High-Frequency Fatigue of Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Puskar, A.

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:

价格:$ 152.55

装帧:

isbn号码:9781898326588

丛书系列:

图书标签:

• 高周疲劳
• 材料疲劳
• 疲劳寿命
• 疲劳强度
• 材料力学
• 断裂力学
• 金属材料
• 疲劳失效
• 应力寿命
• 损伤力学

疲劳损伤机理与寿命预测：先进材料的微观尺度探索 图书简介 本书聚焦于先进工程材料在复杂载荷条件下的疲劳行为、损伤演化机理及其寿命预测方法。内容深入探讨了从原子尺度缺陷形成到宏观结构失效的全过程，旨在为高性能结构设计和材料选择提供坚实的理论基础与实用的工程工具。本书尤其关注现代工程中日益重要的下一代合金、复合材料及增材制造金属的疲劳特性，结合前沿的计算模拟技术与先进表征手段，揭示材料在多尺度下的疲劳响应规律。 --- 第一章 疲劳损伤的基础理论与多尺度视角 本章系统回顾了经典疲劳理论的局限性，并引入了现代疲劳分析的多尺度框架。重点阐述了疲劳断裂的三个基本阶段：萌生、扩展和最终断裂。 1.1 经典疲劳理论的演进与局限性 从S-N曲线（应力-寿命）到应变寿命（$epsilon$-N）方法的理论基础梳理，分析了传统方法的适用边界，特别是在高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）区域的差异。讨论了基于断裂韧性的疲劳裂纹扩展模型（如Paris-Erdogan定律）如何处理预制缺陷情况。 1.2 疲劳过程的微观物理基础 详细介绍了疲劳裂纹萌生的核心机制，包括位错运动、滑移带的形成与交叉滑移。阐释了晶界、第二相粒子、夹杂物等微观结构特征如何作为疲劳源点（crack initiation sites）。引入了塑性应变积累与损伤度量的概念，强调局部塑性区对疲劳寿命的决定性作用。 1.3 多尺度耦合与损伤演化模型 探讨了如何通过计算模型（如有限元分析、晶体塑性模拟）将原子尺度的点缺陷演化与宏观构件的寿命预测联系起来。引入了基于能量释放率、应力强度因子以及应变梯度理论的疲劳损伤演化方程，特别是针对裂纹萌生前材料状态的描述。 第二章 先进材料的特有疲劳行为分析 本章深入剖析了三类对现代工程至关重要的先进材料在疲劳载荷下的独特响应机制。 2.1 高熵合金（HEAs）与镍基单晶合金的疲劳 针对具有复杂晶体结构的HEAs，分析了其固溶强化、高熵效应如何影响位错运动的复杂性，以及由此带来的疲劳抗性增强或降低的临界条件。对于镍基高温合金，侧重于其在高温和蠕变-疲劳耦合环境下的损伤模式，如氧化损伤、晶界滑移和微观气孔的形成。 2.2 复合材料与界面疲劳 研究了纤维增强复合材料（FRCs）在交变载荷下的疲劳失效路径。重点分析了纤维/基体界面处的应力集中、界面脱粘（debonding）的起始与扩展。讨论了不同铺层设计（Layup Design）如何影响疲劳损伤容限和剩余强度预测。 2.3 增材制造（AM）金属的疲劳特性 专注于选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）制备的金属部件（如Ti-6Al-4V和不锈钢）的疲劳问题。详述了增材制造特有的微观结构，如层状熔池边界、残余应力分布和未熔合缺陷（lack of fusion）对疲劳萌生的显著影响。提出了如何通过热处理或后加工来优化这些缺陷对疲劳寿命的负面效应。 第三章 复杂载荷与环境下的疲劳响应 本章关注实际工程环境中常见的复杂载荷类型，以及环境因素对材料疲劳寿命的叠加效应。 3.1 变幅载荷与随机载荷下的寿命评估 详细介绍了线性累积法则（如Miner法则）的修正与应用，特别是针对载荷顺序效应（Load Sequence Effects）的定量分析。