Fracture Mechanics of Concrete pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Shah, S. P./ Swartz, Stuart E./ Ouyang, Chengsheng

出品人:

页数:588

译者:

出版时间:1995-9

价格:1701.00元

装帧:

isbn号码:9780471303114

丛书系列:

图书标签:

混凝土
断裂力学
材料力学
结构工程
土木工程
耐久性
损伤力学
应力强度因子
混凝土结构
裂缝扩展

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具体描述

FRACTURE MECHANICS OF CONCRETE AND ROCK This book offers engineers a unique opportunity to learn, from internationally recognized leaders in their field, about the latest theoretical advances in fracture mechanics in concrete, reinforced concrete structures, and rock. At the same time, it functions as a superb, graduate-level introduction to fracture mechanics concepts and analytical techniques. Reviews, in depth, the basic theory behind fracture mechanics Covers the application of fracture mechanics to compression failure, creep, fatigue, torsion, and other advanced topics Extremely well researched, applies experimental evidence of damage to a wide range of design cases Supplies all relevant formulas for stress intensity Covers state-of-the-art linear elastic fracture mechanics (LEFM) techniques for analyzing deformations and cracking Describes nonlinear fracture mechanics (NLFM) and the latest RILEM modeling techniques for testing nonlinear quasi-brittle materials And much more Over the past few years, researchers employing techniques borrowed from fracture mechanics have made many groundbreaking discoveries concerning the causes and effects of cracking, damage, and fractures of plain and reinforced concrete structures and rock. This, in turn, has resulted in the further development and refinement of fracture mechanics concepts and tools. Yet, despite the field's growth and the growing conviction that fracture mechanics is indispensable to an understanding of material and structural failure, there continues to be a surprising shortage of textbooks and professional references on the subject. Written by two of the foremost names in the field, Fracture Mechanics of Concrete fills that gap. The most comprehensive book ever written on the subject, it consolidates the latest theoretical research from around the world in a single reference that can be used by students and professionals alike. Fracture Mechanics of Concrete is divided into two sections. In the first, the authors lay the necessary groundwork with an in-depth review of fundamental principles. In the second section, the authors vividly demonstrate how fracture mechanics has been successfully applied to failures occurring in a wide array of design cases. Key topics covered in these sections include: State-of-the-art linear elastic fracture mechanics (LEFM) techniques for analyzing deformations and cracking Nonlinear fracture mechanics (NLFM) and the latest RILEM modeling techniques for testing nonlinear quasi-brittle materials The use of R-Curves to describe cracking and fracture in quasi-brittle materials The application of fracture mechanics to compression failure, creep, fatigue, torsion, and other advanced topics The most timely, comprehensive, and authoritative book on the subject currently available, Fracture Mechanics of Concrete is both a complete instructional tool for academics and students in structural and geotechnical engineering courses, and an indispensable working resource for practicing engineers.

