脆性固体断裂力学

脆性固体断裂力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:高等教育出版社
作者:劳恩
出品人:
页数:312
译者:龚江宏
出版时间:2010-3
价格:38.00元
装帧:
isbn号码:9787040253795
丛书系列:材料科学经典著作选译
图书标签:
  • 材料
  • 断裂力学
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  • 力学
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  • 脆性断裂
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  • 工程力学
  • 结构力学
  • 应力强度因子
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  • 材料科学
  • 失效分析
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具体描述

《脆性固体断裂力学(第2版)》是一部系统描述脆性固体(主要是具有共价-离子结构的陶瓷材料)断裂力学基本概念和基础理论的经典著作。《脆性固体断裂力学(第2版)》从材料学角度出发,总结了断裂力学在连续介质、材料显微结构以及原子尺度上所取得的相关研究成果,并将这些成果有机地结合在一起,形成了系统的脆性固体断裂力学理论体系。其中,关于显微结构屏蔽效应、原子尺度上裂纹尖端行为以及压痕微开裂理论的描述,是《脆性固体断裂力学(第2版)》与其他断裂力学著作相比所具有的显著特色。

《脆性固体断裂力学(第2版)》对于从事脆性固体的强度与韧性研究的科研人员具有重要的参考价值。

《结构失效:原理、分析与控制》 简介 结构失效是工程领域中最严峻的挑战之一,其后果往往是灾难性的,涉及生命财产的重大损失。本书《结构失效:原理、分析与控制》深入探讨了各类结构失效的根本原因、分析方法以及预防和控制策略,旨在为工程师、研究人员和学生提供一个全面而系统的知识框架。 本书内容概述: 第一部分:失效机理与基础理论 本部分奠定了理解结构失效的坚实基础。 材料强度与韧性: 详细阐述了金属、陶瓷、聚合物、复合材料等典型工程材料的强度、韧性、疲劳、蠕变等基本力学性能。通过微观结构与宏观性能的关联分析,揭示材料在不同应力状态下的行为规律。 应力分析与断裂力学基础: 系统回顾了弹性力学和塑性力学中的关键概念,包括应力、应变、屈服准则、强度理论等。重点介绍断裂力学中的核心思想,如应力集中、裂纹扩展、断裂韧度(KIC)、断裂能(GIC)等,为后续失效分析提供理论工具。 宏观失效模式: 深入剖析了结构在不同加载条件下可能出现的宏观失效模式,包括: 静载失效: 屈服、断裂、压溃、屈曲等。 动载失效: 疲劳断裂、冲击断裂、振动疲劳等。 高温失效: 蠕变断裂、热疲劳、氧化腐蚀等。 其他失效: 腐蚀断裂、应力腐蚀开裂、氢致开裂等。 本书将通过丰富的实例,清晰地阐述这些失效模式的发生过程和典型特征。 第二部分:失效分析方法与技术 本部分聚焦于识别、评估和预测结构失效的实用技术。 损伤容限设计理念: 介绍损伤容限设计(Damage Tolerance Design)的基本原则,即允许结构中存在初始缺陷,并对其发展和累积进行控制,以确保结构在整个使用寿命内的安全性。 无损检测(NDT)与无损评估(NDE): 全面介绍各种无损检测技术,如超声波检测、射线检测、涡流检测、渗透检测、磁粉检测等,以及它们在发现材料缺陷、裂纹和早期损伤方面的应用。 失效分析(Failure Analysis): 详细阐述失效分析的系统流程,包括现场勘查、宏观和微观检查、金相分析、化学成分分析、力学性能测试等,以及如何从失效证据中推断失效原因和过程。 数值模拟与仿真技术: 重点介绍有限元分析(FEA)、计算断裂力学(CDM)等数值模拟技术在预测应力分布、裂纹扩展路径、剩余寿命等方面的应用。本书将提供如何构建精确模型、选择合适算法以及解读仿真结果的指导。 可靠性工程与风险评估: 探讨如何运用可靠性工程的理论和方法,对结构的失效概率进行量化评估,并介绍风险评估在工程决策中的重要作用。 第三部分:失效预防与控制策略 本部分致力于提供有效防止和控制结构失效的工程实践和技术手段。 材料选择与优化: 强调根据结构服役环境和载荷条件,选择具有优异性能和良好可靠性的材料。介绍材料改性、表面处理等技术如何提升材料的抗失效能力。 结构设计与优化: 论述如何通过合理的结构设计,避免应力集中,提高结构的整体稳定性和抗断裂能力。介绍拓扑优化、形状优化等先进设计方法。 制造工艺控制: 强调制造过程对结构可靠性的关键影响,包括焊接、铸造、锻造、热处理等工艺的质量控制,以及如何避免或减少制造缺陷。 剩余寿命评估与维修策略: 介绍对已服役结构进行剩余寿命评估的技术,并在此基础上制定有效的维修、加固或更换计划,以延长结构的使用寿命并确保安全。 运行与维护管理: 强调规范的运行操作和定期的维护检查对于防止结构失效的重要性,包括环境监测、载荷记录、周期性检查等。 适用对象: 本书适合机械工程、航空航天工程、土木工程、材料科学与工程、船舶与海洋工程等相关专业的高年级本科生、研究生,以及从事结构设计、制造、检测、分析和维护的工程师、技术人员和科研人员。 本书特色: 系统性强: 从失效机理到分析方法,再到预防控制,内容层层递进,构建完整的知识体系。 理论与实践结合: 既深入讲解理论基础,又提供大量工程实例和实际应用案例。 技术前沿: 涵盖了先进的数值模拟技术、无损检测技术等最新发展。 注重工程应用: 强调指导工程师如何识别、分析和解决实际工程中的结构失效问题。 通过阅读《结构失效:原理、分析与控制》,读者将能够深刻理解结构失效的复杂性,掌握有效的分析工具,并能够制定出更加安全可靠的工程设计和维护策略,从而最大程度地降低结构失效带来的风险。

