Fracture Mechanics of Ceramics 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:Bradt, R. C. (EDT)/ Munz, D. (EDT)/ Sakai, M. (EDT)/ White, K. (EDT)

出品人:

页数:648

译者:

出版时间:2005-7

价格:$ 462.17

装帧:HRD

isbn号码:9780387241340

丛书系列:

图书标签:

• Fracture Mechanics
• Ceramics
• Materials Science
• Mechanical Properties
• Brittle Fracture
• Stress Intensity
• Crack Propagation
• Failure Analysis
• Engineering Materials
• Solid Mechanics

陶瓷断裂力学：从微观到宏观的结构完整性分析 本书专注于对陶瓷材料的断裂行为进行全面深入的探讨，涵盖了从基础的裂纹萌生理论到复杂的宏观断裂过程的各个方面。本书旨在为材料科学家、工程师以及研究人员提供一个深入理解陶瓷结构完整性和失效机制的权威性参考。 第一部分：陶瓷材料的本征断裂特性与微观基础 第一章：陶瓷材料的结构与本征强度 本章首先系统地介绍了典型工程陶瓷（如氧化铝、氧化锆、碳化硅和氮化硅等）的晶体结构、微观组织特征（晶界、孔隙、第二相粒子）及其对宏观力学性能的影响。重点分析了陶瓷材料的弹性行为、黏弹性特征以及高温下的蠕变行为。随后，深入探讨了陶瓷材料的表面能、键合能与理想断裂强度之间的理论关系。陶瓷材料固有的高脆性源于其缺乏有效的塑性变形能力，本章将详细阐述这一核心特性及其在断裂过程中的体现。 第二章：裂纹萌生与扩展的统计学描述 陶瓷材料的强度表现出显著的随机性，这与材料中随机分布的微观缺陷（如微裂纹、夹杂物）密切相关。本章将详细介绍Weibull统计理论在陶瓷强度预测中的应用，包括单参数和双参数Weibull模型的建立、参数的实验确定方法（如悬臂梁法和压缩测试法）以及引入体积效应和应力状态修正。此外，还将讨论Griffith能量判据在描述裂纹萌生临界条件中的基础作用，并将其扩展到考虑材料表面效应的实际应用。 第三章：弹性断裂力学基础在陶瓷中的应用 弹性断裂力学（EFTM）是分析陶瓷结构稳定性的基石。本章详细阐述了线弹性断裂力学（LEFM）的核心概念，包括应力强度因子（Stress Intensity Factor, $K$）、裂纹尖端应力场描述（如Mossosh分裂法）。重点讨论了不同载荷模式（模式I、II、III）下裂纹扩展的判据。对于实际结构，本章将详细分析裂纹尺寸、几何形状对$K$值的影响，并介绍数值方法（如有限元法）在复杂几何结构中计算应力强度因子的方法。 第四章：断裂韧性的表征与测量 断裂韧性（$K_{ ext{IC}}$）是衡量材料抵抗裂纹扩展能力的定量指标。本章系统介绍了室温下陶瓷断裂韧性的标准测试方法，包括单边缺口梁（SEPB）和紧凑拉伸试样（CCT）的制备与测试规程。深入探讨了有效断裂韧性的概念，以及如何处理小尺寸试样和不成熟裂纹的测试限制。此外，本章还将引入准脆性材料的断裂行为分析框架，为理解陶瓷在特定条件下的行为提供基础。 第二部分：复杂断裂机制与材料行为的深入分析 第五章：增韧陶瓷的断裂行为与机制 为克服传统陶瓷的脆性，引入了多种增韧机制。本章聚焦于增韧陶瓷（如 Y-TZP 稳定化的氧化锆）的独特断裂行为。详细分析了相变增韧（Transformation Toughening）的机理，包括应力诱发马氏体相变引起的局部塑性和裂纹偏转效应。讨论了裂纹钝化、裂纹桥联（Crack Bridging）以及纤维增强陶瓷中的裂纹弯曲（Crack Deflection）效应，量化这些机制对提高宏观断裂韧性的贡献。 第六章：疲劳断裂：裂纹萌生与扩展的动力学 陶瓷在循环载荷下的寿命预测至关重要。本章详细阐述了陶瓷材料的疲劳特性，包括疲劳裂纹扩展速率（$da/dN$）与应力强度因子范围 ($Delta K$) 之间的关系（Paris 规律的适用性）。讨论了疲劳裂纹扩展过程中的环境效应，特别是水分子对陶瓷表面水解和裂纹扩展的催化作用。本章还将介绍疲劳阈值 ($Delta K_{ ext{th}}$) 的概念及其在寿命预测中的应用，以及如何将疲劳裂纹扩展数据与Weibull统计结合进行寿命预测。 第七章：高温断裂力学与蠕变断裂 在高温应用中，陶瓷的断裂行为受到蠕变和氧化/腐蚀的显著影响。本章探讨了蠕变对裂纹扩展速率的加速作用，特别是基于时间（Time-Dependent）的断裂分析方法。详细分析了高温下裂纹尖端是否存在蠕变区（Creep Zone）及其对有效应力强度因子的影响。讨论了在氧化气氛下，氧化物生长和应力场相互作用如何导致“氧化致裂”（Oxidation-Induced Cracking）现象，并提出了相应的寿命评估模型。 第八章：准脆性材料的断裂理论与非线性断裂力学 当陶瓷或复合材料的断裂区域出现显著的塑性或增韧区时，LEFM不再完全适用。本章引入了更广义的断裂参数。详细阐述了弹塑性断裂力学（EPFM）中的J积分理论及其在包含小量塑性变形的陶瓷系统中的应用。重点介绍断裂能（Fracture Energy, $Gamma$）的概念，并将其与非线性材料响应联系起来。此外，还将讨论内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）在模拟纤维拔出、颗粒桥联和裂纹闭合效应中的强大能力。 第三部分：实际应用、测试技术与无损评估 第九章：先进的断裂测试技术与表征 本章聚焦于现代陶瓷断裂行为表征所依赖的先进实验技术。详细介绍使用声发射（Acoustic Emission, AE）技术实时监测裂纹萌生和扩展的原理与数据解析方法。讨论了同步X射线断层扫描（Synchrotron X-ray Tomography）在原位观察复杂裂纹网络演化中的应用。此外，对断裂面分析技术（如扫描电子显微镜SEM、原子力显微镜AFM）在识别微观断裂模式（如沿晶界断裂与穿晶断裂）中的作用进行了深入阐述。 第十章：结构完整性评估与无损检测 将理论和实验方法应用于实际工程结构的安全评估。本章介绍基于概率的结构可靠性评估（Probabilistic Structural Reliability Assessment, PSRA）方法在陶瓷部件设计中的应用。重点讨论了不同类型的无损检测（NDT）技术（如超声波、热像法、高频电磁声波）在检测陶瓷内部缺陷、评估残余寿命中的有效性和局限性。最后，将断裂力学知识应用于关键部件（如核燃料包壳、生物陶瓷植入物、涡轮叶片）的失效分析案例，总结从失效数据反推材料参数和设计裕度的流程。 附录：陶瓷断裂力学中的常用数学工具与软件应用 附录部分提供了分析陶瓷断裂问题所需的关键数学背景，包括复变函数在裂纹理论中的应用、Bessel函数在圆孔附近应力分析中的作用。同时，简要介绍了当前主流有限元软件（如ABAQUS, ANSYS）中实现断裂模拟（如XFEM、VCCT技术）的关键步骤和设置参数。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