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出版者:机械工业出版社

作者:陈立周

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-1-1

价格:150

装帧:

isbn号码:9787111106647

丛书系列:

图书标签:

• 疲劳
• 断裂
• 工程设计
• 材料力学
• 结构可靠性
• 寿命预测
• 应力分析
• 失效分析
• 机械工程
• 材料科学

《材料的塑性行为与本构关系研究》 内容简介 本书聚焦于现代材料科学与工程力学领域的核心议题——材料的塑性变形机制、本构关系的精确描述以及在复杂载荷条件下的力学响应。它并非对疲劳与断裂的直接综述，而是深入探讨了导致这些宏观失效现象的微观与介观尺度的根本原因。本书旨在为结构工程师、材料科学家以及从事高级材料建模研究的人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的理论与实验基础。 第一部分：塑性变形的微观基础与本征机制 本部分内容奠定了理解材料在屈服后行为的理论基石，完全避开了对特定失效模式（如疲劳裂纹萌生与扩展）的讨论，转而关注材料本身的内在反应。 第一章：晶体塑性理论的演进与晶格缺陷动力学 本章从晶体学的角度剖析了塑性变形的本源。内容涵盖了位错的本质、运动学及其在单晶和多晶体中的交互作用。重点讨论了位错源的激活机制、位错塞积区的形成与消融过程，以及这些微观结构演变如何宏观地转化为应力-应变曲线上的屈服平台。同时，详细介绍了Lomer-Cottrell 锁、詹森-塞格尔（J-S）效应等关键晶体塑性现象，以及高应变率下位错运动的非线性动力学。本章强调的是塑性应变增量与晶格滑移系统活化之间的精确数学关系，而非材料的损伤累积。 第二章：位错密度演化与硬化定律的建立 本章深入探讨了塑性变形过程中材料硬化现象的物理机制。通过对Masing 准则的重新审视和修正，我们构建了描述循环加载下包辛格效应的本构模型。核心内容在于应变梯度理论（Strain Gradient Theory）的引入，解释了在纳米尺度或高梯度应力场下，传统连续介质力学描述的局限性。详细推导了描述硬化率的Kocks-Mecking 模型及其变体，将硬化速率直接与瞬时位错密度演化方程相关联。本章的目的是建立一个能准确预测应变硬化程度的模型，而非预测材料的最终失效寿命。 第三部分：先进塑性本构模型的数学构建 本部分是全书的技术核心，专注于建立能够在有限元分析中高效求解的数学模型，描述材料如何响应外部载荷。 第三章：粘塑性与蠕变行为的本构描述 本章处理时间依赖性变形。内容集中在Perzyna 模型、Norton-Hoff 幂律以及更复杂的Schapery 粘弹性/粘塑性耦合模型。我们详细分析了温度、应力历史和松弛时间对材料粘塑性应变率的影响。重点讨论了如何利用内变量理论（Internal Variable Theory）来描述蠕变过程中的瞬态蠕变（瞬时粘塑性）和稳态蠕变，以及如何通过这些模型来预测材料在长期高温服役下的载荷能力变化，而不涉及材料的断裂风险。 第四章：各向异性塑性与晶体取向依赖性 对于金属和复合材料而言，其加工历史（如轧制、拉拔）会引入显著的宏观和微观各向异性。本章系统梳理了描述这种复杂行为的本构方程。核心内容包括：Hill'48 屈服准则的扩展、率无关/率相关塑性势的构造，以及晶体塑性有限元法 (CPFE) 的详细数学框架。我们推导了描述纤维增强复合材料在不同纤维角度下的屈服面函数，以及如何将晶体取向张量集成到宏观本构方程中，以精确预测材料在不同方向上的屈服强度和塑性流动方向。 第三部分：耦合效应与非经典塑性理论 本部分探讨了塑性与其它物理场（如温度、电磁场）的相互作用，以及更精细的理论框架。 第五章：热塑性效应与本构关系中的热力学一致性 本章考察了塑性变形过程中的能量耗散与温度反馈。内容聚焦于绝热温升（Adiabatic Temperature Rise）的计算，以及热力学一致性（Thermodynamic Consistency）在塑性模型构建中的必要性。推导了描述材料加热和冷却过程中屈服应力变化的Johnson-Cook 模型的改进形式，强调了塑性功转化为热能的比例因子，而非材料失效的条件。 第六章：损伤演化理论与等效塑性应力 虽然本书避免直接讨论断裂，但塑性变形的累积必然导致微结构劣化，这是理解材料极限的先决条件。本章引入了等效塑性应力（Equivalent Plastic Stress）的概念，用于量化材料所经历的累积塑性变形程度。我们分析了诸如Chaboche 统一模型等，如何通过内变量来跟踪材料对复杂应力历史的响应，从而确定材料何时达到其“塑性饱和”状态，即不再能有效吸收新的塑性功，但仍未发生宏观裂纹扩展。这为结构设计提供了明确的塑性极限指标，而非失效寿命预测。 结语 本书为读者提供了一套严谨的数学工具和物理见解，用于精确模拟和预测材料在非弹性变形区间的力学行为。它强调塑性变形是结构性能衰减的根本物理过程，但并不等同于结构的安全失效。全书致力于建立稳健的本构模型，以指导更安全、更高效的结构和材料设计，专注于“材料能承受多大的塑性变形”，而非“材料何时会断裂”。

