Mesoplasticity and Its Applications (Materials Research and Engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Wei Yang

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993-06

价格:USD 227.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387555423

丛书系列:

图书标签:

• Mesoplasticity
• Materials Science
• Materials Engineering
• Mechanical Behavior
• Deformation Mechanisms
• Plasticity
• Microstructure
• Materials Properties
• Engineering Materials
• Solid Mechanics

现代材料的塑性行为：探索新材料设计与工程应用 在当今瞬息万变的工程领域，材料科学的进步是推动技术革新的基石。从航空航天到生物医学，从能源储存到微电子器件，高性能材料的需求日益增长，而理解和预测材料的塑性行为，是实现这些高性能的关键。本书《现代材料的塑性行为：探索新材料设计与工程应用》并非仅仅是对现有理论的简单罗列，而是致力于深入剖析现代材料在复杂载荷和环境条件下展现出的非凡塑性能力，并以此为契机，引导读者探索全新的材料设计理念和前沿工程应用。 本书的写作初衷，在于弥合理论研究与工程实践之间的鸿沟。我们深知，许多前沿的塑性理论，尽管在学术界被广泛讨论，但在实际应用中却可能因理解的偏差、建模的复杂性或缺乏直观的指导而难以落地。因此，本书的目标是构建一个清晰、系统的框架，将抽象的塑性力学概念转化为实际的工程工具，帮助工程师、材料科学家以及相关领域的研究人员，能够更有效地利用材料的塑性特性，解决实际工程问题，并开发出更具创新性的产品。 第一篇：塑性理论的新视角与现代材料的特性 本篇将从基础出发，但着眼于现代材料的独特性。我们将回顾经典的塑性理论，如屈服准则、流动法则以及强化模型，但不会停留在对已知概念的重述。相反，我们将重点关注这些理论如何适用于具有复杂微观结构、多尺度特征以及特殊物理化学性质的现代材料。 第一章：超越经典：现代材料的塑性行为概述 我们将引入“现代材料”这一概念，涵盖高强度钢、钛合金、形状记忆合金、纳米材料、复合材料以及功能梯度材料等。这些材料往往表现出与传统金属材料截然不同的塑性响应，例如： 形变诱导相变（TRIP）与形变诱导马氏体（TRIP/TWIP）效应： 重点介绍奥氏体不锈钢等材料中，形变可以诱发马氏体相变，从而显著提高材料的强度和韧性。我们将深入探讨相变机制、影响因素以及如何通过成分设计和热处理来调控这一效应。 超塑性与微塑性： 探讨在特定温度和应变速率下，材料能够展现出数倍于其几何尺寸的伸长能力（超塑性），以及在微纳尺度下，材料的塑性行为可能与宏观尺度显著不同（微塑性）。这对于微器件制造和精密加工至关重要。 非线性硬化行为： 许多现代材料的应力-应变曲线表现出复杂的非线性硬化，这需要更精细的本构模型来描述。我们将介绍一些先进的硬化模型，如动态应变时效（DSA）、位错缠结模型等，并讨论它们在预测材料长期性能方面的应用。 多尺度塑性耦合： 现代材料通常具有复杂的微观结构，例如晶粒、晶界、第二相粒子、纤维等。这些微观尺度的特征对宏观塑性行为产生显著影响。