连续介质力学是流体力学、固体力学、生物力学、热科学、材料科学等多种学科共同的理论基础。自20世纪中叶以来受到国内外普遍关注,国内外已有不少学校将其纳入研究生或本科生的教学计划。
本书由国际著名力学家、生物力学创始人冯元桢教授所著,叙述简明、概念清晰、内容丰富而新颖,讲授中十分重视培养学生将实际工程和科学问题抽象为数学方程和定解条件的能力,而不是要求学生照猫画虎地完成大量习题。自1969年第1版出版以来,被公认为连续介质力学的优秀入门教材。1977年出第2版,本书是1994年的第3版。
本书第3版的宗旨和前两版一样:强调力学问题的列式思路;训练把模糊的想法化为准确的数学表述;养成在工程和科学实践中提问、分析、设计和创新的习惯。作为教材的重要组成部分,原书穿插了大量思考题和习题,第3版又增加和更新了许多新的思考题,以加强训练学生提问、分析、设计和创新的能力。
本书是为物理和生物界的工程师和科学家们写的。在第9和第13章中包含许多生物力学的内容,这是一般连续介质力学教材中找不到的。作者认为力学不仅能应用于物理学,而且能应用于生物学等其他科学与工程领域。
全书共分13章。第1章“引论”,讲述连续介质力学的基本概念和公理。第2章“矢量与张量”,介绍矢量与张量的性质和基本运算。第3章“应力”和第4章“主应力与主轴”详尽地讲述了应力张量的重要概念及其基本性质,包括柯西斜面应力公式、运动定律和平衡方程、应力坐标变换公式、应力边界条件、莫尔圆、主应力、最大剪应力、应力偏斜张量、拉梅应力椭球等。第5章“变形分析”和第6章“速度场和协调条件”,系统地讲述了位移和变形、应变张量及其基本性质、速度场、变形协调条件等重要概念。第7章“本构方程”、第8章“各向同性”和第9章“真实流体和固体的力学性质”讨论材料的力学性质,首先讲述无粘性流体、牛顿粘性流体、虎克弹性固体等典型本构方程,然后从宏观和微观的角度详细讨论了材料各向同性的重要概念,最后综述了真实流体和固体的力学性质,包括粘性、塑性、非线性弹性、橡胶和生物组织的伪弹性、线性和准线性粘弹性、非牛顿流体、粘塑性、溶胶-凝胶转换和触变胶。第10章“场方程的推导”严格地推导了力学的守恒定律,是全书的理论核心,作者在第2版前言中说,精通这一章对毕生从事工程和科学事业的学生是很有用的。第11章“流体力学的场方程和边界条件”讲述经典的流体力学应用问题,包括N-S方程和边界条件、表面张力和两流体界面处的边界条件、动力相似和雷诺数、边界层、涡量、环量和无旋流、可压缩无粘性流动,亚音速和超音速流动、生物学中的应用等。第12章“弹性力学的若干简单问题”介绍弹性力学中的平面弹性波、圆柱杆扭转、梁弯曲等问题。第13章“应力、应变和结构的活性改模”,主要结合生物力学的例子讲述材料特性发生变化时的力学问题,包括材料的零应力状态、由材料改模引起的零应力状态和本构方程的变化、形状记忆材料、应力和应变对改模的影响、生长和萎缩的反馈动力学等。
本书可以作为我国高年级本科生和研究生“连续介质力学”课程的外文教材或“流体力学”、“弹性力学”课程的教学参考书,对从事物理和生物领域的工程师和科学家们也是十分有益的重要参考书。