MaterialPropertiesunderIntensiveDynamicLoading.- pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer Verlag

作者:Zhernokletov, M. V. (EDT)/ Glushak, B. L. (EDT)

出品人:

页数:421

译者:

出版时间:

价格:2154.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783540368441

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 动态加载
• 冲击力学
• 材料强度
• 材料模型
• 损伤力学
• 高应变率
• 爆炸力学
• 金属材料
• 结构工程

坚固与形变：现代工程材料的极限挑战 一部深入探索极端载荷条件下材料行为的权威著作 本书《坚固与形变：现代工程材料的极限挑战》是一部面向高级工程专业人士、研究人员和材料科学学者的综合性专著。它专注于剖析和理解在远超常规使用范围的、高强度、高频率、高能量输入等“密集动态加载”（Intensive Dynamic Loading, IDL）情景下，工程材料所表现出的复杂、非线性乃至灾难性的物理和化学响应。本书旨在弥补当前材料科学文献中，对于极端动态事件（如超高速冲击、爆炸载荷、强脉冲辐射、高频疲劳循环）下材料微观结构演化及其宏观性能退化的系统性研究的空白。 核心内容与结构 全书共分为八个主要部分，从基础理论到前沿应用，层层递进，构筑了一个完整的研究框架。 第一部分：动态加载的物理基础与本构模型重构 本部分首先系统回顾了经典固体力学中处理瞬态和高应变率问题的理论基础，重点剖析了传统弹性、粘塑性模型在处理IDL环境下的局限性。 应变率依赖性： 深入探讨了材料的流变学行为，包括粘滞、粘塑性和粘弹性效应如何在高应变率（$dot{epsilon} > 10^3 ext{ s}^{-1}$）下主导材料响应。分析了Johnson-Cook、Zerilli-Armstrong等经典率相关本构模型的适用边界及其参数化方法。 热力学耦合： 详细阐述了在动态加载过程中，机械功转化为内能和热量的不可逆过程。讨论了绝热剪切带（Adiabatic Shear Band, ASB）的形成机制，包括热反馈、扩散和微裂纹萌生之间的复杂相互作用。特别关注了温度对屈服应力和断裂韧性的显著影响。 微观塑性： 引入了基于位错动力学和晶界迁移的本构关系。分析了在极高应变率下，晶体材料中位错源的激活、运动速度限制（速度饱和效应）以及晶界作为动态载荷屏障的角色。 第二部分：极端冲击与高应变率材料响应 本部分聚焦于涉及超高速碰撞和爆炸载荷的工程问题，这是IDL研究的核心领域。 超高速撞击动力学： 涵盖了从宏观弹道学到微观材料损伤的过渡。讨论了材料在弹道极限速度（Ballistic Limit Velocity）附近的响应差异，包括侵彻、材料的液化现象（Hydrodynamic-like behavior）以及射流的形成与演化。 波的传播与反射： 深入分析了冲击波（如洛伦兹波、拉梅波）在非均匀介质中的传播、折射和反射行为。解释了如何利用拉格朗日和欧拉坐标系下的波理论来预测结构内部的应力场分布。 材料的动态失效模式： 区分了IDL环境下的多种失效机制：孔洞成核与连生（Ductile Failure）、脆性断裂、以及在高温高压下发生的相变导致的结构失效。 第三部分：周期性高频载荷下的疲劳与损伤累积 与单次冲击不同，本部分关注长期、高周期的动态加载对材料寿命的影响。 高频疲劳机制： 探讨了在远超传统低频疲劳范围（$10^5 ext{ Hz}$以上）的载荷下，疲劳裂纹的萌生和扩展速率。分析了塑性应变局域化、微观空洞的集群效应如何加速损伤累积。 多尺度疲劳模型： 提出并评估了结合晶体塑性和断裂力学原理的疲劳寿命预测模型，特别是针对表面敏感材料（如薄膜和涂层）。 环境耦合效应： 考虑了在动态载荷下，环境介质（如高温、腐蚀性流体）对材料动态性能的加速退化作用。 第四部分：先进材料在密集动态载荷下的特殊行为 本书特别关注了新型功能材料和先进结构材料在极端条件下的性能边界。 高熵合金（HEAs）与纳米结构材料： 分析了高熵合金中多主元效应如何影响其在动态载荷下的晶格稳定性和抗脆化能力。研究了纳米晶体材料因其晶界面积比例高，在冲击下表现出的独特强化和软化机制。 复合材料的界面响应： 重点讨论了纤维增强复合材料（FRC）在冲击载荷下，纤维与基体界面脱粘、基体脆裂以及纤维断裂的顺序和竞争关系。分析了不同界面处理技术对整体抗冲击性能的优化效果。 功能性材料的非机械响应： 探讨了压电材料、形状记忆合金在快速应力场激励下的电弹性、磁弹耦合效应，以及这些效应如何影响其动态能量吸收和释放能力。 第五部分：诊断与表征技术 有效理解IDL行为需要尖端的实验技术。本部分详细介绍了用于实时、高时间分辨率测量的先进方法。 高通量应变测量： 详细介绍数字图像相关（DIC）技术在微秒级时间尺度上的应用扩展，包括同步多视图系统和红外修正。 瞬态结构分析： 阐述了同步辐射X射线衍射（XRD）和中子衍射在捕捉材料内部应力波传播和晶格畸变方面的优势。 高时间分辨光谱学： 探讨了飞秒激光诱导的超快光谱技术如何用于监测动态加载过程中电子能级变化和化学键的瞬时断裂。 第六部分：计算模拟与数值方法 本部分提供了在IDL研究中不可或缺的数值工具箱。 有限元方法（FEM）的挑战： 讨论了在极高应变率下使用传统显式动力学求解器时，网格畸变、时间步长限制以及材料模型选择的敏感性问题。 光滑粒子流体动力学（SPH）与离散元法（DEM）： 介绍了这些拉格朗日方法在模拟材料破碎、流化和多相动态交互中的应用优势。 从原子尺度到宏观尺度的桥接： 论述了分子动力学（MD）模拟如何提供微观层面的输入数据，用于校准和验证宏观连续介质模型。 第七部分：防护与吸能设计 基于对材料失效的深刻理解，本部分转向实际工程应用，重点是能量管理和结构防护。 仿生结构防护： 从自然界中具有优异抗冲击性的结构（如贝壳、骨骼）中汲取灵感，设计出具有梯度结构和分层特性的吸能体。 先进吸能材料： 评估了泡沫金属、蜂窝结构以及剪切增稠流体（STFs）作为被动防护层的动态性能和效率。 结构动力学优化： 探讨了如何通过拓扑优化和主动控制系统，在结构层面上管理和分散瞬态高能载荷，以保护内部敏感组件。 第八部分：案例研究与前沿展望 本部分通过具体的工程案例（如航天器微流星体防护、核反应堆的瞬态载荷响应、先进武器系统安全设计），巩固了理论与实践的联系。 本书不仅是对现有知识的总结，更是对未来研究方向的指引。它强调了跨学科合作的重要性——材料科学家、应用数学家和实验物理学家必须紧密合作，才能真正掌握和驾驭密集动态加载环境下的工程材料的坚固与形变之道。这本书的目标读者将能够掌握分析、预测和设计能够在最严苛动态环境下可靠运行的下一代工程系统的必备知识和工具。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