工程材料的微观与宏观行为：结构可靠性的前沿探索导言：挑战传统，迈向韧性结构设计在当代土木工程、结构工程以及先进材料科学领域，对结构可靠性、耐久性以及极端荷载响应的理解已达到前所未有的高度。传统的材料力学和结构分析方法，往往依赖于理想化模型和宏观力学假设，这在面对复杂服役环境下的非线性破坏现象时，显得力不从心。特别是对于那些在长期服役中会经历老化、疲劳、蠕变以及复杂的应力梯度场作用的结构体系，如高性能钢材、复合材料、特种合金以及新兴的纳米结构材料，其失效机制往往根植于材料内部的微观结构演变和多尺度耦合效应。本书旨在提供一个全面的、跨学科的视角，深入剖析工程材料在各种载荷和环境下，从原子尺度、晶体结构、微裂纹萌生到宏观尺度结构破坏的全过程。我们聚焦于如何通过精细的材料表征技术和先进的计算模拟方法，建立起微观结构与宏观力学性能之间的可靠桥梁，从而指导下一代高性能、高可靠性工程结构的开发与设计。 --- 第一部分：材料本征性能与微结构表征本部分将系统回顾现代工程材料（如高强度钢、纤维增强聚合物、岩石基材料等）的基本力学性能，并侧重于如何利用先进技术解析其内在的微观结构特征。 1.1 现代工程材料的微观结构基础探讨不同材料体系的微观结构特征，包括晶体缺陷（位错、空位）、晶界、相界、夹杂物分布的统计规律及其对塑性变形和断裂韧性的影响。重点分析材料的“非均匀性”如何转化为宏观力学响应的“滞后性”和“随机性”。 1.2 先进的无损与破坏性材料表征技术详述用于捕捉材料内部信息的关键实验技术。这包括高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）在原子尺度的成像、同步辐射X射线衍射（XRD）分析晶格应变和织构、扫描电子显微镜（SEM）结合背散射电子（BSE）成像分析微观断口形貌和相分布。此外，还将讨论声发射（AE）技术在实时监测材料内部损伤演化过程中的应用。 1.3 尺度效应与材料本构关系的建立阐释材料在不同观测尺度下的力学响应差异（尺度效应）。重点讨论如何从微观层面的材料行为出发，推导出适用于工程分析的本构关系（Constitutive Relations），例如考虑应变梯度效应的非局部模型，或描述粘塑性行为的速率依赖性本构方程。 --- 第二部分：复杂载荷下的损伤演化与渐进失效分析本部分将超越传统的线性弹性假设，专注于材料在复杂应力状态和动态荷载作用下，如何从微小的初始缺陷发展为可观测的结构损伤，并最终导致整体失效。 2.1 疲劳损伤的累积与寿命预测深入研究材料在循环荷载下的疲劳行为。内容涵盖：高周疲劳（HCF）中基于S-N曲线和Basquin关系的分析，低周疲劳（LCF）中基于塑性应变范围的Coffin-Manson关系的应用。特别关注疲劳裂纹萌生（Micro-crack Nucleation）的机制，以及如何利用Paris-Erdogan等率方程描述裂纹扩展速率，并结合损伤容限法进行寿命评估。 2.2 蠕变与高温力学行为针对服役于高温环境的结构件（如燃气轮机叶片、核反应堆组件），详细分析时间依赖性的蠕变变形机理。探讨蠕变断裂（Creep Rupture）——包括扩散控制的空洞（Void）形成和连接过程——以及如何将这些微观机制融入到长寿命结构的可靠性预测模型中。 2.3 冲击与高速加载下的动态响应研究材料在极短时间尺度内遭受的冲击载荷响应。内容涉及材料的应变率敏感性（Strain Rate Sensitivity）模型，如Johnson-Cook模型或Perzyna模型。重点分析在高速撞击或爆炸载荷下，材料内部的应力波传播、Adiabatic Shear Band（绝热剪切带）的形成与演化，及其对结构耗能和破坏模式的决定性影响。 --- 第三部分：先进数值模拟与多尺度建模技术实现对复杂结构失效过程的精确预测，离不开强大的计算工具。本部分将聚焦于模拟材料破坏行为的前沿数值方法。 3.1 离散数值方法模拟材料断裂过程系统介绍用于模拟裂纹扩展和材料碎裂的离散方法。详述离散元方法（DEM）在模拟颗粒材料（如土体、混凝土）的堆积和破碎过程中的优势。同时，探讨扩展有限元方法（XFEM）在无需重新划分网格的情况下捕捉裂纹路径的机制，以及无网格方法（Meshless Methods）在处理大变形和材料分离问题中的潜力。 3.2 损伤力学与内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）详细阐述基于能量释放率的内聚力模型（CZM）。解释如何通过定义载荷分离（Traction-Separation）曲线来描述界面或体材料内部损伤的形成和扩展，该模型是连接连续介质力学和实际断裂行为的关键桥梁，广泛应用于层合复合材料的界面脱粘和材料的韧性断裂模拟。 3.3 多尺度耦合与计算框架介绍如何构建跨尺度的计算框架，实现从原子/分子尺度（如分子动力学MD）的相互作用力计算，到微米尺度（如晶体塑性CP/FEM）的晶体滑移模拟，最终到宏观结构尺度（如传统FEM）的整体响应预测。重点讨论信息传递的策略（如均一化方法或微结构驱动的本构关系输入），以实现对真实结构服役性能的综合评估。 --- 第四部分：结构尺度的可靠性评估与韧性设计本部分将回归到工程应用层面，探讨如何将对材料失效机理的深入理解转化为提高结构韧性和安全裕度的设计准则。 4.1 概率性评估与寿命不确定性管理鉴于材料性能和荷载的固有随机性，本部分强调概率和随机过程在结构可靠性分析中的应用。介绍随机有限元（S-FEM）方法，用于量化材料参数不确定性对结构安全性的影响，以及可靠性指标（Reliability Index）和一阶可靠性方法（FORM）在设计决策中的应用。 4.2 韧性设计原则与抗灾能力提升探讨如何通过材料选择和结构布置，增强结构在极端事件（如地震、爆炸）下的韧性（Resilience）。这包括设计允许一定程度损伤而不立即发生灾难性失效的结构体系，例如优化构件的延展性、确保关键承载路径的冗余性，以及利用先进的阻尼与隔震技术来控制能量耗散。 4.3 结构健康监测（SHM）与服役性能预测最后，讨论如何整合先进传感技术（如光纤光栅、压电传感器）与结构性能模型，构建实时、动态的结构健康监测系统。通过对比实时监测数据与预测模型（基于损伤演化理论）的结果，实现对现有结构剩余寿命的精确评估和维护决策的优化。 --- 结语本书为工程师、研究人员和高级学生提供了一套理解和预测工程材料复杂行为的工具箱。通过结合微观物理洞察、先进实验表征与前沿数值模拟技术，我们不仅能更好地解释现有结构的失效，更能设计出更安全、更持久、更具韧性的下一代基础设施和关键工程部件。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