引入了基于概率的随机过程模型，用于模拟飞机、风力发电机等结构所经历的不可预测的载荷谱。 3.2 腐蚀疲劳（Corrosion Fatigue）机理 从电化学和力学的耦合角度解释腐蚀疲劳。分析了环境腐蚀介质（如氯离子、氢环境）如何加速疲劳裂纹的萌生和扩展。探讨了应力场与电化学溶解速率之间的相互作用，以及钝化膜的破裂与再生在疲劳循环中的作用。 3.3 接触疲劳与滚动接触疲劳（RCF） 聚焦于轴承、齿轮等滚动接触部件的表面损伤。分析了接触应力下的亚表面塑性变形、微裂纹的亚表面萌生以及它们如何向上扩展形成剥落（spalling）。介绍了基于接触应力幅值和循环次数的寿命预测模型。 第四章 疲劳寿命的先进预测与无损评估技术 本章侧重于现代工程实践中用于指导材料选择、结构设计和在役结构健康监测（SHM）的关键技术。 4.1 基于物理的寿命预测模型 对比了基于断裂力学、基于塑性损伤和基于微结构演化的寿命预测模型。重点介绍了连续损伤力学（CDM）在模拟材料疲劳退化和不可逆热力学过程中的应用，以及如何将疲劳裂纹扩展与剩余寿命预测相结合。 4.2 疲劳裂纹扩展的数值模拟 详述了使用有限元方法（FEM）追踪裂纹扩展的数值技术，包括XFEM（扩展有限元法）和VCCT（虚拟结点内聚力模型）。讨论了如何精确处理裂纹尖端的应力奇异性，并确保模拟结果的网格无关性。 4.3 无损检测（NDT）与疲劳状态监测 介绍了超声波（如相控阵）、声发射（AE）和热成像技术在早期疲劳缺陷检测中的应用。特别强调了如何将NDT获得的裂纹尺寸信息（如初始裂纹长度）作为输入参数，直接代入疲劳寿命预测模型，实现对在役结构的精确剩余寿命评估。 第五章 疲劳设计的工程实践与安全裕度确定 本章将理论与工程应用相结合，探讨如何将疲劳知识转化为可靠的结构设计规范。 5.1 设计规范与安全系数的确定 分析了不同行业（航空、汽车、能源）疲劳设计规范（如FAA, ASME）的核心哲学，包括许用应力法、容许裂纹尺寸法和损伤容限设计（Damage Tolerance Design）。讨论了如何根据载荷谱的特性和失效概率要求，确定合理的安全裕度。 5.2 缺陷敏感性分析与关键结构部件的优化 通过案例研究，演示了如何识别结构中的应力集中区域（如孔边、焊缝角部），并进行高周疲劳寿命的强化分析。探讨了表面工程技术（如喷丸强化、滚压强化）如何通过引入表面残余压应力来有效提高结构的疲劳寿命。 5.3 可靠性与风险评估 引入可靠性工程的概念，讨论疲劳寿命的随机性，并使用Weibull分布或对数正态分布对寿命数据进行统计处理。最后，概述了如何结合风险评估矩阵，对不同疲劳失效模式的后果进行排序和管理。 --- 本书特点： 本书结构严谨，理论深度与工程实用性兼顾。它不仅涵盖了材料科学的核心疲劳原理，更紧密追踪了增材制造、高熵合金等新兴领域的最新挑战。目标读者为材料科学家、机械工程师、航空航天工程师以及从事结构健康监测和可靠性分析的研究人员和高级技术人员。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来形容这本书对我的影响，那便是“范式转换”。在阅读之前，我对高周疲劳的理解更多停留在S-N曲线的层面，是一种基于经验统计的预测工具。然而，这本书仿佛推倒了旧的认知模型，引入了基于损伤累积和能量耗散的全新视角。作者对疲劳断裂韧性的演化过程，特别是对于低周和高周疲劳交界区域的过渡行为的讨论，令人耳目一新。书中对疲劳损伤的量化描述，不再仅仅依赖于应力幅值，而是引入了更精细化的能量密度参数。这种从宏观现象到微观能量转移的视角转变，极大地拓宽了我对材料失效本质的认识。对于希望从事前沿疲劳研究，或者致力于开发下一代高可靠性结构材料的科研人员来说，这本书提供了必要的、超越传统教科书的理论工具和思考方向，是值得反复研读的案头经典。

