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出版者:北京理工大学出版社

作者:陈文凤

出品人:

页数:188

译者:

出版时间:2009-1

价格:23.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787564007676

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 机械工程
• 材料科学
• 工程材料
• 金属材料
• 非金属材料
• 材料力学
• 材料选择
• 机械设计
• 材料性能
• 工程技术

现代土木工程结构设计与施工技术 本书简介 本书是一部全面而深入的著作，旨在为土木工程领域的学生、工程师以及科研人员提供关于现代结构设计理论、先进施工技术以及工程实践的详尽指导。全书紧密结合当前全球土木工程领域的发展趋势，重点关注结构安全、材料性能优化、绿色建造以及数字化技术在工程中的应用。 第一部分：现代结构设计理论基础与发展 本部分系统回顾了结构力学的基本原理，并在此基础上深入探讨了现代结构设计理论的演进。 第一章：极限状态设计方法的深化理解 本章详细阐述了基于性能的结构设计（Performance-Based Design, PBD）理念，区别于传统的基于强度的设计方法。内容涵盖极限抗拉、抗弯、抗剪和抗扭承载力的精确计算，并引入了概率论和可靠性理论在工程决策中的应用。重点分析了材料强度和构件几何尺寸的不确定性如何影响结构的整体可靠性指标（$β$值）。讨论了如何通过优化设计参数，在满足规定可靠性水平的前提下实现结构经济性的最大化。同时，本章也涉及了对既有结构进行可靠性评估的先进方法，例如基于现场测试数据的贝叶斯更新模型。 第二章：先进结构材料的本构关系与本构模型 虽然本书不涉及机械工程材料的微观组织结构，但本章专注于土木工程结构所用关键材料——钢材、混凝土、木材和新型复合材料——在实际服役条件下的宏观力学响应。 钢结构设计： 重点解析了冷轧、热轧钢材的本构关系，包括屈服平台、加工硬化效应以及疲劳损伤模型的建立。详细讨论了焊接区热影响区的性能退化及其对整体结构抗力的影响。引入了先进的钢-混凝土组合结构（如钢管混凝土柱）的相互作用模型，特别是高应力水平下的应力重分布机制。 高性能混凝土（HPC）与超高性能混凝土（UHPC）： 深入探讨了UHPC在极高抗压强度下的应力-应变曲线特征，特别是其裂缝控制能力和韧性提升机制。分析了纤维增强（如钢纤维、聚合物纤维）对混凝土材料多尺度损伤演化的影响，并介绍了考虑温度、湿度及荷载历史的长期性能预测模型。 新型结构材料： 关注纤维增强聚合物（FRP）在结构加固和新建工程中的应用。阐述了FRP的非线性力学行为、抗剪粘结失效模式以及长期耐久性问题，特别是耐火性能的提升策略。 第三章：动力反应分析与抗震设计 本部分是全书的重点之一，涵盖了结构在动态荷载作用下的响应分析技术。 多自由度系统动力学： 从拉格朗日方程出发推导运动方程，详细讲解了模态分析（固有频率和振型）的计算方法，并介绍了模态叠加法在计算复杂结构响应中的应用。 地震工程学基础： 区别了反应谱法和时程分析法。在反应谱法部分，深入解析了场地效应、阻尼比的选取标准以及如何根据最新的抗震规范（如Eurocode 8, ASCE 7）确定设计基准地震动。时程分析部分，着重于非线性动力分析（NLDA）的实施，包括材料非线性（如塑性铰形成）和几何非线性（P-Δ效应）的处理。 隔震与消能减震技术： 详细介绍了一系列先进的抗震减隔震技术，如铅芯橡胶支座（LRB）、高阻尼橡胶支座（HDRB）以及粘滞阻尼器、屈服型阻尼器的设计参数确定和安装要求。 第二部分：关键结构体系的设计与构造细节 本部分聚焦于现代工程实践中常见的大跨度、高耸结构体系的设计挑战。 第四章：钢结构与钢-混凝土组合结构设计 本章超越基础的梁柱设计，深入探讨了复杂节点的设计和整体稳定性控制。 复杂节点设计： 详细分析了刚性节点（如十字柱连接、桁架节点）的应力集中和局部屈曲问题。介绍了使用有限元方法对节点域进行详细分析（Finite Element Model of Joint, FEMJ）的流程和判据。 高层结构抗侧力系统： 对核心筒结构、框架-支撑结构、巨型框架结构的受力机理进行对比分析。