我们将探讨如何通过多尺度建模方法，将微观塑性行为与宏观整体响应联系起来，实现更准确的预测。 第二章：先进的屈服与流动准则 经典的屈服准则，如冯·米塞斯准则和特雷斯卡准则，在描述各向同性材料时表现出色。然而，对于许多现代材料，例如纤维增强复合材料、具有织构的金属材料，其屈服行为呈现出显著的各向异性。 各向异性屈服准则： 我们将介绍Hill 48、Hill 90以及更现代的、能够考虑材料内部应力梯度和界面效应的屈服准则。重点关注如何根据材料的微观结构和形变历史来确定这些准则的参数。 基于能量的屈服模型： 探讨一些新兴的屈服模型，它们将屈服行为与材料的能量状态联系起来，更能反映材料在不同载荷路径下的真实响应。 流动法则的演化： 除了经典的关联流动法则，我们还将讨论非关联流动法则在描述某些材料（如土壤、粉末冶金材料）中的应用，以及在非比例加载下流动法则的复杂变化。 第三章：强化机制的深度解析 材料的强化机制是决定其塑性极限的关键。本书将深入探讨现代材料中常见的强化机制，并阐述其内在联系。 固溶强化、沉淀强化与晶界强化： 对这些经典强化机制在现代合金中的应用进行详细分析，例如在铝合金和镁合金中的应用。 位错动力学与形变强化： 深入研究位错在材料中的运动、产生、湮灭和缠结过程，并将其与宏观的应变硬化联系起来。我们将探讨诸如位错密度理论、克劳斯-西格尔定律等。 形变诱导相变与孪晶强化： 再次强调TRIP/TWIP效应在提高材料强度和韧性方面的作用，并分析其在不同材料体系中的具体表现。 纳米尺度强化： 针对纳米晶材料和含有纳米粒子增强体的复合材料，探讨其特殊的强化机制，例如Hall-Petch效应在极小晶粒尺寸下的失效，以及纳米颗粒对位错运动的阻碍作用。 第二篇：塑性行为的数值模拟与分析工具 理解塑性行为不仅需要理论，更需要强大的数值工具。本篇将聚焦于现代材料塑性行为的数值模拟方法，为读者提供切实可行的分析手段。 第四章：有限元方法在塑性分析中的应用 有限元方法（FEM）是分析复杂结构力学行为最常用的工具。我们将详细介绍FEM在塑性分析中的具体实施。 本构模型集成： 如何将前面章节介绍的先进本构模型有效地集成到FEM软件中，以准确描述材料的非线性响应。 时间积分方案： 探讨不同的时间积分方案（如前向欧拉法、向后欧拉法、Crank-Nicolson法）在处理材料塑性变形中的优劣，以及它们对计算精度和稳定性的影响。 网格划分与收敛性分析： 讨论在塑性分析中，网格划分策略（如自适应网格、局部网格加密）对结果精度的重要性，以及如何进行收敛性分析以确保计算结果的可靠性。 塑性变形的特征： 关注在FEM模型中如何识别和追踪材料的塑性变形区域，例如屈服面的演化、应变集中区的形成等。 第五章：多尺度建模与数值仿真 鉴于现代材料的复杂微观结构，多尺度建模对于准确预测其宏观塑性行为至关重要。 从微观到宏观的尺度映射： 介绍从原子尺度（如分子动力学）、介观尺度（如晶体塑性有限元法）到宏观尺度的数值模拟方法。 晶体塑性有限元法（CPFEM）： 详细阐述CPFEM如何基于晶体取向和晶界信息，预测多晶材料的宏观塑性响应，尤其适用于具有织构的金属材料。 介观尺度模拟： 探讨模拟单个晶粒、晶界或第二相粒子在塑性变形过程中的行为，并将其影响传递到宏观尺度。 耦合场模拟： 针对具有形变诱导电磁、热或化学效应的材料，介绍如何进行耦合场数值模拟，例如形状记忆合金在电场作用下的形变。 第六章：高级数值分析技术 除了基础的FEM和CPFEM，还有一些先进的数值技术可用于更深入地分析塑性行为。 