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出版者:中国铁道出版社

作者:李皓月

出品人:

页数:442

译者:

出版时间:2003-1

价格:42.0

装帧:平装

isbn号码:9787113049881

丛书系列:

图书标签:

• ansys
• ANSYS
• 有限元
• 工程计算
• 数值分析
• 仿真
• 结构力学
• 热传导
• 流体动力学
• 电磁场
• 材料力学

好的，根据您的要求，我将为您撰写一份图书简介，该简介不包含《ANSYS工程计算应用教程》这本书的内容，并且力求自然、详尽，避免任何明显的AI痕迹。 --- 图书简介：《材料科学基础与先进制造技术》 导言：新时代的材料与制造前沿 在二十一世纪，工程技术的发展已不再仅仅依赖于对现有材料的优化，而是深刻地转向对新材料的探索、理解与精确制造。从航空航天到生物医学，从能源存储到信息技术，材料的性能和制造工艺的精度，直接决定了最终产品的性能极限和市场竞争力。本书《材料科学基础与先进制造技术》正是为了填补这一关键知识鸿沟而编写的综合性教材与参考手册。它系统地梳理了现代材料学的核心原理，并深入探讨了当前工业界最前沿、最具变革性的制造技术，旨在为工程师、研究人员及高年级学生提供一个坚实且前瞻性的知识框架。 第一部分：材料科学的基石——从原子到宏观性能 本部分聚焦于材料科学的本质，为后续的制造技术理解奠定理论基础。我们摒弃了传统教材中过于简化的描述，转而采用更深入的视角来审视材料的结构与性能之间的内在联系。 第一章：晶体结构与缺陷工程 本章详细解析了金属、陶瓷和聚合物的晶体结构类型，包括面心立方、体心立方以及复杂的非晶态结构。重点阐述了点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）对材料力学性能（如强度、塑性、蠕变）的决定性影响。此外，我们引入了“缺陷工程”的概念，讨论如何通过精确控制缺陷的浓度和分布来设计具有特定功能的材料，例如通过引入位错来提高高熵合金的硬度。 第二章：热力学与相变动力学 材料的稳定性和转变行为是其应用潜力的关键。本章深入探讨了相图的解读与构建，特别是多元体系相图的分析方法。在动力学方面，我们详细分析了成核与长大机制，结合扩散理论（如菲克定律的进阶应用），解释了固态相变过程（如析出、扩散控制的晶界迁移）的速率依赖性。这部分内容尤其关注相变对微观组织演变的影响，是理解热处理工艺的基础。 第三章：电子结构、光学与磁性材料 超越传统的力学性能，本章转向功能材料的核心。从能带理论出发，解释了导体、半导体和绝缘体的物理本质。对于半导体材料，我们深入剖析了杂质掺杂、载流子迁移率以及PN结的形成与特性。在光学材料方面，详细讨论了光吸收、折射和散射的机理，并引入了超材料（Metamaterials）的概念及其对电磁波的奇异响应。磁性部分则聚焦于铁磁性、反铁磁性的微观起源，以及软磁和硬磁材料的磁滞回线分析。 第四章：先进高分子与复合材料 高分子材料因其轻量化和可设计性而占据重要地位。本章系统介绍了聚合物的分子链结构、构象与拓扑对粘弹性的影响。我们重点讨论了橡胶弹性理论和聚合物的玻璃化转变温度（Tg）。复合材料部分，我们侧重于纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料（PRC）的界面行为、基体选择以及混合律模型的局限性与修正，强调了界面强度在传递载荷中的关键作用。 --- 第二部分：面向未来的先进制造技术 如果说第一部分提供了“制造什么”的材料科学知识，那么第二部分则聚焦于“如何精确制造”的工程实践。本部分涵盖了从微观尺度到宏观结构的颠覆性制造方法。 第五章：增材制造（3D打印）的物理机制与工艺控制 增材制造已成为工程领域的热点。本章不满足于简单介绍各类技术（如SLM, EBM, SLA），而是深入剖析了不同工艺背后的物理化学过程。重点分析了激光熔池的流体力学行为、粉末床的致密度控制、以及快速冷却速率导致的微观组织非平衡态形成。我们将探讨如何通过过程参数的实时反馈来抑制缺陷（如气孔、未熔合）的产生，并详细对比了不同AM技术对金属合金和陶瓷材料的性能影响。 第六章：精密表面工程与薄膜沉积技术 在现代电子和机械领域，材料的表面性能远比本体性能重要。本章系统介绍了物理气相沉积（PVD，如溅射、蒸发）和化学气相沉积（CVD）的基本原理、反应动力学和薄膜的应力控制。我们详细阐述了如何通过控制沉积角度、基底温度和气体分压来获得具有特定硬度、耐磨性或导电性的纳米级薄膜。此外，还包括了离子注入和激光表面改性（如激光熔覆）技术。 第七章：微纳加工技术与光刻原理 本章聚焦于半导体和微机电系统（MEMS）制造的核心技术。我们首先讲解了光刻技术的基本原理，包括掩模版制作、光刻胶的曝光与显影过程，以及衍射限制对分辨率的影响。随后，深入讨论了干法刻蚀技术（如反应离子刻蚀RIE），解析了等离子体中离子的能量、角动量和化学活性如何共同决定刻蚀的选择性和侧壁形貌。对深反应离子刻蚀（DRIE）的Bosch工艺进行了详细的流程分析。 第八章：增材制造的后处理与性能优化 增材制造的零件往往在打印完成后仍需进行关键的后处理以达到最终性能要求。本章专门讨论了针对3D打印件的特殊热处理（如应力消除退火、均化退火），以解决打印过程中积累的残余应力并优化微观结构。此外，我们还覆盖了针对AM金属件的机械后处理技术，如等静压（HIP）以消除内部孔隙，以及表面精加工技术（如高能光束抛光），旨在弥合增材制造与传统制造在表面粗糙度和尺寸精度上的差距。 结语：跨学科融合的未来工程师 本书的编写目标在于培养具备跨学科视野的工程师。材料的原子级理解必须与先进制造的宏观工艺控制相结合，才能真正实现工程创新的飞跃。我们相信，通过对这些基础理论和前沿技术的深入学习，读者将能够更有效地设计、选择和制造出满足未来严苛性能要求的关键部件。 --- 适用对象： 机械工程、材料科学与工程、航空航天工程、电子工程等相关专业的高年级本科生和研究生。 从事新材料研发、先进制造工艺优化的工程师和技术人员。 致力于研究功能材料、复合材料及增材制造技术的研究人员。