重点讨论了牵张结构和斜拉结构在承受水平力时的二次效应，以及如何通过合理的约束条件保证结构的整体稳定性。 预应力技术在钢结构中的应用： 讨论了后张预应力技术在楼板和梁结构中的应用，用以减小挠度、控制裂缝，并提高结构的疲劳寿命。 第五章：高层与超高层混凝土结构设计 针对超高层建筑对结构性能的苛刻要求，本章提供了专门的设计指导。 垂直度与不规则性： 详细阐述了高层建筑在风荷载和地震作用下，位移控制、加速度控制以及扭转不规则性指标的计算方法。讨论了伸臂桁架、转换层等关键转换结构的设计要点。 混凝土结构的高级分析： 引入二阶效应（P-Δ效应）的精确计算方法，并讨论了在巨型结构中应用Pushover分析（静力推覆分析）来评估结构的延性储备和破坏模式。 高性能混凝土在塔楼中的应用： 结合UHPC在核心筒墙体中的应用案例，分析高强度混凝土在轴压状态下的强度折减系数和受剪承载力的提升效果。 第六章：特殊结构与复杂受力构件 本章涵盖了桥梁、壳体结构以及地基基础工程的关键设计环节。 大跨度桥梁结构分析： 聚焦于斜拉桥和悬索桥的设计。分析了索力、主梁与桥塔之间的相互作用，以及考虑施工阶段和运营阶段温度、荷载变化引起的结构内力重分布。讨论了疲劳荷载和车辆致振对桥梁缆索系统的影响。 薄壁结构与壳体理论： 阐述了薄壁构件在受拉、受压和扭转作用下的局部和整体屈曲判据。对于拱、穹顶结构，详细分析了薄壳理论的基础，以及如何利用参数化建模进行复杂曲面结构的优化设计。 地基基础相互作用： 强调考虑土体弹塑性影响的深基础设计。介绍了Winkler地基模型、弹性半空间模型以及更先进的有限元法（FEM）在模拟桩-土相互作用中的应用，特别是在软土地基和岩溶地区的基础处理技术。 第三部分：先进施工技术与工程质量控制 本部分将设计理论与实际施工操作紧密结合，关注如何将先进设计转化为可靠的实体结构。 第七章：现代建筑施工技术前沿 本章侧重于提升施工效率、保证施工质量和实现复杂结构建造的先进技术。 高精度模板与支护系统： 介绍了滑模、爬模技术在超高层建筑核心筒施工中的应用，以及土压力平衡盾构（EPB）和TBM在隧道工程中的精确控制技术。 预制与装配式结构施工： 深入分析了预制构件（PC构件）的工厂化生产标准、运输、吊装与现场连接技术。重点探讨了连接节点的设计优化，以确保装配式结构在抗震和耐久性方面不低于现浇结构。 复杂结构临时支撑与顶升技术： 针对大跨度结构和临时支撑系统的设计，分析了临时荷载下的结构稳定性和变形控制，以及液压同步顶升技术在结构就位过程中的安全控制措施。 第八章：工程质量保证与无损检测（NDT） 本章是确保结构服役安全的关键环节，强调全生命周期质量控制。 混凝土浇筑与养护： 详细介绍了混凝土在不同环境温度下的绝热温升控制、裂缝预防措施，以及泵送过程对混凝土性能的影响。讨论了强制振捣和真空脱水技术在提升密实度中的作用。 结构健康监测（SHM）： 阐述了分布式光纤传感（FBG）、应变片、加速度计在结构关键部位的部署策略。介绍了如何实时采集和处理结构响应数据，并利用这些数据对结构性能进行退化评估和早期预警。 无损检测技术： 详述了超声波检测（UT）、声发射（AE）技术在混凝土内部缺陷（如空洞、裂缝扩展）检测中的应用原理和现场操作规范。同时，介绍了电磁声波技术（EMAT）在检测钢结构焊缝内部缺陷的应用。 第九章：数字化工程与BIM在结构工程中的应用 本章展望了土木工程信息化的未来方向。 建筑信息模型（BIM）在结构设计中的集成： 讨论了如何利用BIM模型进行碰撞检测、工程量精细化统计（5D）以及施工模拟（4D）。重点分析了不同软件平台（如Tekla Structures, Revit Structure）之间数据接口的标准和兼容性问题。 参数化设计与优化： 介绍了使用Grasshopper等工具结合结构分析软件（如SAP2000, Midas Gen）进行参数化建模，以快速迭代并优化具有复杂几何形状的结构方案，例如曲面屋顶或异形柱的设计。 施工过程的数字化控制： 探讨了无人机、三维激光扫描技术在施工现场进度监控和变形测量中的应用，以及如何将扫描点云数据与BIM模型进行对比，实现施工质量的闭环管理。 本书结构严谨，图文并茂，包含了大量的工程案例分析和最新的规范引用，旨在培养读者解决复杂工程问题的综合能力。