作者简介

目录信息

1 Grimth原理
1.1 应力集中
1.2 Grimth能量平衡概念:平衡状态下的断裂
1.3 承受均匀拉伸作用的裂纹
1.4 Obreimoff实验
1.5 强度的分子理论
1.6 Grimth裂纹
1.7 进一步的问题
2 裂纹扩展的连续介质理论(Ⅰ):裂纹尖端处的线性场
2.1 描述裂纹平衡状态的连续介质方法:用热力学循环研究裂纹系统
2.2 机械能释放率G
2.3 裂纹端部场和应力强度因子K
2.3.1 裂纹扩展模式
2.3.2 裂纹尖端的线性弹性场
2.4 G参数和K参数的等效性
2.5 特殊裂纹系统的G和K
2.5.1 均匀承载裂纹
2.5.2 承受分布式荷载作用的裂纹
2.5.3 一些用于实际测试的裂纹构型
2.6 平衡断裂条件:与Grimth概念的结合
2.7 裂纹的稳定性与K场的可加和性
2.8 裂纹扩展路径
3 裂纹扩展的连续介质理论(Ⅱ):裂纹尖端处的非线性场
3.1 裂纹端部过程的非线性和不可逆性
3.1.1 裂纹尖端奇异性的起因:线性弹性连续力学的失效
3.1.2 裂纹尖端区域的额外能量耗散
3.2 Irwin-Orowan对Griffith概念的推广
3.3 Barenblatt内聚区模型
3.3.1 Barenblatt裂纹的力学分析
3.3.2连续细缝概念的根本局限:Elliot裂纹
3.4 裂纹尖端处与路径无关的积分
3.5 能量平衡方法与内聚区方法的等效性
3.6 裂纹尖端屏蔽:R曲线或T曲线
3.6.1 平衡关系
3.6.2 稳定性条件
3.7 特殊的屏蔽构型:桥接界面和前端区
3.7.1 桥接界面
3.7.2 前端区
4 裂纹的失稳扩展:动态断裂
4.1 Mott对Griffith概念的推广
4.2 拉伸试样中的扩展裂纹
4.2.1 常力加载
4.2.2 常位移加载
4.2.3 极限速率
4.3 接近极限速率时的动态效应
4.3.1 极限速率的估算
4.3.2 裂纹分叉
4.4 动态加载
4.5 断裂粒子发射
5 裂纹扩展的化学过程:断裂动力学
5.1 0rowan对Grimth概念的推广:附着功
5.2 Rice对Griffittl概念的推广
5.3 裂纹尖端化学及屏蔽效应
5.4 裂纹扩展速率数据
5.5 动力学裂纹扩展模型
5.5.1 裂纹前缘处的反应动力学
5.5.2 由传输决定的动力学:激活的界面扩散
5.5.3 本征屏蔽区中的内摩擦
5.5.4 由传输决定的动力学:“稀薄”气体的自由分子流动
5.5.5 钝裂纹假设
5.6 裂纹扩展速率参数的评价
5.7 裂纹愈合一再扩展的门槛值与滞后性
6 断裂的原子理论
6.1 内聚强度模型
6.2 晶格模型与裂纹陷阱:本征键破裂
6.2.1 准-维链模型
6.2.2 点阵模型与Grimth条件
6.2.3 热激活裂纹扩展:动力学和弯结
6.3 计算机模拟模型
6.4 化学:集中在裂纹尖端处的反应
6.4.1 化学修饰的晶格模型:协同反应概念的引入
6.4.2 化学修饰的晶格模型与断裂力学
6.4.3 玻璃中的裂纹尖端反应
6.5 化学:表面力及亚稳裂纹界面状态
6.5.1 表面力的本质
6.5.2 脆性裂纹的次生互作用区
6.5.3 断裂力学分析
6.6 裂纹尖端塑性
6.6.1 理论强度模型
6.6.2 位错成核模型
6.7 脆性裂纹基本的原子尖锐性:透射电镜的直接观察
