Advances in Applied Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Giessen, Erik Van Der (EDT)/ Aref, H. (EDT)

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2009-10

价格:$ 230.52

装帧:

isbn号码:9780123748133

丛书系列:

图书标签:

• 力学
• 应用力学
• 固体力学
• 流体力学
• 材料力学
• 工程力学
• 机械工程
• 结构力学
• 数值方法
• 数学模型

《材料强度与失效机理研究进展》 概述 《材料强度与失效机理研究进展》是一部深入探讨材料在各种载荷和环境条件下行为的学术专著。本书聚焦于材料的力学性能、微观结构与其宏观表现之间的复杂联系，旨在为材料科学家、工程师以及相关领域的研究人员提供一个全面而深入的视角。全书围绕材料的强度极限、失效模式的形成与演化、以及如何通过设计和处理来提高材料的可靠性和使用寿命等核心问题展开，涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛内容。本书不仅梳理了材料强度研究的经典理论和方法，更着重介绍了近年来在纳米材料、智能材料、生物材料以及极端环境材料等领域取得的突破性进展。 核心内容与章节划分 本书由多个专题章节组成，每个章节都由该领域的顶尖专家撰写，确保了内容的深度、广度和前沿性。 第一部分：材料强度基础理论与先进表征 第一章：连续介质力学在材料强度分析中的新进展 本章回顾了连续介质力学的基本概念，并着重探讨了其在分析复杂应力状态、非线性材料行为以及宏微观耦合效应方面的最新发展。重点介绍了基于晶体塑性、位错动力学和断裂力学的多尺度建模方法，以及如何将数值模拟技术（如有限元法、离散元法）与实验测量相结合，以更精确地预测材料在极端载荷下的响应。本章还将讨论连续介质力学在理解和模拟材料微观结构演变，如相变、晶粒生长等对宏观强度的影响。 第二章：微观结构与宏观强度之间的关联：从原子尺度到工程尺度 本章深入探讨了材料的微观结构特征，如晶界、晶粒尺寸、缺陷（位错、空位、夹杂物）以及相分布，如何直接影响其宏观力学性能，包括屈服强度、断裂韧性、疲劳寿命等。章节重点介绍先进的材料表征技术，例如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、同步辐射成像技术以及原子探针断层扫描（APT）等，如何用于精细刻画材料的微观形貌、缺陷分布和化学成分，从而揭示微观结构与宏观性能的内在联系。同时，本章也讨论了如何利用这些信息来指导材料设计和工艺优化，以获得理想的力学性能。 第三章：先进的材料强度与失效性能测试方法 本章介绍了用于评估材料强度和失效行为的最新测试技术和设备。这包括但不限于：高温拉伸试验、低温冲击试验、疲劳试验（低周疲劳、高周疲劳、超高周疲劳）、断裂韧性测试（KIC、JIC）、蠕变试验、应力腐蚀开裂试验、以及用于模拟复杂载荷路径的先进试验设备。章节特别强调了原位（in-situ）力学测试技术，例如在电子显微镜或同步辐射装置中进行的力学加载，以及微机电系统（MEMS）测试技术，这些技术能够实时观察材料在加载过程中的微观变形和损伤机制，为理论建模和失效分析提供宝贵的实验依据。 第二部分：材料失效机理与预测 第四章：断裂力学理论及其在工程应用中的进展 本章系统回顾了经典断裂力学理论，包括线弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学（EPFM）的基本原理，如应力强度因子（K）、J积分、CTOD等。在此基础上，本章着重介绍断裂力学在评估和预测材料以及结构在静态和动态载荷下的断裂行为方面的最新发展。内容涵盖了损伤累积断裂力学（DAFM）、裂纹扩展的统计模型、以及断裂韧性各向异性等复杂断裂现象的分析。