Essential Concepts of Bearing Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Harris, Tedric A.

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2006-10

价格:$ 178.48

装帧:HRD

isbn号码:9780849371837

丛书系列:

图书标签:

• 机械
• 轴承
• 轴承技术
• 机械工程
• 机械设计
• 材料科学
• 摩擦学
• 润滑
• 故障诊断
• 滚动轴承
• 滑动轴承

现代材料科学前沿：高强度复合材料的结构与性能优化 本书深入探讨了二十一世纪材料科学领域最激动人心的前沿阵地之一：高强度复合材料的微观结构设计、宏观力学行为表征及其在极端环境下的应用优化。 在全球工业向更轻量化、更高能效和更长服役寿命方向迈进的驱动下，传统金属材料已逐渐触及性能极限。高强度复合材料，以其卓越的比强度、比模量、抗疲劳性和抗腐蚀性，正成为航空航天、高端汽车制造、可再生能源以及精密工程领域不可替代的关键支撑。本书旨在为材料工程师、结构设计人员以及相关领域的研究学者提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识体系，指导他们如何从原子尺度到结构尺度理解并驾驭这些复杂的多相材料体系。 --- 第一部分：复合材料基础理论与微观结构表征 本部分奠定了理解高性能复合材料所需的基础理论框架，重点关注材料的组成、界面科学以及先进的表征技术。 第一章：复合材料的分类、历史回顾与未来趋势 本章首先系统梳理了从早期增强材料（如木材、纤维增强水泥）到现代高性能复合材料（如碳纤维增强聚合物、陶瓷基复合材料）的发展脉络。详细阐述了纤维增强复合材料（FRC）、颗粒增强复合材料（PRC）和层状复合材料（LMC）的基本定义、典型应用场景及其设计理念的哲学差异。重点分析了当前驱动复合材料研发的主要工程挑战，包括成本控制、可回收性、以及极端温度下的热性能稳定性。 第二章：基体材料的本构行为与界面化学 基体材料是决定复合材料整体韧性和环境适应性的核心要素。本章聚焦于高性能聚合物基体（如环氧树脂、PEEK）、金属基体（如铝锂合金、钛合金）以及陶瓷基体（如SiC、Al₂O₃）的本构关系。深入分析了粘弹性、粘塑性及其在动态载荷下的时间依赖性。 尤其强调了界面（Interphase）的作用。界面是增强相与基体之间的过渡区，其结构（如键合强度、缺陷密度、化学反应层）直接控制着载荷从基体向增强相的有效传递效率。本章详述了界面分析技术，包括接触角测量、X射线光电子能谱（XPS）分析以及原子力显微镜（AFM）对界面粗糙度的定量评估。 第三章：增强相的微观结构与纤维力学 本部分深入探讨了增强相——纤维——的制备工艺与本征力学性能。涵盖了高性能碳纤维（石墨化程度与缺陷结构的关系）、芳纶纤维（如Kevlar）的分子链取向对拉伸强度的贡献，以及新型无机纳米纤维（如碳纳米管、石墨烯片层）在复合材料中的分散与对齐技术。详细推导了单纤维拉伸、弯曲和扭转的经典理论模型，并结合 Weibull 统计学对纤维强度分布进行了严格处理。 第四章：先进的无损评估与结构健康监测（SHM）技术 复合材料因其固有的非均质性，内部缺陷（如孔隙、脱层、纤维断裂）的检测至关重要。本章系统介绍了用于复合材料检测的无损评估（NDE）技术包： 超声波技术： 聚焦于超声波衰减、散射理论，以及相控阵超声成像（PAUT）在检测复杂几何结构中的应用。 热成像技术： 利用瞬态热激励红外热像仪（TTI）检测表面下缺陷对热扩散率的影响。 声发射（AE）： 实时监测材料在加载过程中释放的瞬态弹性波，用于判断缺陷的形成与扩展阶段。 