7 显微结构与韧性
7.1 裂纹前缘的几何扰动
7.1.1 穿晶断裂与沿晶断裂
7.1.2 两相材料中的断裂
7.1.3 断裂表面台阶
7.2 裂纹尖端屏蔽增韧:一般性理论
7.3 前端区屏蔽:位错云和微裂纹云
7.3.1 位错云
7.3.2 微裂纹云
7.4 前端区屏蔽:氧化锆中的相变
7.4.1 实验观察
7.4.2 断裂力学理论
7.5 裂纹面桥接导致的屏蔽:单相陶瓷
7.5.1 实验观察
7.5.2 断裂力学理论
7.6 陶瓷复合材料
7.6.1 纤维增强复合材料
7.6.2 延性弥散增韧
8 压痕断裂
8.1 接触场中的裂纹扩展:钝压头和尖锐压头
8.1.1 接触应力场
8.1.2 钝压头
8.1.3 尖锐压头
8.2 作为可控缺陷的压痕裂纹:惰性强度、韧性以及T曲线
8.2.1 惰性强度
8.2.2 韧性
8.2.3 韧性曲线
8.3 作为可控缺陷的压痕裂纹:与时间有关的强度及疲劳
8.3.1 与时间有关的强度
8.3.2 疲劳
8.4 亚门槛值压痕:裂纹起始
8.4.1 Hertz锥形裂纹
8.4.2 径向裂纹
8.4.3 压痕门槛值作为评价脆性的一个指标
8.5 亚门槛值压痕:强度
8.6 压痕方法的一些特殊应用
8.6.1 尖锐裂纹与钝裂纹
8.6.2 表面应力评价
8.6.3 基体-纤维滑动界面上的摩擦
8.7 接触损伤:强度衰减、冲蚀和磨损
8.7.1 强度衰减
8.7.2 冲蚀和磨损
8.8 表面力与接触附着
9 裂纹起始:缺陷
9.1 显微接触中的裂纹成核
9.1.1 显微接触缺陷
9.1.2 缺陷分布
9.2 位错塞积处的裂纹成核
9.3 化学场、热场及辐射场导致的缺陷
9.3.1 化学诱发缺陷
9.3.2 热诱发缺陷
9.3.3 辐射诱发缺陷
9.4 陶瓷中的工艺缺陷
9.5 缺陷的稳定性:裂纹起始的尺寸效应
9.6 缺陷的稳定性:晶粒尺寸对强度的影响
10 强度及可靠性
10.1 强度与缺陷统计学
10.1.1 Weibull分布
10.1.2 保证试验
10.1.3 无损检测(NDE)
10.2 缺陷统计学与寿命
10.3 缺陷消除
10.3.1 光学玻璃纤维
10.3.2 无杂相的陶瓷
10.4 缺陷容限
10.4.1 具有韧性曲线材料的强度
10.4.2 设计方面的意义以及一些错误的观点
10.5 其他设计因素
参考文献与推荐读物
译者后记
索引
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的阅读体验与其说是“学习”,不如说是“沉浸”。作者似乎很懂得如何通过叙事来构建知识体系。他没有采用那种平铺直叙的罗列式讲解,而是设计了一条清晰的“问题—探索—解决”的逻辑线索。当你还在思考为什么一个看似均匀的材料会突然在某个点发生灾难性破坏时,下一页往往就以一种近乎侦探破案的笔触,引出了Griffith裂纹理论的精髓。我特别喜欢其中关于“无损检测”技术与断裂力学理论结合的部分。书中解释了超声波和射线检测技术是如何从物理原理上反演出材料内部的潜在缺陷尺寸和形状,进而预测其是否达到临界尺寸。这种跨学科的融合,使得原本孤立的力学计算和无损检测技术有机地结合起来,极大地拓宽了我的技术视野。唯一稍微觉得不足的是,关于高熵合金等新型材料的断裂行为讨论略显单薄,但考虑到全书的广度,这也可以理解。

