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出版者:武汉理工大学出版社

作者:胡兴国

出品人:

页数:318

译者:

出版时间:2007-2

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787562925170

丛书系列:

图书标签:

• 结构力学
• 力学
• 结构分析
• 工程力学
• 弹性力学
• 结构设计
• 土木工程
• 桥梁工程
• 建筑工程
• 有限元分析

《工程材料学导论：从原子到宏观性能的全面解析》 图书简介 本书旨在为工程领域的学生、初级工程师以及希望深入了解材料科学与工程的专业人士提供一本内容详实、体系完整的入门级教材。不同于侧重于特定结构分析方法的书籍，《工程材料学导论》聚焦于材料本身的内在属性、组织结构、性能表现及其在实际工程应用中的选择与设计原则。 第一部分：材料科学基础与原子结构 本部分奠定了理解材料行为的微观基础。 第一章：材料科学与工程概览 我们将首先界定材料科学与工程的范畴，探讨材料在现代工程技术，如航空航天、生物医学、能源存储等领域的核心地位。介绍工程材料的五大主要分类（金属、陶瓷、聚合物、复合材料、功能材料），并阐述材料性能与组织结构之间的基本关联性原理。 第二章：晶体结构与缺陷 深入探讨固体材料的微观排列。详细介绍晶格点、晶胞、密堆积结构（如面心立方FCC、体心立方BCC、六方最密堆积HCP）的几何特征及其对材料力学性能的初步影响。重点剖析晶体缺陷的概念，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。特别强调位错理论在解释金属塑性变形机制中的关键作用，以及如何通过控制缺陷密度来调控材料性能。 第三章：原子键合与能带理论基础 考察原子间相互作用力的本质，分类讨论主要化学键合类型：离子键、共价键、金属键和范德华力。通过简化的能带理论模型，解释导体、半导体和绝缘体之间电学性质差异的根本原因，为后续功能材料的理解打下理论基础。 第二部分：材料的组织结构与演变 本部分着重于材料在热处理和加工过程中，其微观结构如何演化，以及如何通过这种演化来定制所需性能。 第四章：相变与热力学基础 介绍相图的基本绘制规则和解读方法，重点分析单组元和双组元（如Fe-C系统以外的简单二元合金）相图。阐述热力学驱动力（如吉布斯自由能）在相变过程中的作用。详细探讨扩散现象，包括菲克第一和第二定律，以及扩散在热处理和渗碳等过程中的重要性。 第五章：金属的微观结构与热处理 深入研究重要的金属系统，特别是钢铁材料。详述奥氏体、铁素体、贝氏体和马氏体的形成机制。系统介绍基础热处理工艺，包括退火、正火、淬火和回火，并精确关联不同热处理状态下的硬度、强度和韧性的变化。讨论固溶强化、晶界强化等强化机制。 第六章：陶瓷与聚合物的结构特征 针对非金属材料，分别阐述陶瓷材料（离子和共价键为主）的晶体结构、烧结过程及其导致的孔隙率对力学性能的影响。对于聚合物，详细介绍分子链结构（线性、支化、交联）、构象、分子量对粘弹性和玻璃化转变温度（Tg）的影响。 第三部分：工程材料的性能与测试 本部分是连接微观结构与宏观工程应用的桥梁，详细介绍关键的工程性能指标及相应的测试方法。 第七章：力学性能 I：弹性、塑性与断裂 系统阐述应力与应变的概念。详尽解析弹性变形的本构关系（杨氏模量、泊松比）。深入探讨金属的屈服、加工硬化现象，并引入流变应力概念。重点讲解材料的断裂力学基础，包括线弹性断裂力学（Griffith 理论、应力强度因子K）和弹塑性断裂（J 积分），分析疲劳、蠕变和应力腐蚀开裂的机制及评估方法。 第八章：力学性能 II：粘弹性与动态行为 专门针对聚合物、粘土和一些复合材料的特性，介绍粘弹性理论。解释蠕变和应力松弛现象。引入动态机械分析（DMA）等测试手段，用于量化材料在交变载荷下的能量耗散和粘弹性模量。 第九章：电学、热学与导学性能 讨论材料作为功能部件时的关键性能。全面分析导电性、介电常数和半导体掺杂的原理。介绍热导率、热膨胀系数在工程热载荷下的重要性。探讨磁性材料的基本分类（铁磁性、抗磁性、顺磁性）及其在电磁设备中的应用。 第十章：材料的腐蚀与防护 详细阐述金属在环境介质中发生电化学腐蚀的基本原理和类型（均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等）。分析影响腐蚀速率的因素。介绍常用的腐蚀防护技术，包括牺牲阳极保护、外加电流保护、涂层保护和缓蚀剂的应用。 第四部分：先进材料与工程应用 第十一章：复合材料的设计与制备 剖析复合材料的优势，重点介绍纤维增强材料（如碳纤维、玻璃纤维）和基体材料（金属、聚合物、陶瓷）的组合方式。阐述各向异性结构对性能的影响，并介绍先进的层合板理论基础，应用于高比强度结构件的设计。 第十二章：功能材料前沿 简要介绍快速发展的智能材料和功能材料领域，包括形状记忆合金（SMA）、压电材料、软磁复合材料以及先进的储能材料（如锂离子电池电极材料的结构要求）。 总结与展望 本书最后强调了材料选择的综合性与经济性考量，鼓励读者将微观结构知识应用于实际工程问题，并展望材料科学与工程在可持续发展和极端环境应用中的未来发展方向。全书配有大量清晰的图表、典型例题及思考题，以帮助读者巩固理论知识并培养解决实际工程问题的能力。