从装帧和排版来看，这本书的编辑质量显然是顶级的，这在专业技术书籍中并不多见。纸张的选择使得长时间阅读眼睛也不会感到过分疲劳，图表的清晰度和分辨率都达到了教科书级别的标准。更值得称道的是，作者在处理复杂的力学图示时，总是能够用最简洁明了的方式呈现关键的物理图像，避免了视觉上的混乱。虽然内容深奥，但通过精心的布局和合理的章节过渡，读起来的流畅度远超预期。我特别喜欢在关键理论点旁边附带的“思考题”或“案例启示”，它们像路标一样，指引着读者去主动思考该理论在实际工程挑战中的应用边界和局限性。这本厚重的著作，与其说是一本手册，不如说是一位经验丰富的大师在你耳边低语，耐心地为你拆解那些最棘手的结构难题。它传递出一种严肃的治学态度，让人肃然起敬。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，简直就像是进行了一场高强度的智力攀登，每攻克一个章节，都伴随着巨大的成就感。我必须承认，有些章节的推导过程极其考验耐心和专注力，它没有采用那种为了简化教学而牺牲严谨性的做法，而是坚持了工程科学应有的精确性。尤其是在处理非线性断裂行为和钢筋-混凝土界面脱粘问题时，作者对本构关系的选择和参数的敏感性分析，展现了极高的专业水准。我注意到，作者引用了大量近年的前沿研究，将经典理论与最新的计算模拟成果进行了有机的融合，这使得全书的知识结构非常饱满和前沿。对于希望将现有规范理论提升到更深层次理解的结构设计者来说，这本书提供了坚实的理论后盾，让你不再满足于“照章办事”，而是能真正理解“为什么是这样”。它强迫你跳出舒适区，去直面混凝土这种“脏脆”材料固有的复杂性，这本身就是一种极好的学术训练。

评分☆☆☆☆☆

这本书真正让我感到“物超所值”的地方，在于它对材料行为的“情境化”描述。它没有将混凝土视为一个简单的均质弹性体，而是深入探讨了在温度变化、侵蚀环境以及长期荷载作用下，材料内部微裂缝网络如何演化、如何相互作用，并最终导致整体结构性能的退化。书中对“尺寸效应”的讨论尤为精辟，它巧妙地连接了试验室尺度和实际工程构件的差异，这对于进行结构安全评估的工程师来说，是至关重要的认知升级。作者似乎非常清楚，工程实践中最大的风险往往来源于对材料复杂性的低估。因此，全书的论述都带着一种对不确定性的敬畏，不断提醒读者，力学模型只是现实的简化，真正的挑战在于如何用这些模型去应对充满变数的真实世界。这种务实且深刻的视角，使得这本书超越了单纯的学术探讨，更像是一部关于结构可靠性的哲学思辨录。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的学术门槛相当高，对于那些刚接触结构工程或材料科学的本科生来说，可能需要辅以其他更基础的参考资料才能完全消化。然而，对于研究生、科研人员，或是那些在结构设计和评估中遇到瓶颈的资深工程师而言，它就是一座知识的宝库。它清晰地勾勒出了当前断裂力学在土木工程领域应用的版图，同时也毫不避讳地指出了现有理论框架的不足之处，并为未来的研究方向提供了富有洞察力的展望。我个人认为，这本书最大的贡献在于提供了一个统一的、基于物理机制的分析框架，使得不同尺度的裂缝问题能够在一个连贯的体系下被考察。读完后，我对混凝土的“韧性”和“脆性”之间的微妙平衡有了全新的、更加细致入微的认识。它不是一本让你快速获得答案的书，而是让你学会如何提出更深刻问题的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常引人注目，那种粗犷的质感和冷静的蓝色调，立刻就让人联想到结构和材料的内在力量。初翻目录时，我就被那种深入骨髓的理论深度所吸引，它不像市面上那些浅尝辄止的入门读物，而是直指混凝土材料科学的核心。作者似乎对材料失效的每一个微小环节都进行了细致入微的解剖，从宏观的应力分布到微观的裂纹萌生机制，逻辑链条异常清晰。我特别欣赏它在引入复杂数学模型时的那种循序渐进，即便是初次接触断裂力学的读者，也能凭借扎实的力学基础逐步理解那些偏微分方程的物理意义，而不是单纯地记忆公式。书中对试验方法的描述也极其详尽，各种先进的测试技术，比如数字图像相关（DIC）在混凝土裂缝扩展监测中的应用，被阐述得深入浅出，这对于一线研究人员和工程师来说，无疑是宝贵的实践指导。它不仅仅是理论的堆砌，更是一部引导你思考如何“预测”和“控制”结构寿命的实用指南。那种将理论与实际应用完美结合的叙事方式，让人在阅读过程中总能感受到一种强烈的求知欲和掌控感。

评分☆☆☆☆☆