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读完这本书,我对材料的“失效”有了一种全新的敬畏感。它教会我的,远不止是计算裂纹尖端的应力强度因子,更是理解材料在不同环境和载荷历史下的“记忆”能力。书中关于蠕变断裂的章节尤其引人深思,它将时间维度引入了静态的力学模型中,解释了为什么在远低于屈服强度的载荷下,材料依然会缓慢地、不可逆转地走向终结。作者在对比不同时间尺度(瞬时断裂、疲劳、蠕变)的失效机制时,用了一种非常诗意但又精确的语言,描绘了分子键的断裂与重组过程。这本书的排版和索引系统也做得非常出色,即便是查找某个特定的公式或图表,也能迅速定位。总而言之,它是一部将严谨的物理基础与实际的工程约束完美结合的典范之作,对于任何从事关键结构设计或材料评估的人来说,都是一本值得反复研读的宝藏。

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这是一本在结构安全设计领域极具分量的参考书。它的结构安排非常符合工程师的思维定式:从已知的不良状态(缺陷、裂纹)出发,反推其发生和扩展的机制,最终落脚于如何通过设计参数的优化来规避风险。书中对“应力奇异性”的讨论非常深刻,不仅停留在理论的数学描述,还通过三维有限元模拟的简化图示,直观地展示了尖锐角点和孔洞边缘的应力放大效应是如何在微观层面诱发初始裂纹的。更具启发性的是,它花了相当篇幅来讨论如何通过表面处理工艺——比如喷丸强化或激光熔覆——来有效改善材料表面的残余压应力层,从而提高构件的抗疲劳和抗脆断能力。这些工程化的解决方案,让这本书不仅仅停留在理论分析层面,而是真正成为了指导制造和维护的实用手册。那种对细节的执着和对工程严谨性的尊重,在字里行间都能感受得到。

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说实话,我买这本书最初是抱着碰运气的态度,因为这个领域的研究资料往往要么过于基础,要么就是太偏重于高端的数值模拟,很难找到一个恰好能衔接两者、适合工程实践的中间地带。这本书恰好填补了这个空白。它没有过度吹嘘那些前沿的、尚未成熟的计算方法,而是扎扎实实地聚焦于那些经过时间考验的、在实际工程设计中必须掌握的核心概念。比如,关于疲劳裂纹扩展速率的评估模型,书中不仅详细介绍了不同环境因子(温度、介质)对K值的影响,还特别强调了如何在高应力梯度区域进行保守的寿命预测。最让我感到惊喜的是它对“断裂韧度”这一关键参数的讨论,作者深入剖析了测试标准的细微差别,并对不同测试方法得出的结果差异进行了深入的探讨,这对于我们进行跨标准材料评估时,提供了非常宝贵的参考视角。我个人认为,对于一名需要快速上手解决实际断裂问题的工程师而言,这本书的实用价值远超一般的学术专著。

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这本书的封面设计着实吸引眼球,那种冷峻的金属质感和复杂交错的裂纹图案,光是看着就让人联想到某种力量的极限与崩溃。我原本以为这会是一本晦涩难懂的教科书,里面塞满了公式和抽象的理论,但翻开目录后,我发现作者的叙述方式相当有条理。它似乎是从最基础的材料微观结构讲起,逐步深入到宏观尺度的载荷传递和失效模式。尤其让我印象深刻的是关于“韧性”与“脆性”材料行为对比的那一章,作者没有停留于简单的定义,而是通过大量的实例分析,比如高速冲击下不同材料的反应,生动地揭示了能量耗散机制的本质差异。书中穿插的一些历史案例,比如早期高层建筑的倒塌事故分析,使得原本冰冷的力学原理瞬间有了温度和现实意义。阅读过程中,我感觉自己仿佛站在一位经验丰富的大师身边,他不仅在传授知识,更是在分享他对结构安全和材料命运的深刻洞察。这本书的图表绘制非常精良,即便是最复杂的应力集中图,也能一眼看明白关键的受力点在哪里,极大地降低了理解难度。

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还好吧~感觉基本上是一个大综述,宏微观都涉及了

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关于脆性材料力学方面的专业书不多,这本算经典教材。强度和裂纹介绍的比较全面。

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关于脆性材料力学方面的专业书不多,这本算经典教材。强度和裂纹介绍的比较全面。

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关于脆性材料力学方面的专业书不多,这本算经典教材。强度和裂纹介绍的比较全面。

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这个结构内容好像只适合我翻翻参考,不是特别贴切目前的研究方向。

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