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坦白讲，这本书的语言风格非常有特色，它不像很多技术文档那样干巴巴的，而是带有一种沉稳而又不失温度的讲述感。阅读起来非常流畅，作者似乎总能准确地捕捉到学习者在哪个知识点上会产生困惑，并提前准备好恰当的比喻或实例来解释。我特别喜欢它在每章末尾设置的“思考题”或者“拓展阅读”部分，这些内容虽然不是强制性的，但极大地激发了我的好奇心和主动探索的欲望。正是通过这些额外的引导，我开始尝试着去结合我正在做的实际项目来思考书中的方法论，而不是仅仅停留在书本上的例子。这种将理论与实践紧密结合的教学设计，使得知识的吸收不再是被动的灌输，而是一个主动构建理解框架的过程。我可以感觉到作者在编写这本书时倾注了大量的教学心血，力求让每一个翻阅它的人都能真正地“学会”而不仅仅是“学会操作”。

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这本书在图示的使用上达到了一个很高的水准，这一点对于任何依赖视觉辅助学习的读者来说都是福音。很多复杂的几何建模过程、网格划分的细节、边界条件的施加方式，仅仅通过文字描述是很难准确传达的，但这本书中的插图清晰度极高，色彩搭配和标注系统非常专业。尤其是那些剖面图和结果云图的展示，不仅清晰地展示了应力分布的梯度变化，还通过精妙的色彩映射，直观地揭示了结构的薄弱环节。我曾经花了好长时间试图理解一个复杂的接触设置，在看了好几遍其他资料都不得要领后，翻到这本书中的相关章节，立刻就清晰了。图文之间的配合度极高，图是图，文是文，而不是互相重复的说明，这种高效的信息传递方式，极大地提升了我的学习效率。对于需要精细化操作的仿真工程师来说，这种高质量的视觉支持是不可或缺的。

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从内容更新和前瞻性的角度来看，这本书也做得非常出色。它不仅系统地回顾了经典理论和成熟的应用方法，还对当前行业内正在快速发展的新技术和新特性有所涉猎和介绍。比如，它对某些特定材料模型在仿真中的应用探讨，以及对最新版本软件中新增的一些功能模块的试探性介绍，都显示了作者紧跟技术前沿的专业敏锐度。这使得这本书的生命周期得以延长，它不仅仅是当前阶段的有效参考，也为我们未来应对更复杂、更前沿的工程挑战做好了知识储备。对于希望在这个领域长期发展的人来说，一本能够引导你看到未来趋势的书籍价值是无法估量的。它教会的不仅仅是如何解决眼前的问题，更是如何保持终身学习的热情和能力，去拥抱技术的迭代和进步。总的来说，这本书在我心中的地位，远超一本普通的教材。

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这本书的装帧和印刷质量确实让人眼前一亮，纸张的选择非常考究，手感温润，内页的排版布局也做得相当用心，图文并茂的展示方式使得复杂的理论和操作步骤变得清晰易懂。我记得我第一次翻开它的时候，就被那种专业又不失亲和力的气质所吸引。虽然我主要是想学习结构分析方面的知识，但这本教材在基础理论的阐述上也非常扎实，从材料力学到有限元分析的基本原理，讲解得层层递进，逻辑性极强。特别是对于初学者来说，它并没有直接跳入软件操作的细节，而是先为你打下一个坚实的理论地基，这点我非常欣赏。这种由浅入深、循序渐进的教学方法，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让我在面对那些晦涩难懂的数学公式时，也能找到清晰的脉络。作者在选取经典案例时也体现了极高的专业素养，每一个案例都紧密结合工程实际，让人在学习软件技能的同时，更深层次地理解了物理世界的规律。这种对细节的打磨，使得这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一部值得细细品味的学术著作。

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我得说，这本书的深度和广度都超出了我最初的预期。我本来以为它会更偏向于工具书的性质，更多的是“点一下这里，输入那个数值”的指导手册，但实际上，它提供了一个非常宏大的视角来看待工程仿真这个领域。内容覆盖的面很广，从基础的静力学分析到更复杂的非线性问题，甚至还涉及了一些高级的模块，这对我后续的进阶学习提供了极大的帮助。让我印象深刻的是它在“求解器选择”和“收敛性判断”这些关键环节的处理上，给予了非常深入的剖析，而不是简单地告诉你用哪个按钮。这种对“为什么”的深入探讨，让我深刻理解了仿真结果背后的物理意义和潜在的误差来源。读完之后，我感觉自己对如何建立一个可靠、准确的仿真模型有了更深刻的认识，这对于实际工程项目中的决策制定至关重要。这本书没有回避那些复杂的、容易出错的环节，反而坦诚地将它们展示出来，并提供了规避风险的策略，这才是真正负责任的教材应该有的态度。

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