同时，本章还将讨论如何将数值模拟技术与断裂力学相结合，用于复杂结构的断裂风险评估和寿命预测。 第五章：疲劳失效机理与寿命预测的最新研究 本章深入探讨了材料在循环载荷作用下的疲劳失效机制。内容包括：裂纹萌生和扩展的微观机制，如表面形貌、夹杂物、晶界等对疲劳起裂的影响；低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的差异性；以及在超高周疲劳（VHCF）范围内，材料行为的特殊性。本章还详细介绍了各种疲劳寿命预测模型，从经典的S-N曲线和Miner法则，到基于应变（E-N）的方法，再到基于断裂力学的裂纹扩展寿命预测模型。重点关注了引入微观结构参数和环境因素（如腐蚀、温度）对疲劳行为影响的先进模型。 第六章：损伤力学与可靠性评估 本章介绍了损伤力学（Damage Mechanics）的概念及其在材料性能退化和失效预测中的应用。损伤被定义为材料微观结构在力学作用下产生的不可逆变化，如微裂纹的形成、位错运动、相变等。本章将阐述如何通过引入损伤变量来描述材料的宏观力学行为的演变，并构建损伤演化方程。在此基础上，本章还将探讨如何将损伤力学与概率论和统计学相结合，进行材料和结构的可靠性分析，包括可靠度指标的计算、失效概率的评估，以及基于概率的寿命预测。 第三部分：特定材料与应用领域的研究进展 第七章：纳米材料与微尺度力学的强度挑战 本章聚焦于纳米材料（如纳米颗粒、纳米线、纳米管、二维材料）在微尺度和纳米尺度下的力学行为。由于尺寸效应，纳米材料的力学性能通常与其宏观尺寸的材料显著不同。本章将讨论其强度增强机制，如表面效应、量子尺寸效应、以及在微纳尺度下位错运动的改变。同时，本章也将探讨在微纳器件制造和应用中，纳米材料的可靠性问题，包括微纳尺度的断裂、疲劳和蠕变。 第八章：智能材料与自愈合材料的力学响应 本章介绍了智能材料，如形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料等，及其在外部刺激（温度、电场、磁场、光）下的力学响应。重点关注这些材料在承受载荷时的性能表现，以及如何利用其智能特性来设计具有传感、驱动或阻尼功能的结构。本章还将深入探讨自愈合材料（Self-healing Materials）的力学概念，包括其损伤检测、损伤修复的微观机制，以及自愈合能力对材料整体强度和寿命的影响。 第九章：生物材料的力学性能与生物相容性 本章关注生物材料（如骨骼替代物、血管支架、药物递送载体）的力学设计及其与生物组织的相互作用。本章将讨论生物材料在体内所承受的复杂载荷环境，以及如何通过材料的力学匹配来优化其在生物体内的性能和使用寿命。同时，本章还将探讨生物材料的力学性能如何影响细胞的行为和组织的再生，以及如何通过材料的力学性能来调控生物反应。 第十章：极端环境下的材料强度与可靠性 本章探讨了材料在极端环境（如高温、低温、高压、腐蚀性介质、辐射环境）下的力学行为。针对不同极端环境，本章将分析其对材料微观结构和力学性能的影响，例如高温下的蠕变和氧化，低温下的脆性转变，高压下的相变和塑性流变，以及辐射损伤对材料强度的劣化。本章还将介绍针对极端环境设计的特种材料，以及评估和提升这些材料在极端条件下的可靠性的方法。 结论与展望 本书的最后部分将对当前材料强度与失效机理研究的现状进行总结，并展望未来的发展方向。这包括：多尺度模拟与实验数据的融合，人工智能与机器学习在材料设计和性能预测中的应用，新型功能材料的开发，以及对极端复杂环境下材料行为的更深入理解。本书旨在激发更多研究者投身于这一重要领域，为工程应用提供更坚实的理论和技术基础。 读者对象 本书适合材料科学与工程、机械工程、土木工程、航空航天工程、生物医学工程等相关专业的本科生、研究生、博士后研究人员，以及在工业界从事材料研发、产品设计、质量控制和失效分析的工程师和技术人员。

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