Macro-Micro Theory on Multifield Coupling Behavior of Heterogeneous Materials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Yang, Qing-Sheng

出品人:

页数:322

译者:

出版时间:

价格:$ 168.37

装帧:

isbn号码:9783540782582

丛书系列:

图书标签:

材料学
多尺度理论
多场耦合
非均质材料
力学
材料科学
数值模拟
本构模型
损伤力学
复合材料
界面效应

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具体描述

Macro-Micro Theory on Multifield Coupling Behavior of Heterogeneous Materials discusses high performance structures using macro-micro theories and a micromechanics approach. The monograph is intended for specialists in materials science and applied mechanics. Qing-Hua Qin is a professor at The Australian National University, Canberra, and has been in the area of applied mechanics for more than two decades. Professor Qing-Sheng Yang at Beijing University of Technology focuses his research interests at composites micromechanics, structural analysis and multifield coupling behavior of polymers and biomaterials.

好的，这是一份关于《宏观-微观理论在多场耦合异质材料行为中的应用》的图书简介，内容将着重于该领域的重要性和相关技术，但不会涉及您提到的具体书名内容。 --- 书籍主题：多场耦合作用下复杂材料行为的深入探究与理论构建内容概述本书旨在深入探讨材料科学、工程力学以及物理学交叉领域中的一个核心挑战：如何理解和预测在多个物理场（如热、力、电、磁、化学等）相互作用下，异质材料所表现出的复杂、非线性行为。随着现代工程对材料性能要求的日益苛刻，从微观结构到宏观响应的完整耦合机制理解，已成为先进材料设计和可靠性评估的关键瓶颈。本书将聚焦于构建和应用多尺度、多物理场耦合的理论框架，以揭示材料内部从原子、晶体结构尺度到结构部件宏观尺度的信息传递与反馈机制。核心理论框架与方法论本书的理论基础建立在对传统单场力学分析的超越之上。我们认识到，在实际应用场景中，材料的失效、形变、性能退化往往是多种场相互作用的共同结果。 1. 多尺度建模的挑战与机遇：材料的宏观性能是其微观结构特征的体现。本书详细阐述了如何通过多尺度方法，将微观尺度的本构关系（如晶体塑性、界面扩散、相变动力学）有效地传递到介观尺度（如晶粒、纤维、孔隙结构），并最终整合到宏观有限元分析中。重点讨论了不同尺度间信息传递的等效性、尺度效应的处理以及跨尺度信息的有效降维技术。 2. 耦合机理的数学描述：构建精确的耦合本构关系是核心。本书系统梳理了热-力耦合、电-力耦合、以及涉及化学势和扩散过程的耦合方程组。特别关注了在极端载荷或温度梯度下，材料内部应力、应变、温度场、电位移场等变量之间的非线性相互作用。这包括对粘弹性、粘塑性行为中温度依赖性的精确刻画，以及压电、热电效应在结构响应中的反馈作用。 3. 异质性与界面效应的考量： “异质材料”的特征在于其内部微观结构的不均匀性，这包括不同相的分布、晶界的特性以及孔隙或裂纹的存在。本书深入分析了界面或相界作为能量耗散和信息交换关键区域的作用。通过引入界面本构模型（如内聚力模型、薄层接触模型），研究了界面滑移、脱粘和界面强化对整体材料性能的影响。对于复合材料和梯度材料，重点讨论了界面处的应力奇异性和场梯度效应。关键应用领域与技术分析本书的内容广泛映射到当前高技术领域的需求，提供了解决实际工程问题的工具箱。 1. 先进功能材料的行为预测：在智能材料和功能复合材料领域，电活性聚合物、形状记忆合金、以及压电陶瓷的性能高度依赖于电场与机械场的精确耦合。本书提供了分析这些材料在复杂电-力作用下，如弯曲、扭转和传感响应的详细模型和案例研究。 2. 极端环境下的材料可靠性：在高超声速飞行器、核能反应堆和深空探测器等应用中，材料长期暴露于高温、高辐照或高应力循环中。本书侧重于热-力-辐射耦合对材料蠕变、疲劳和脆化的影响。讨论了如何利用耦合模型来评估材料在长期服役过程中的性能衰减。 3. 增材制造与结构损伤演化：增材制造（3D打印）技术制造的材料，其内部组织（如晶粒尺寸、残余应力分布、孔隙率）与传统制造方法存在显著差异。本书探讨了制造过程中热-应力耦合如何诱导残余应力和微结构演变，并进一步分析了这些内部缺陷如何成为耦合损伤和裂纹萌生的起点。内容涵盖了损伤演化理论（如内聚力模型、相场模型）在多场耦合背景下的应用。 4. 界面现象与传输过程：对于涉及流体、固体或电解质的系统，如电池电极、燃料电池隔膜或多孔介质中的污染物迁移，本书强调了电化学势驱动的扩散过程与机械变形之间的耦合。分析了孔隙结构和材料渗透性对场传输效率的影响，以及应力对扩散系数和反应速率的反作用。结论与展望理解和精确预测多场耦合异质材料的行为，是实现材料性能最优化设计的基石。本书旨在为研究人员和工程师提供一个坚实的理论框架和实用的分析工具，以应对从材料设计、制造到服役评估中的复杂挑战。未来的研究方向将是如何进一步简化跨尺度模拟的计算成本，以及如何将机器学习和数据驱动的方法融入到非传统耦合本构模型的构建中，以期在更广阔的参数空间内实现对材料行为的精准预测。