评分☆☆☆☆☆

老实说，这本书的阅读体验并非一帆风顺，它更像是一场对思维耐力的考验。作者的叙事风格非常“学者化”，句式结构复杂，逻辑推演绵密，对于习惯了快餐式知识获取的读者来说，需要投入极大的专注力。它大量引用了晦涩难懂的数学模型和张量分析，尤其是在讨论多轴疲劳和应力集中效应时，几乎达到了专业数学物理的深度。我必须承认，在某些章节，我不得不停下来，查阅微分几何和弹性理论的相关知识，才能跟上作者的思路。然而，正是这种毫不妥协的深度，使得这本书区别于市面上那些浮于表面的综述性文献。它不是一本用来“翻阅”的书，而是一本需要“啃食”的专著。当你最终攻克一个复杂的数学推导，并理解了某个关键方程是如何从基本公设中涌现出来时，那种智力上的满足感是无与伦比的，它真正塑造了你解决复杂工程问题的底层思维结构。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象，是它对“环境效应”在疲劳过程中的集成化处理。疲劳问题从来都不是在真空中发生的，而是在腐蚀、温度、载荷频率交织的复杂环境中进行。此书的独到之处在于，它将腐蚀疲劳（Corrosion Fatigue）和高温疲劳（Thermal Fatigue）作为核心章节进行深入探讨，而非简单地作为附录提及。作者巧妙地将电化学动力学与材料的应力反应耦合起来，构建了一个多场耦合的分析框架。特别是对于那些在海洋环境或高温燃气轮机中服役的构件，书中所提供的建模方法和失效分析案例极具指导价值。它打破了传统疲劳分析中将环境因素“黑箱化”的倾向，而是将其视为驱动疲劳损伤的积极变量。这种跨学科的整合能力，体现了作者对现代材料工程挑战的深刻把握，也使得这本书在材料科学的广阔领域中占据了一个独特的、难以替代的位置。

评分☆☆☆☆☆

这本关于材料高周疲劳的著作，从一开始就展现出一种严谨而全面的学术风范。作者似乎对材料科学的根基有着深刻的理解，对于疲劳现象的微观机制探讨得极为透彻。我特别欣赏它对裂纹萌生和扩展过程中晶体结构、微观缺陷如何相互作用的阐述。书中没有止步于现象的描述，而是深入到断裂力学和塑性形变理论的交汇点，力图构建一个能够预测材料在周期性应力作用下寿命的坚实理论框架。对于那些希望从基础原理层面理解疲劳问题的工程师和研究生来说，这本书无疑提供了一个极佳的起点。它要求读者具备一定的材料力学和物理学背景，但回报是丰厚的——你将不再仅仅是应用经验公式，而是能真正理解这些公式背后的物理意义。书中大量的图表和示意图，清晰地描绘了复杂的微观形貌变化，有效地弥合了理论抽象与实验观察之间的鸿沟。阅读过程像是在攀登一座知识的阶梯，每一步都踏实有力，最终到达一个可以俯瞰整个疲劳研究领域的制高点。

评分☆☆☆☆☆

我初次翻开这本书时，被它那股扑面而来的、近乎偏执的实验数据驱动的严谨性所震撼。这本书的价值，绝不仅仅在于理论的推演，更在于其对实际工程应用场景的深刻洞察。它似乎汇集了数十年来在航空航天、能源动力等高风险领域积累的宝贵经验。书中对不同类型材料——从高强钢到先进复合材料——在高周疲劳载荷下的响应曲线进行了详尽的对比分析，并清晰地指出了不同标准（如ASTM、ISO）在测试方法和数据解读上的细微差异。这种对细节的关注，对于一线结构设计者而言是救命稻草。它不仅仅告诉你“会坏”，更告诉你“在什么条件下，以何种模式，按多快的速率坏”，这才是工程实践中最宝贵的信息。很多教科书在涉及具体应用时会变得含糊其辞，但此书却反其道而行之，用大量详实的数据案例，把枯燥的疲劳寿命曲线变得鲜活而具有警示意义。读完后，我对如何进行疲劳寿命评估和安全系数的确定，有了脱胎换骨的认识。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