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我花了大量时间研究了其中关于结构稳定性分析的部分，这部分内容往往是许多教材的难点和弃读点。然而，这本书在这方面的处理堪称教科书级别的典范。作者似乎深知读者在面对“失稳”这种复杂现象时的困惑，所以他不仅详细介绍了欧拉公式的推导和适用范围，还非常详尽地列举了各种边界条件下柱子的临界荷载计算实例。最让我感到惊喜的是，它没有止步于理论计算，还专门辟了一个小节，讨论了实际工程中如何考虑材料的非线性、几何非线性和偶然的初始缺陷对稳定性的影响。这种兼顾理论的严谨性和工程的实用性的做法，让我感觉自己不仅仅是在学习一门学科，更是在学习如何成为一个合格的工程师。

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初次翻阅，我被书中对基本力学概念的阐述方式深深吸引住了。它并没有直接抛出那些晦涩难懂的数学模型，而是先用非常贴近实际工程案例的语言，去解释“为什么”需要这些理论。比如，讲解应力与应变关系时，作者引用了一个非常形象的桥梁构件受力场景，让我瞬间理解了这些参数在现实世界中的物理意义，而不是仅仅停留在符号的层面。这种“先知其意，后解其形”的叙述方式，极大地降低了初学者的入门门槛。更难能可贵的是，书中对一些经典理论的推导过程，细节处理得非常到位，每一个变量的引入、每一步积分的运用，都有清晰的文字注释，即便是隔了很久再看，也能迅速找回当时的思路，这对于自学或者复习的人来说，简直是福音。

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在阅读这本书的过程中，我最大的感受是它所蕴含的“工程师的思维定势”。作者在行文中反复强调的，不是某个公式有多么优美，而是“在现有约束条件下，如何找到最经济、最安全的结构形式”。这种强调“权衡与选择”的视角，贯穿了全书始终。例如，在讨论梁的挠度控制时，它不仅仅给出了计算公式，还讨论了在实际施工和使用阶段，过大的挠度可能引发的心理不适和设备损坏风险，这种对“人”的因素的考虑，非常体现一位资深专业人士的视角。这本书读完后，我感觉自己对“结构”的理解不再是静止的力与形的组合，而是一个动态的、需要不断优化和妥协的复杂系统。它真正教会了我如何“看”结构，而不是仅仅“算”结构。

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这本书的习题设计是真正体现其价值的地方。我向来认为，一本好的教材，其习题的质量远比正文的篇幅更能体现作者的功力。这里的习题设置梯度非常合理，从基础的概念巩固，到中等难度的综合计算，再到最后几章那些需要跨章节知识点整合的“大题”，层层递进，步步设防。而且，很多习题的背景都取材于真实或接近真实的工程场景，比如高层建筑的侧向刚度分析、复杂桁架的节点力计算等，这使得解题过程不再是枯燥的数字游戏，而是在解决一个具体的技术问题。我发现，只有真正吃透了这些习题，才能真正掌握书中介绍的核心方法，它迫使你去思考，而不是仅仅停留在套用公式的层面。

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这本书的封面设计得非常朴实，没有花里胡哨的图案，只有醒目的标题和作者信息，一看就是那种专注于内容本身的专业书籍。我拿到手的时候，首先感受到的是纸张的质感，不是那种亮得刺眼的铜版纸，而是偏向哑光的，拿在手里很有分量，感觉印刷质量很可靠，翻阅起来眼睛也不会太累。内页的排版布局也做得挺清晰的，图表和公式的穿插处理得当，没有那种让人眼花缭乱的感觉。光是看着目录的章节划分，就能感受到编著者在知识体系构建上的用心，从最基础的概念入手，逐步深入到复杂的工程应用，逻辑脉络非常清晰。这种扎实的装帧和严谨的布局，让我对它接下来的内容充满了期待，因为它传达出的信号是：这是一本值得沉下心来精读的工具书，而不是泛泛而谈的科普读物。

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