嵌入式传感技术： 介绍光纤布拉格光栅（FBG）传感器和压电纳米发电机（PZT）在实现复合材料原位损伤识别中的集成方案。 --- 第二部分：力学行为建模与性能预测 本部分侧重于将微观结构信息转化为可预测的宏观力学响应，尤其关注复合材料在复杂载荷下的失效机制。 第五章：复合材料的宏观力学本构关系与层合板理论 本章详细阐述了经典层合板理论（CLT）及其局限性。通过引入铺层顺序、刚度矩阵（A、B、D矩阵）的推导，解释了各向异性材料如何通过铺层设计实现所需的耦合刚度（如弯曲-扭转耦合）。在此基础上，引入了分层壳理论（First-order Shear Deformation Theory, FSDT），以更精确地描述厚板中的剪切变形效应。 第六章：失效准则、断裂韧性与损伤容限设计 复合材料的失效是渐进的，涉及纤维断裂、基体开裂和界面脱粘的复杂耦合过程。本章系统对比了基于应力的失效准则（如Hashin准则、Tsai-Wu准则）和基于能量的失效理论。 重点分析了断裂韧性的测试与建模： 1. I型、II型和III型载荷下的裂纹扩展行为。 2. 水中、湿热环境下的增塑效应（Plasticization）与水分吸收对玻璃化转变温度（Tg）的影响。 3. 渐进损伤模型（Progressive Damage Modeling, PDM）在有限元分析中的实施方法，用于预测结构剩余强度。 第七章：疲劳与蠕变行为的物理模型 在长期服役载荷下，疲劳是高强度复合材料结构失效的主要形式。本章深入研究了疲劳损伤累积模型，如Miner法则的修正版本，并结合了Paris-Erdogan方程的复合材料形式。讨论了高周疲劳（HCF）中界面脱粘主导的损伤模式，以及低周疲劳（LCF）中基体塑性变形的贡献。蠕变行为部分，则结合了基体的粘弹性松弛机制，建立了考虑温度和应力依赖性的蠕变寿命预测模型。 --- 第三部分：先进制造工艺与结构优化 本部分关注如何将理论模型转化为可制造、可验证的高性能工程部件，探讨了先进制造技术对最终性能的决定性影响。 第八章：高性能复合材料的成型工艺与缺陷控制 本章详细比较了复合材料制造中的主流技术： 湿法铺放工艺（Wet Layup）与预浸料（Prepreg）热压罐固化： 重点分析了固化过程中的树脂流动、气孔（Void）生成与脱气控制，以及模具表面处理对界面质量的影响。 树脂传递模塑（RTM/VARTM）： 探讨了纤维预成型体的渗透性（Permeability）的各向异性对树脂填充均匀性的影响，以及压力和温度曲线的优化。 自动化纤维铺放（AFP）与带材铺放（ATL）： 阐述了机器人路径规划如何优化纤维层之间的叠置角度，以及在复杂曲面上实现零孔隙率的工艺参数控制。 第九章：功能化与智能复合材料的设计 超越传统的承载功能，本章探索了赋予复合材料额外功能的前沿技术： 自修复复合材料： 介绍封装的修复剂（如环氧树脂微胶囊、血管网络）在结构损伤发生时自动释放并填充裂纹的机制。 热电/压电复合材料： 将导电填料或压电陶瓷颗粒掺杂到基体中，实现对温度变化和应变输入的实时能量收集或传感能力。 抗烧蚀与耐热复合材料： 针对超高温环境（如再入大气层、燃气轮机叶片），讨论陶瓷基复合材料（CMC）中氧化阻挡涂层（TBC）的制备与机制。 第十章：极端环境下的服役性能与可靠性工程 本章将材料性能提升至系统可靠性层面。讨论了复合材料在超低温（如液氢环境）下的脆化问题，以及在高湿度-高温（Moisture-Heat）耦合作用下材料的长期性能衰减规律。最后，结合寿命数据统计分析和可靠性评估方法（如蒙特卡洛模拟），指导工程师制定合理的结构安全裕度和维护策略，确保高强度复合材料结构在整个服役周期内的性能满足设计要求。 --- 本书的结构设计旨在构建一个从微观材料原子堆积到宏观结构可靠性评估的完整闭环。通过对这些高强度复合材料的深入剖析，读者将掌握驾驭下一代先进结构设计所需的理论深度与工程实践能力。