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这本《机械工程材料》无疑是一部厚重的著作，从我翻开第一页起，就立刻被其宏大的知识体系所吸引。书中对于各种金属材料的特性，从基础的原子结构到宏观的力学性能，都进行了深入浅出的剖析。我尤其欣赏作者在讲解合金设计时的严谨态度，无论是相图的绘制还是显微组织的演变，都给出了详尽的解释和丰富的实例。对于热处理工艺的阐述更是细致入微，从退火、正火到淬火、回火，每一种工艺的原理、设备以及对材料性能的影响都描绘得淋漓尽致。读完关于钢铁的部分，我对高碳钢、低碳钢、不锈钢等材料的区分有了前所未有的清晰认识，也理解了为何在不同的工程应用中需要选择不同的钢种。书中对于合金钢的讲解也同样精彩，各种合金元素的作用，以及它们如何协同改善材料的耐磨性、耐腐蚀性、高温强度等，都让我大开眼界。即便是我之前对某些材料仅有模糊概念，通过这本书的系统学习，也能够建立起扎实的理论基础。这种从宏观到微观，从原理到应用的叙述方式，极大地增强了我对机械工程材料的理解深度，也让我对材料工程师的工作充满了敬意。

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阅读《机械工程材料》的过程中，我发现作者在处理材料的力学性能测试和表征方面，展现了极高的专业水准。书中对于拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、扭转试验等基本力学性能测试方法的原理、操作步骤和结果分析，都进行了清晰的讲解。我尤其欣赏作者对断裂韧性、疲劳强度、蠕变性能等更复杂的力学行为的深入剖析。书中通过大量的图表和曲线，直观地展示了不同材料在不同载荷条件下的应力-应变行为，以及疲劳裂纹扩展的规律。对于无损检测技术，如超声波探伤、X射线探伤、磁粉探伤等，书中也进行了详细的介绍，这对于理解材料质量控制和故障诊断至关重要。我曾对某些材料的失效模式感到困惑，通过阅读书中关于应力腐蚀裂纹、氢致开裂、磨损失效等内容的章节，我才得以理清思路，理解这些失效机制背后的物理和化学原理。作者在这一部分内容的叙述，不仅提供了实用的知识，更培养了我分析和解决材料问题的方法论。

