Granular And Complex Materials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:T. Aste

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2007-10

价格:$ 137.00

装帧:

isbn号码:9789812771988

丛书系列:

图书标签:

颗粒材料
复杂材料
材料科学
流体力学
固体力学
数值模拟
离散元法
土力学
粉末冶金
材料力学

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具体描述

The science of complex materials continues to engage researchers from a vast range of disciplines, including physics, mathematics, computational science, and virtually all domains of engineering. This volume presents a unique multidisciplinary panorama of the current research in complex materials. The contributions explore an array of problems reflecting recent developments in four main areas: characterization and modeling of disordered packings, micromechanics and continuum theory; discrete element method; statistical mechanics. The common theme is the quest to unravel the connection between the microscopic and macroscopic properties of complex materials.

图书简介：《精细与复杂材料》书名：精细与复杂材料简介：本书深入探讨了当今材料科学领域中最为前沿和具有挑战性的两个核心主题：精细化结构材料（Granular Materials）与复杂功能材料（Complex Materials）。我们旨在提供一个全面的、多尺度的视角，解析这些材料的独特宏观行为如何源于其微观、介观尺度的结构、组成与相互作用。 --- 第一部分：精细化结构材料的力学、流动与存储本部分专注于颗粒集合体——从沙子、粉末到谷物、水泥——这些在工程、地质、食品加工等领域无处不在的材料。我们将揭示宏观尺度的工程问题，如“堵塞”和“拱起”，其根源在于颗粒间的接触几何、摩擦特性以及随机性的力量分布。章节概览： 1. 颗粒系统的基础：结构与表征颗粒几何学与堆积密度：探讨不同形状（球形、非球形、粘土片状）颗粒的随机密堆积（Random Close Packing, RCP）与松散堆积（Random Loose Packing, RLP）的结构演化。引入先进的X射线断层扫描（X-ray Tomography）技术对真实颗粒堆的内部结构进行无损重建与分析。接触网络分析：深入研究颗粒间的接触点数量、分布和力链（Force Chains）的形成机制。阐述如何通过离散元法（Discrete Element Method, DEM）模拟来揭示力链在加载和卸载过程中的动态重组如何决定材料的整体刚度与强度。表面与界面效应：详细论述范德华力、静电力、湿润性及颗粒间粘附力对低密度或湿润颗粒体系流动性的决定性影响。特别关注粉末的架桥与挂料现象。 2. 颗粒材料的本构行为与流变学剪胀性与密度变化：解释剪切应力如何导致颗粒系统体积的膨胀或收缩（剪胀性/剪缩性），这是区分颗粒材料与连续介质的关键特征。引入基于密度的本构模型（如基于局部应力状态的模型）。流动性与转移模型：分析散装颗粒在料仓、溜槽和传送带上的宏观流动模式。区分“固体般”的静止状态（如静止堆）与“流体般”的运动状态（如快速倾泻）。讨论粉末流化床（Fluidized Beds）的复杂气固相互作用。动态响应与冲击行为：探讨颗粒层在高速冲击下的能量耗散机制，这对于设计防撞材料和爆炸缓冲结构至关重要。 3. 颗粒材料的工程应用与尺度效应深入讨论岩土工程（地基稳定性、土压力）、制药（片剂压实与崩解）和冶金（烧结前粉末的成型）中的具体挑战与解决方案。强调从实验室尺度到工业尺度的放大效应（Scaling Laws）。 --- 第二部分：复杂功能材料的设计、响应与调控本部分将目光转向那些其性能不能简单通过组分线性叠加来预测的材料——复杂功能材料。这些材料的特征在于其内部结构具有高度的空间关联性、多重尺度耦合，或表现出非平衡态的动力学特性。章节概览： 4. 结构诱导的功能化：超材料与多孔介质结构色与光子晶体：探讨周期性或准周期性纳米结构如何调控光的传播，实现对电磁波的负折射率或完美吸收。聚焦于光子晶体和二维（2D）超材料的设计原理。声学与机械超材料：研究通过设计精细的内部几何单元（如亥姆霍兹共振器、拉梅晶格），实现对声波或弹性波的奇异操控，如负模量或拓扑保护的波传播。梯度与分级结构：分析在材料内部材料属性或结构特性沿特定方向平滑变化的材料（Functionally Graded Materials, FGM）如何有效减轻界面应力集中，提高疲劳寿命。 5. 多场耦合与自适应系统电活性与磁活性复合材料：深入分析智能高分子基体中嵌入压电或磁致伸缩颗粒的复合材料（如磁流变弹性体）。讨论如何通过外部电场或磁场实现材料模量、形状或渗透性的实时、可逆调控。相变与记忆效应：探讨形状记忆合金（SMA）和形状记忆聚合物（SMP）中的热力学驱动的微观相变（如马氏体转变）如何导致宏观上的可编程变形与应力弛豫。活性物质与软物质：引入非平衡热力学概念，研究受外部能量输入驱动的活性颗粒系统（如驱动胶体或细菌群落），它们表现出非牛顿、自驱动的集体行为。 6. 复杂材料的表征与计算建模前沿多尺度建模：介绍如何有效桥接不同尺度（从原子/分子尺度到连续介质尺度）的计算方法，如分子动力学（MD）与有限元法（FEM）的耦合。拓扑数据分析（TDA）在材料结构中的应用：探索利用拓扑不变量来量化复杂网络结构（如孔隙网络、晶界）中的连通性、环路和洞，以关联结构与渗透性或介电常数等宏观特性。 --- 本书面向高年级本科生、研究生以及从事材料科学、土木工程、机械工程、物理学和化学工程领域的研究人员。它不仅提供了对这些复杂系统内在物理机制的深刻理解，更强调了从原子尺度到工程尺度构建关联的必要性，指导读者如何通过精确的结构设计来“编程”材料的性能。本书将成为理解和驾驭下一代先进材料的关键参考。