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这本书，嗯，我得说，它绝对是那种能让你在专业领域里站稳脚跟的必备读物。我记得我刚开始接触机械设计时，面对那些复杂的轴承选型和失效分析，简直是一头雾水。翻开这本书后，那种豁然开朗的感觉至今难忘。它并没有用那些晦涩难懂的数学公式把读者吓退，而是用一种非常直观、贴近实际工程应用的方式，将轴承的核心概念层层剥开。比如，它对滚动体与保持架的动态接触理论的阐述，简直是教科书级别的清晰。我尤其欣赏作者在讲解润滑机制那一章时，那种对边界润滑和流体润滑状态转换过程的细腻描摹，让我明白了为什么同样是润滑脂，在不同转速和载荷下表现会天差地别。这本书的结构安排非常合理，从基础的几何结构到材料科学在轴承中的应用，再到疲劳寿命的计算，每一步都衔接得非常自然，就像一位经验丰富的老工程师在手把手教你一样，而不是冷冰冰的理论堆砌。对于任何想在机械传动领域深耕的人来说，这不仅仅是一本书，更像是一张通往专业深处的地图。

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说实话，我本来对这种“概念全集”类的书籍抱有怀疑态度的，总觉得它们贪多嚼不烂，最终什么都没讲深。但这本书彻底颠覆了我的看法。它最厉害的地方在于其广度与深度的完美平衡。举个例子，在讨论特定应用场景下的轴承安装与维护时，它不仅提到了标准操作流程，还深入剖析了不同安装工具对预载荷分布的影响，这一点在很多同类书籍中是看不到的。我记得有一次我们车间里一台高速主轴轴承出现了早期游隙增大的问题，我根据书中关于预紧力控制失衡的章节进行排查，很快就定位到了是安装时的过盈配合不当导致的后果。这种即学即用的能力，正是这本书最大的价值所在。它似乎预想到了工程师在实际工作中可能遇到的每一个陷阱，并提前为你铺设好了应对的理论基石。这本书的插图和图表质量也极高，那些剖视图和应力云图，即便是不懂计算公式的初级技术人员也能一眼看出问题的症结所在，极大地提升了学习效率。

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如果让我用一个词来形容这本书的价值，那一定是“基石”。它所构建的理论体系，稳固到足以支撑起任何复杂的机械系统设计。我记得在评估一个高精度机床的性能时，我们对噪声和振动来源进行了深入分析，最终发现主要的激励源来自于轴承的几何误差和润滑油膜的非线性行为。而这本书中关于公差等级和表面粗糙度对高频振动影响的深入剖析，为我们的问题解决提供了最直接的理论支撑。这本书的深度不仅仅在于对标准的复述，更在于对标准背后原理的溯源。它让你明白，每一个轴承参数的选择，都是一个多因素权衡后的最优妥协。对于希望从“知道怎么做”提升到“知道为什么这么做”的专业人士来说，这本书是无可替代的。它已经成为我办公桌上最常被翻阅的书籍之一，每一次重读，都会有新的领悟。

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读完这本书，我最大的感受是，它成功地将一个看似枯燥的工程领域，描绘成了一个充满精妙平衡的艺术品。作者在描述轴承设计哲学时，那种对“可靠性”与“成本效益”之间微妙权衡的探讨，让人深思。它没有简单地告诉我们“应该用哪种轴承”，而是引导我们思考“为什么在这种工况下，这个轴承方案是最优解”。尤其是关于轴承钢的冶金学特性那一章，它详细解释了碳化物分布对轴承寿命的决定性影响，这远超出了一个普通产品手册所能提供的信息量。对我个人而言，这本书帮助我建立起了一个系统的知识框架，不再是零散地知道一些术语，而是能理解这些术语背后的物理机制和设计意图。如果非要说缺点，或许是某些高级热处理工艺的细节描述略显简略，但考虑到本书的定位，这完全可以理解，毕竟要面面俱到，恐怕得写成好几卷本了。

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这是一本需要反复研读的书，绝对不是那种读完一遍就可以束之高阁的工具书。我最近一次翻阅，是准备撰写一个关于极端温度下轴承性能评估的报告。我惊喜地发现，书中关于热膨胀系数差异导致的轴向游隙变化的分析，比我之前参考的任何行业标准都要来得精炼和准确。这本书的语言风格非常严谨，但又不失启发性。它似乎在不断地向读者提问：“你真的理解什么是摩擦力矩的产生根源吗？”或者“你考虑过轴承在启停瞬间的瞬态负载吗？”这种循循善诱的引导，迫使读者必须主动思考，而不是被动接受。它不像某些学术著作那样故作高深，它的严谨是建立在对工程实践的深刻洞察之上的。我向我的几位刚入行的同事推荐过这本书，他们反馈说，这本书让他们少走了很多弯路，成功避开了那些教科书里不会明确指出的“坑点”。

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通过积累经验数据得来的参量虽然简单可行，却非长久之计，一旦设计款式和类型与实测样本不同，经验数据就会丧失可靠性。反之如果回归理论模型，那么与经验数据又未必完全吻合。这个时候唯有追本溯源完善理论模型，使其与大多数不同状态下的实测数据相吻合才是正途。

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通过积累经验数据得来的参量虽然简单可行，却非长久之计，一旦设计款式和类型与实测样本不同，经验数据就会丧失可靠性。反之如果回归理论模型，那么与经验数据又未必完全吻合。这个时候唯有追本溯源完善理论模型，使其与大多数不同状态下的实测数据相吻合才是正途。

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通过积累经验数据得来的参量虽然简单可行，却非长久之计，一旦设计款式和类型与实测样本不同，经验数据就会丧失可靠性。反之如果回归理论模型，那么与经验数据又未必完全吻合。这个时候唯有追本溯源完善理论模型，使其与大多数不同状态下的实测数据相吻合才是正途。