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这本书给我最大的启示之一，便是材料科学的不断发展和创新。《机械工程材料》并非一成不变的教材，作者在其中融入了许多关于新型材料的介绍，如纳米材料、智能材料、生物材料等。我对书中关于这些前沿材料的特性、制备方法以及潜在应用进行了认真的学习。例如，书中对形状记忆合金在驱动器和传感器方面的应用前景进行了展望，这让我对未来的机械设计充满了无限的想象。同时，我也了解到，材料的选择和应用往往需要与制造工艺、结构设计以及使用环境进行协同优化。作者在讨论不同材料的优缺点时，也经常提及相关的技术挑战和发展方向，这让我对材料科学的未来发展趋势有了更清晰的认识。这本书不仅传授了现有的知识，更激发了我对未知领域的探索欲望，让我对机械工程领域的创新充满了期待。

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《机械工程材料》在理论深度和实践指导之间的平衡做得非常出色。书中在阐述材料的微观结构与宏观性能之间的联系时，运用了大量的物理化学原理，例如晶体学、热力学、动力学等。作者善于将抽象的理论概念，通过生动的比喻和实例，转化为读者容易理解的知识。我特别喜欢书中关于相变和扩散的章节，这些内容对于理解热处理过程至关重要。同时，书中也提供了大量与实际工程紧密相关的图表、数据和参考文献，这使得这本书既具有学术价值，又具有很高的实用性。我曾遇到过一些棘手的材料问题，在查阅了其他资料后仍感困惑，但通过回顾《机械工程材料》中的相关章节，常常能找到关键的线索和解答。这本书不仅是我学习机械工程材料的必备工具书，更是我解决工程实践中遇到的材料难题的得力助手。作者的写作风格严谨而不失流畅，使得阅读过程成为一种愉悦的知识探索之旅。

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我必须特别赞赏《机械工程材料》在材料选择和应用方面的指导性。书中并没有仅仅停留在对材料性能的描述，而是花了大量篇幅讨论如何根据具体的工程需求来选择合适的材料。作者通过大量的案例分析，展示了不同行业（如航空航天、汽车制造、能源工程、医疗器械等）在材料选择上的考量因素，以及最终的决策过程。例如，在选择用于航空发动机叶片的材料时，需要综合考虑高温强度、抗氧化性、疲劳性能以及密度等多种因素。书中对于各种先进材料，如高温合金、钛合金、铝合金、陶瓷基复合材料等的应用场景，都给出了非常具体和实用的建议。我也从中学到了如何评估材料的成本效益，以及如何进行材料的生命周期评估。对于某些我之前不太熟悉的领域，例如生物医用材料，书中也进行了简要介绍，并探讨了材料的生物相容性、降解性等关键特性。这本书的出现，让我能够更自信地进行材料的初步选型，也让我对工程设计的整体思路有了更深刻的理解。

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让我印象深刻的是，《机械工程材料》在讲述非金属材料时，同样展现了其专业性和深度。书中对高分子材料的介绍，从聚合物的分子结构、聚合反应机理，到各种塑料、橡胶、纤维的性能特点和应用领域，都进行了详尽的阐述。作者并没有停留在对材料种类的简单罗列，而是深入探讨了影响高分子材料性能的关键因素，例如分子量、结晶度、交联度以及填料的作用等。对于复合材料的讲解更是令人耳目一新，尤其是纤维增强复合材料，作者详细介绍了不同增强纤维（如碳纤维、玻璃纤维）的性能优势，以及基体材料（如环氧树脂、聚酯树脂）的选择原则。书中对于层合板的结构设计和制造工艺的讲解，也为我提供了宝贵的思路。此外，陶瓷材料和粉末冶金材料的章节，虽然篇幅相对较少，但其内容的精炼和专业性丝毫不减。作者对于这些特种材料在高温、高压、腐蚀等极端环境下的应用前景，以及其独特的制备工艺，都做了精辟的概括。整本书在非金属材料部分的叙述，展现了作者对前沿材料科学的深刻洞察，也为我打开了新的知识视野。