损伤力学与断裂力学在塑性分析中的结合： 探讨如何将损伤模型和断裂模型与塑性模型相结合，以预测材料在塑性变形过程中的损伤累积和最终断裂，例如韧窝形成、裂纹萌生与扩展。 概率与不确定性分析： 考虑材料参数的不确定性（如屈服强度、硬化指数等）对塑性行为预测的影响，并介绍如何运用蒙特卡洛模拟等方法进行概率分析。 机器学习在材料塑性建模中的应用： 探讨如何利用机器学习算法，从实验数据或高精度模拟数据中学习材料的本构关系，加速材料模型的开发和优化。 第三篇：现代材料塑性行为的前沿工程应用 本篇将重点探讨本书所介绍的塑性理论和数值分析方法，如何应用于当前和未来的工程领域，为新材料的设计和应用提供指导。 第七章：航空航天领域的挑战与机遇 航空航天工业对材料的强度、韧性、疲劳寿命以及在极端载荷和温度下的性能有着极高的要求。 高性能铝合金与钛合金的塑性设计： 讨论如何利用先进的塑性模型来优化这些合金的成分和热处理工艺，以提高其在高温下的屈服强度和蠕变性能，以及在冲击载荷下的抗变形能力。 复合材料的塑性失效分析： 重点研究纤维增强复合材料在复杂应力状态下的界面失效、纤维断裂等问题，并介绍如何通过数值模拟来预测其安全使用寿命。 增材制造（3D打印）材料的塑性： 探讨3D打印过程中产生的特殊微观结构（如柱状晶、孔隙）对材料塑性行为的影响，以及如何通过工艺参数优化来获得高性能的打印部件。 第八章：能源与环境工程的塑性需求 能源与环境领域涉及高温、高压、腐蚀等严苛工况，材料的塑性行为对其安全运行和效率至关重要。 核能材料的形变与辐照效应： 分析核反应堆材料在高温、中子辐照以及应力协同作用下的塑性变化，例如辐照引起的肿胀、脆化等。 电池材料的循环性能： 探讨锂离子电池负极材料（如硅、石墨）在充放电过程中的体积膨胀与收缩引起的塑性变形和开裂，以及如何通过材料设计来提高循环寿命。 高温合金在燃气轮机中的应用： 深入研究镍基高温合金在高温、高应力下的蠕变、疲劳以及氧化腐蚀对塑性行为的影响。 第九章：生物医学与微纳器件的塑性设计 生物医学领域需要与人体组织相兼容且具有特定力学性能的材料，而微纳器件则对材料的精确加工和微观塑性行为提出了特殊要求。 生物医用合金的力学性能： 讨论钛合金、钴铬合金在植入体（如人工关节、骨板）中的长期服役过程中，如何抵抗体内流体环境的腐蚀，并承受反复的生物载荷。 形状记忆合金（SMA）的生物应用： 重点介绍SMA在支架、血管接驳器等医疗器械中的应用，以及其形变过程中表现出的超弹性与形状记忆效应。 微电子器件与MEMS的塑性： 分析微纳尺度下金属导线、硅基薄膜的塑性变形行为，例如在电迁移、热应力下的失效模式。 第十章：未来展望与开放性问题 本书的最后一章将对现代材料塑性行为的研究方向进行展望，并提出一些尚待解决的开放性问题。 智能材料的塑性调控： 探讨如何设计具有响应性的材料，其塑性行为能够被外部刺激（如电、磁、光、温度）主动调控，实现“活”的机械性能。 数据驱动的材料设计： 强调大数据、人工智能与仿真相结合，加速新型塑性材料的发现和优化过程。 可持续材料的塑性设计： 考虑在材料的整个生命周期内，如何通过优化塑性行为来提高材料的可回收性、降低能耗，实现绿色制造。 多物理场耦合下的塑性行为： 进一步探索材料在极端多物理场（如高温、高压、强电磁场、化学腐蚀）耦合作用下的复杂塑性响应，这是当前材料科学研究的难点和热点。 本书力求以严谨的科学态度，结合丰富的实例，为读者提供一个全面、深入的学习体验。我们相信，通过对现代材料塑性行为的深刻理解，将能有效地指导材料的设计、制造和应用，从而推动各个工程领域的持续进步。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