今已有三百余年的发展历史,1678年Hooke提出变形与外力成正比的定律,1821年Navier和1823年Cauchy建立了关于应力的平衡方程,形成了弹性力学的初步理论;Saint-Venant(1855)关于扭转与弯曲的解答,Мусхелишвили(1933)的复变解法是弹性理论发展中的经典之作;二十世纪下半叶,弹性理论进一步深化和扩展,许多基本概念和基本问题被深入和细致的研究,并与其它物理因素相互耦合出现了许多交叉领域,诸如热弹性力学、粘弹性力学、磁弹性力学、压电介质弹性力学、微孔介质弹性力学、微极弹性力学、非局部弹性力学、准晶弹性力学等,极大地丰富了弹性力学的研究范围。??? 本书主要介绍弹性力学的基本理论、典型方法、著名问题、重要结果,希望能反映出这门既古老又年青、既理论又实用的学科的面貌,作为进一步研究弹性力学和固体力学其它分支的起点。
1. Newton定律? 弹性力学是一门力学,它服从Newton所提出的三大定律,即惯性定律、运动定律、作用与反作用定律。质点力学和刚体力学是从Newton定律演绎出来的,而弹性力学不同于理论力学,它还有新假设和新规 律。
??? Newton定律、连续性假设、广义Hooke定律,这三方面构成了弹性力学的理论基础。以这三者为支柱所形成的弹性力学的理论架构,成为了连续介质力学众多分支的基本模式。
??? 本书中还作了其它一些假设,例如小变形假设、无初应力假设、各向同性假设、均匀性假设等,它们可简化问题的处理,但这些假设并不对弹性理论的基本架构产生本质的影响。
本书正文由十一章组成,第一章的向量和张量是必需的数学预备知识;将连续性假设、Newton定律和广义Hooke定律进行展开成为了第二、第三和第四章的主要任务;第五章是本书的核心,它将二、三、四章的内容进行综合处理得到了弹性力的数学提法,形成了弹性理论的基本架构;其后的关于Saint-Venant问题的一章,是数学弹性力学解出的第一个著名题目;在第七、八、九章中用三种不同的方法来解重要的平面问题;第十章的Michell问题,可以转化成Saint-Venant问题和平面问题来求解;第十一章简要叙述了弹性力学的空间问题。
??? 本书还有三个附录,附录A中介绍了对弹性力学作出杰出贡献的几位学者,附录B从弹性力学的观点对材料力学进行了考察,几个常见坐标系下弹性力学的方程式给在附录C中。
传统的弹性力学教科书中,还有弹性动力学、弹性力学的变分方法、热弹性力学、板壳理论等内容。但近年来这些部分已有长足的进展,各自形成独立的学科,已出版了不少书籍专门叙述,各大学中也都有专门的课程进行讲授,因此本书也就不再涉及这些内容了。