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《机械工程材料》一书在工艺性能方面的阐述，对我这位热爱动手实践的读者来说，可谓是一大收获。书中详细介绍了金属材料的塑性加工工艺，如锻造、轧制、冲压、焊接等，并深入分析了不同工艺对材料组织和性能的影响。作者对于焊接工艺的讲解尤为详尽，包括各种焊接方法的原理、优缺点、适用范围以及焊接缺陷的产生原因和防治措施。我也从中了解到，为何在某些结构中需要采用特定的连接方式，以及如何通过工艺优化来提高连接的可靠性。对于高分子材料的加工，如注塑成型、挤出成型、吹塑成型等，书中同样进行了详实的介绍，并探讨了模具设计、工艺参数对产品质量的影响。我曾尝试使用某些高分子材料制作小物件，但常常因为不了解其加工特性而效果不佳，这本书无疑为我提供了宝贵的指导。此外，书中关于材料表面处理技术的介绍，如电镀、阳极氧化、热喷涂等，也让我对如何提高材料的耐腐蚀性、耐磨性以及美观度有了更深的认识。

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总而言之，《机械工程材料》是一本不可多得的优秀教材，它以其严谨的学术态度、详实的资料、清晰的逻辑和丰富的实例，为我提供了一个全面而深入的学习平台。从基础的材料结构到复杂的应用案例，从传统的金属材料到前沿的新型材料，这本书都进行了详尽的阐述。这本书不仅拓宽了我的知识面，更提升了我解决实际工程问题的能力。我深信，任何一位从事机械工程、材料科学或者相关领域工作的专业人士，都能从这本书中获益匪浅。它是我学习道路上的一盏明灯，也是我职业生涯中不可或缺的工具。我迫不及待地想将这本书中的知识运用到我的实际工作中，并期待在未来的学习和实践中，不断深化对机械工程材料的理解。

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《机械工程材料》在结构设计和材料性能关联性方面的讲解，给我留下了深刻的印象。书中不仅仅是孤立地介绍材料，而是强调了材料的性能如何影响到整个机械产品的设计和性能。例如，在讨论轴承钢时，作者会详细说明其高硬度、高耐磨性如何决定了轴承的寿命和精度，以及如何通过热处理工艺来获得最佳的性能。我也从中学习到，在进行结构设计时，必须充分考虑所选材料的力学性能、加工性能、耐环境性能等，并将这些因素纳入到设计方程和仿真模型中。书中关于材料的疲劳设计、断裂韧性设计等章节，为我提供了重要的理论基础和实践指导。我曾经在设计一个关键部件时，因为对材料的性能理解不够深入，导致了早期失效，这次阅读《机械工程材料》，让我深刻认识到了材料选择在结构可靠性方面的至关重要性。

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值得一提的是，《机械工程材料》在国际化视野方面也做得相当不错。书中在介绍各种材料的性能标准和规范时，也提及了国际上通用的标准，如ASTM、ISO等。作者在对比不同国家或地区在材料方面的研究进展和技术水平时，也展现了其广博的知识和敏锐的洞察力。例如，书中在讨论高性能合金时，也会提及美国、欧洲、日本等国家在这些领域的研究成果。这使得这本书不仅仅局限于某个特定地域的材料知识，而是能够帮助读者建立起一个更宏观和更具全球视野的材料认知体系。我曾因工作需要接触到一些国际合作项目，对不同国家在材料术语和性能指标上的差异感到困惑，阅读这本书后，我能够更好地理解和沟通这些差异，也为我未来的国际交流打下了良好的基础。

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主要了解金属力学性能，物理性能，化学性能和加工工艺。中国机械制造无法媲美欧洲和日本，主因是基本材料的拙劣。

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