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我最近刚读完《疲劳与断裂·工程设计》，说实话，这本书的内容真是让我大开眼界，也给我的工程思维带来了不小的冲击。这本书的结构非常清晰，从基础理论的铺垫，到各种断裂机制的详细介绍，再到实际工程中的应用和案例分析，循序渐进，非常适合我这样既想深入理解原理，又希望看到实际效果的读者。我尤其对书中关于应力集中和裂纹扩展的章节印象深刻。作者用通俗易懂的语言解释了这些复杂的物理现象，并且结合了大量的实验数据和模拟结果，让我能够直观地感受到材料在微观层面的变化。最让我感到惊喜的是，书中还探讨了如何通过优化设计来提高构件的抗疲劳性能，比如改变几何形状、选择合适的材料以及进行表面处理等。这部分内容对我实际工作非常有指导意义，让我能够将理论知识转化为解决实际问题的方案。这本书的语言风格也非常吸引人，充满了探索精神和严谨的学术态度，阅读过程中，我仿佛置身于一个充满挑战的实验室，和作者一起探索材料的奥秘。

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《疲劳与断裂·工程设计》这本书，怎么说呢，它给我带来了一种全新的思考方式。以前我对材料的强度和韧性有一些模糊的概念，但这本书却用非常系统的方式，把我带入了一个更深的层次。它不仅仅是关于“东西有多结实”，更是关于“东西是怎么坏的”，以及“我们该怎么让它不坏”。书中对疲劳破坏的各种模式，比如低周疲劳和高周疲劳，都有很详细的阐述，并且用很多生动的图例来展示裂纹的形成和扩展过程，这对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。我特别喜欢书中对各种失效案例的分析，无论是机械零件、航空航天部件，还是建筑结构，都涉及到了。作者通过对这些案例的剖析，揭示了设计缺陷、制造工艺以及使用环境如何共同作用，最终导致灾难性的后果。这种“前车之鉴”的教育方式，比单纯的理论知识更加发人深省。读完这本书，我感觉自己对工程师的职业道德和责任有了更深刻的认识，工程设计不仅仅是技术问题，更关乎生命安全和公共利益。

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我最近接触了《疲劳与断裂·工程设计》这本书，这本书的深度和广度都让我感到非常震撼。它不仅仅是一本技术手册，更像是一堂关于材料行为的哲学课。我一直对物理世界的运行规律充满好奇，而这本书则为我揭示了材料在承受长期、反复应力时所表现出的“生命周期”。书中关于裂纹萌生、扩展和最终断裂的机理分析，非常透彻，让我能够从微观的角度理解宏观现象。我尤其欣赏作者在讲解复杂概念时所展现出的清晰思路和逻辑严谨性，即使是一些非常专业的术语，也能被解释得非常易懂。而且，书中还穿插了大量历史上的工程事故案例，通过这些案例，我更加深刻地认识到对疲劳和断裂问题的忽视所带来的巨大代价。这让我对工程设计的严谨性和科学性有了全新的认识，也更加敬佩那些在幕后默默工作，确保我们生活安全稳定运行的工程师们。这本书的阅读体验非常棒，让我感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在进行一次深度思考。

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这本《疲劳与断裂·工程设计》真是让人眼前一亮！我之前一直对材料的延展性和在不同应力下的表现感到好奇，这本书恰恰满足了我对这方面的求知欲。它不仅仅是枯燥的理论堆砌，而是通过大量生动的案例，将疲劳和断裂这两个看似遥不可及的概念，变得如此贴近我们的生活和工程实践。我特别喜欢书中对各种材料在反复加载和极端环境下的行为分析，那些图表和公式虽然一开始看起来有些挑战，但经过作者的层层剖析，逐渐显露出内在的逻辑和美感。尤其是一些关于桥梁、飞机部件在长期服役后出现细微裂纹并最终导致失效的分析，让我深刻认识到设计中的每一个细节都至关重要。作者在讲解过程中，并没有回避复杂性，反而鼓励读者深入思考，甚至在某些章节提供了进一步研究的线索。这本书的深度和广度都超出了我的预期，它不仅让我对疲劳和断裂有了更清晰的认识，更启发了我从更宏观的角度去审视工程设计的责任感和前瞻性。读完这本书，我感觉自己对很多工业产品有了全新的理解，不再仅仅看到它们的功能，更能想象到它们背后所经历的无数次考验和精心设计。

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《疲劳与断裂·工程设计》这本书，对我而言，更像是一次对工程本质的探索之旅。它没有停留在表面上简单的“力学计算”，而是深入挖掘了材料内在的“性格”——它在压力下的“忍耐极限”和“爆发方式”。我之前以为疲劳只是简单的“用久了就坏”，但这本书让我了解到，疲劳是一个极其复杂的过程，涉及到材料的微观结构、加载历史、环境因素等等。书中对断裂韧性、断裂力学等概念的讲解，非常到位，让我对材料的抗冲击能力有了更直观的认识。我特别喜欢书中关于各种复杂断裂模式的图解，那些形形色色的断口纹理，仿佛都在诉说着材料经历过的故事。更重要的是，这本书不仅仅是“怎么坏”，更在于“怎么设计才能不坏”。它提供了很多关于提高构件寿命、预防失效的实用策略，这对我来说，才是最有价值的部分。读完这本书，我感觉自己的工程视野被极大地拓宽了，对很多工程设计中的“为什么”有了更清晰的解答。

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