Surface Phenomena in Fusion Welding Processes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:German, Deyev

出品人:

页数:424

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 237.24

装帧:HRD

isbn号码:9780849398834

丛书系列:

图书标签:

• Fusion welding
• Surface phenomena
• Wetting
• Solidification
• Fluid dynamics
• Heat transfer
• Metallurgy
• Interface
• Defects
• Process control

好的，这是一本关于先进材料科学与工程的图书简介，重点关注高性能复合材料的结构完整性与失效分析，内容如下： --- 书名：《高性能复合材料的结构完整性与失效分析：从微观界面到宏观形变》 聚焦领域： 先进复合材料力学、疲劳与断裂力学、界面科学、增材制造中的复合材料。 目标读者： 材料科学家、结构工程师、航空航天与汽车工业研发人员、以及从事先进结构设计与分析的研究生和学者。 --- 内容概述 在当代工程领域，高性能复合材料已成为航空航天、高端制造、能源转换等前沿技术中不可或缺的关键结构单元。然而，这些材料的复杂性——源于纤维、基体以及两者之间界面的多尺度、各向异性特征——使得其结构完整性的预测与失效行为的控制成为一项重大的科学与工程挑战。 本书《高性能复合材料的结构完整性与失效分析：从微观界面到宏观形变》系统性地整合了复合材料力学、断裂韧性研究以及先进表征技术的最新进展，旨在为读者提供一个全面的、从原子尺度界面行为到结构级别整体响应的分析框架。 本书摒弃了对传统单一材料体系的线性分析方法，转而深入探讨了在极端载荷（如高周疲劳、冲击载荷、热-力耦合作用）下，结构失效的根本驱动机制。全书共分为七个深度聚焦的章节，层层递进，构建起一套完整的“识别-量化-预测”体系。 核心章节亮点 第一部分：基础与表征 (Foundations and Characterization) 第一章：多尺度异质性与本构建模的挑战 (Multiscale Heterogeneity and Constitutive Modeling Challenges) 本章首先确立了高性能复合材料（包括纤维增强聚合物（FRP）、陶瓷基复合材料（CMC）以及金属基复合材料（MMC））在微观层面的结构特征。重点探讨了如何准确表征材料的随机性、纤维/基体体积分数的波动性，以及界面区的残余应力分布。随后，深入分析了经典层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT）在处理高阶非线性和界面脱粘效应时的局限性，并引入了随机有限元方法（Random Finite Element Method, RFEM）在模拟纤维排布不均匀性方面的应用。 第二章：先进界面表征与脱粘力学 (Advanced Interfacial Characterization and Debonding Mechanics) 界面是复合材料性能的瓶颈。本章详细阐述了用于量化界面强度和粘结质量的尖端技术，包括原子力显微镜下的纳米压痕测试 (AFM Nanoindentation)、同步辐射X射线成像 (Synchrotron X-ray Tomography)以及声发射监测 (Acoustic Emission, AE)在原位监测脱粘萌生和扩展过程中的应用。着重分析了界面区微裂纹的萌生条件，以及如何利用表面能模型精确计算界面断裂韧性($G_c$)，而非仅仅依赖于宏观拉伸测试。 第二部分：失效机制的深入剖析 (In-depth Analysis of Failure Mechanisms) 第三章：疲劳寿命预测：多重退化路径 (Fatigue Life Prediction: Multiple Degradation Pathways) 复合材料的疲劳失效是一个由多种并发机制主导的复杂过程。本章摒弃了传统的“一维”寿命预测模型，提出了一个基于损伤演化（Damage Evolution, DE）的框架。该框架将纤维断裂、基体开裂和界面脱粘视为相互耦合的损伤变量，并使用速率型（Rate-Dependent）模型来描述损伤在不同应力水平下的非线性累积。讨论了高周疲劳 (HCF) 和低周疲劳 (LCF) 区域的失效差异，并引入了随机寿命预测模型（Probabilistic Life Prediction）来量化设计裕度。 第四章：冲击与高应变率下的响应与损伤 (Impact and High Strain-Rate Response and Damage) 在快速载荷条件下（如鸟击或碰撞），材料的动态响应与静态载荷下截然不同。本章详细研究了霍普金森杆技术 (Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)在获取复合材料动态本构数据中的应用。重点剖析了在高速冲击下，剪切带的形成 (Shear Band Formation)、纤维的拔出机制 (Pull-out Mechanism)，以及基体粉化（Crushing）现象对能量吸收的贡献。针对这类瞬态事件，提出了基于内聚力模型 (Cohesive Zone Model, CZM) 的显式动力学模拟方法。 第五章：热-力耦合失效：蠕变与环境影响 (Thermo-Mechanical Failure: Creep and Environmental Effects) 对于在高温或潮湿环境下服役的复合材料（如燃气轮机叶片或压力容器），热效应与机械载荷的耦合是失效的主要诱因。本章探讨了聚合物基复合材料在高温下的粘弹性蠕变行为，以及湿热老化 (Hygrothermal Aging) 如何加速界面水解和纤维腐蚀。提出了适用于考虑时间依赖性损伤的广义时间-温度等效原理 (Time-Temperature Superposition Principle, TTSP) 在复合材料疲劳寿命评估中的修正应用。 第三部分：先进制造与结构控制 (Advanced Manufacturing and Structural Control) 第六章：增材制造复合材料的界面控制 (Interface Control in Additively Manufactured Composites) 随着纤维增强增材制造 (Fiber-Reinforced Additive Manufacturing, F-AM) 技术的成熟，定向纤维的沉积与层间粘结质量成为关键。本章分析了熔融沉积建模（FDM）或连续纤维缠绕（CFC）过程中，因热梯度和粘度差异导致的层间结合力不足问题。对比了激光辅助固化与传统热压成型工艺在界面形成能上的差异，并提出了“功能梯度界面 (Functionally Graded Interface)”的设计策略，以优化层间剪切强度。 第七章：结构完整性评估与损伤容限设计 (Structural Integrity Assessment and Damage Tolerance Design) 本章将前六章的理论和实验数据汇集，形成一套完整的结构设计与认证流程。强调了从损伤容限 (Damage Tolerance, DT) 角度出发，而非仅仅依赖于静态强度。详细阐述了如何使用残余强度分析 (Residual Strength Analysis) 来评估损伤（如孔隙、裂纹）对结构剩余承载能力的影响。最后，讨论了先进的无损检测（NDT）技术（如超声C扫描与红外热成像）在实时监测复杂结构疲劳损伤状态中的集成应用。 本书的独特性 本书的价值在于其跨学科的深度和广度。它不仅关注传统的层合板力学，更深入到微观界面动力学和动态载荷下的材料本构行为。通过整合先进的计算工具（RFEM, CZM）和尖端的实验技术（同步辐射成像, SHPB），本书为读者提供了一套实用的、能够指导下一代高性能复合材料结构设计的、面向可靠性和持久性的全面分析工具箱。它旨在填补理论模型与复杂工程实际之间在处理界面损伤和多场耦合问题上的鸿沟。 ---

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