Conceived as a series of more or less autonomous essays, the present book critically exposes the initial developments of continuum thermo-mechanics in a post Newtonian period extending from the creative works of the Bernoullis to the First World war, i.e., roughly during first the “Age of reason” and next the “Birth of the modern world”. The emphasis is rightly placed on the original contributions from the “Continental” scientists (the Bernoulli family, Euler, d’Alembert, Lagrange, Cauchy, Piola, Duhamel, Neumann, Clebsch, Kirchhoff, Helmholtz, Saint-Venant, Boussinesq, the Cosserat brothers, Caratheodory) in competition with their British peers (Green, Kelvin, Stokes, Maxwell, Rayleigh, Love,..). It underlines the main breakthroughs as well as the secondary ones. It highlights the role of scientists who left essential prints in this history of scientific ideas. The book shows how the formidable developments that blossomed in the twentieth century (and perused in a previous book of the author in the same Springer Series: “Continuum Mechanics through the Twentieth Century”, Springer 2013) found rich compost in the constructive foundational achievements of the eighteenth and nineteenth centuries. The pre-WWI situation is well summarized by a thorough analysis of treatises (Appell, Hellinger) published at that time. English translations by the author of most critical texts in French or German are given to the benefit of the readers.

This third volume describes continuous bodies treated as classical (Boltzmann) and spin (Cosserat) continua or fluid mixtures of such bodies. It discusses systems such as Boltzmann continua (with trivial angular momentum) and Cosserat continua (with nontrivial spin balance) and formulates the balance law and deformation measures for these including multiphase complexities. Thermodynamics is treated in the spirit of Müller–Liu: it is applied to Boltzmann-type fluids in three dimensions that interact with neighboring fluids on two-dimensional contact surfaces and/or one-dimensional contact lines. For all these situations it formulates the balance laws for mass, momenta, energy, and entropy. Further, it introduces constitutive modeling for 3-, 2-, 3-d body parts for general processes and materially objective variable sets and their reduction to equilibrium and non-equilibrium forms. Typical (reduced) fluid spin continua are liquid crystals. Prominent nematic examples of these include the Ericksen–Leslie–Parodi (ELP) formulation, in which material particles are equipped with material unit vectors (directors). Nematic liquid crystals with tensorial order parameters of rank 1 to n model substructure behavior better, and for both classes of these, the book analyzes the thermodynamic conditions of consistency. Granular solid–fluid mixtures are generally modeled by complementing the Boltzmann laws with a balance of fluctuation (kinetic) energy of the particles. The book closes by presenting a full Reynolds averaging procedure that accounts for higher correlation terms e.g. a k-epsilon formulation in classical turbulence. However, because the volume fraction is an additional variable, the theory also incorporates ‘k-epsilon equations’ for the volume fraction.

Mechanics and Physics of Structured Media: Asymptotic and Integral Methods of Leonid Filshtinsky provides unique information on the macroscopic properties of various composite materials and the mathematical techniques key to understanding their physical behaviors. The book is centered around the arguably monumental work of Leonid Filshtinsky. His last works provide insight on fracture in electromagnetic-elastic systems alongside approaches for solving problems in mechanics of solid materials. Asymptotic methods, the method of complex potentials, wave mechanics, viscosity of suspensions, conductivity, vibration and buckling of functionally graded plates, and critical phenomena in various random systems are all covered at length. Other sections cover boundary value problems in fracture mechanics, two-phase model methods for heterogeneous nanomaterials, and the propagation of acoustic, electromagnetic, and elastic waves in a one-dimensional periodic two-component material. - Covers key issues around the mechanics of structured media, including modeling techniques, fracture mechanics in various composite materials, the fundamentals of integral equations, wave mechanics, and more - Discusses boundary value problems of materials, techniques for predicting elasticity of composites, and heterogeneous nanomaterials and their statistical description - Includes insights on asymptotic methods, wave mechanics, the mechanics of piezo-materials, and more - Applies homogenization concepts to various physical systems

This book offers frameworks for the material modeling of gradient materials both for finite and small deformations within elasticity, plasticity, viscosity, and thermomechanics. The first chapter focuses on balance laws and holds for all gradient materials. The next chapters are dedicated to the material modeling of second and third-order materials under finite deformations. Afterwards the scope is limited to the geometrically linear theory, i.e., to small deformations. The next chapter offers an extension of the concept of internal constraints to gradient materials. The final chapter is dedicated to incompressible viscous gradient fluids with the intention to describe, among other applications, turbulent flows, as already suggested by Saint-Venant in the middle of the 19th century.

Zehn Jahre nach der 1. Auflage in englischer Sprache legt der Autor sein Buch The History of the Theory of Structures in wesentlich erweiterter Form vor, nunmehr mit dem Untertitel Searching for Equilibrium. Mit dem vorliegenden Buch lädt der Verfasser seine Leser zur Suche nach dem Gleichgewicht von Tragwerken auf Zeitreisen ein. Die Zeitreisen setzen mit der Entstehung der Statik und Festigkeitslehre eines Leonardo und Galilei ein und erreichen ihren ersten Höhepunkt mit den baustatischen Theorien über den Balken, Erddruck und das Gewölbe von Coulomb am Ende des 18. Jahrhunderts. Im folgenden Jahrhundert formiert sich die Baustatik mit Navier, Culmann, Maxwell, Rankine, Mohr, Castigliano und Müller-Breslau zu einer technikwissenschaftlichen Grundlagendisziplin, die im 20. Jahrhundert in Gestalt der modernen Strukturmechanik bei der Herausbildung der konstruktiven Sprache des Stahl-, Stahlbeton-, Flugzeug-, Automobil- und des Schiffbaus eine tragende Rolle spielt. Dabei setzt der Autor den inhaltlichen Schwerpunkt auf die Formierung und Entwicklung moderner numerischer Ingenieurmethoden wie der Finite-Elemente-Methode und beschreibt ihre disziplinäre Integration in der Computational Mechanics. Kurze, durch historische Skizzen unterstützte Einblicke in gängige Berechnungsverfahren erleichtern den Zugang zur Geschichte der Strukturmechanik und Erddrucktheorie vom heutigen Stand der Ingenieurpraxis und stellen einen auch einen wichtigen Beitrag zur Ingenieurpädagogik dar. Dem Autor gelingt es, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihres technisch-wissenschaftlichen Profils und ihrer Persönlichkeit plastisch zu schildern und das Verständnis für den gesellschaftlichen Kontext zu erzeugen. So werden in 260 Kurzbiografien die subjektive Dimension der Baustatik und der Strukturmechanik von der frühen Neuzeit bis heute entfaltet. Dabei werden die wesentlichen Beiträge der Protagonisten der Baustatik besprochen und in die nachfolgende Bibliografie integriert. Berücksichtigt wurden nicht nur Bauingenieure und Architekten, sondern auch Mathematiker, Physiker, Maschinenbauer sowie Flugzeug- und Schiffbauer. Neben den bekannten Persönlichkeiten der Baustatik, wie Coulomb, Culmann, Maxwell, Mohr, Müller-Breslau, Navier, Rankine, Saint-Venant, Timoshenko und Westergaard, wurden u. a. auch G. Green, A. N. Krylov, G. Li, A. J. S. Pippard, W. Prager, H. A. Schade, A. W. Skempton, C. A. Truesdell, J. A. L. Waddell und H. Wagner berücksichtigt. Den Wegbereitern der Moderne in der Baustatik J. H. Argyris, R. W. Clough, Th. v. Kármán, M. J. Turner und O. C. Zienkiewicz wurden umfangreiche Biografien gewidmet. Eine ca. 4500 Titel umfassende Bibliografie rundet das Werk ab. Neue Inhalte der 2. Auflage sind: Erddrucktheorie, Traglastverfahren, historische Lehrbuchanalyse, Stahlbrückenbau, Leichtbau, Platten- und Schalentheorie, Greensche Funktion, Computerstatik, FEM, Computergestützte Graphostatik und Historische Technikwissenschaft. Gegenüber der 1., englischen Ausgabe wurde der Seitenumfang um 50 % auf nunmehr etwas über 1200 Druckseiten gesteigert. Das vorliegende Buch ist die erste zusammenfassende historische Gesamtdarstellung der Baustatik vom 16. Jahrhundert bis heute. Über die Reihe edition Bautechnikgeschichte: Mit erstaunlicher Dynamik hat sich die Bautechnikgeschichte in den vergangenen Jahrzehnten zu einer höchst lebendigen, international vernetzten und viel beachteten eigenständigen Disziplin entwickelt. Auch wenn die nationalen Forschungszugänge unterschiedliche Akzente setzen, eint sie doch das Bewusstsein, dass gerade die inhaltliche und methodische Vielfalt und das damit verbundene synthetische Potenzial die Stärke des neuen Forschungsfeldes ausmachen. Bautechnikgeschichte erschließt neue Formen des Verstehens von Bauen zwischen Ingenieurwesen und Architektur, zwischen Bau- und Kunst-, Technik- und Wissenschaftsgeschichte. Mit der edition Bautechnikgeschichte erhält die neue Disziplin erstmals einen Ort für die Publikation wichtiger Arbeiten auf angemessenem Niveau in hochwertiger Gestaltung. Die Bücher erscheinen in deutscher oder englischer Sprache. Beide Hauptrichtungen der Bautechnikgeschichte, der eher konstruktionsgeschichtlich und der eher theoriegeschichtlich geleitete Zugang, finden Berücksichtigung; das Spektrum der Bände reicht von Überblickswerken über Monographien zu Einzelaspekten oder -bauten bis hin zu Biographien bedeutender Ingenieurpersönlichkeiten. Ein international besetzter Wissenschaftlicher Beirat unterstützt die Herausgeber in der Umsetzung des Konzepts.

No detailed description available for "Geometry of Incompatible Deformations".

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