具体描述
This is a benchmark reference work on Cryogenic Engineering which chronicles the major developments in the field. Starting with an historical background, this book reviews the development of data resources now available for cryogenic fields and properties of materials. It presents the latest changes in cryopreservation and the advances over the past 50 years. The book also highlights an exceptional reference listing to provide referral to more details.
好的，这是一本关于《先进材料科学与结构设计》的图书简介： 《先进材料科学与结构设计》 书籍概述： 本书深入探讨了现代工程领域中至关重要的先进材料的制备、性能表征及其在复杂结构设计中的优化应用。面对当今工业界对轻量化、高强度、耐极端环境（如高温、高腐蚀、高辐射）结构的需求，传统材料已无法满足挑战。本书旨在系统梳理当前最前沿的材料科学进展，并将其与结构力学、有限元分析（FEA）等设计方法紧密结合，为工程师、研究人员和高年级学生提供一个全面且实用的参考框架。 全书内容结构严谨，从微观尺度的原子排列和晶体结构对宏观性能的影响入手，逐步过渡到宏观尺度的材料选择、结构集成与服役性能预测。我们特别强调材料与结构之间的相互作用，即“材料-结构一体化设计”的理念。 第一部分：基础理论与前沿材料体系 第一章：材料科学的基石与性能驱动因素 本章回顾了固体物理基础，重点阐述了晶体结构、缺陷工程（位错、晶界、析出相等）如何决定材料的力学、热学和电学性能。详细分析了扩散理论在材料热处理过程中的关键作用，并引入了“性能地图”的概念，指导读者如何根据应用需求定位合适的材料族群。 第二章：高性能金属材料的演进 重点聚焦于下一代轻质高强合金的开发。内容涵盖了高熵合金（HEAs）的构筑原理、独特的固溶强化机制及辐照稳定性。同时，对超细晶粒和纳米结构金属的制备技术（如高能球磨、快速凝固和高通量塑性变形）进行了深入剖析，讨论了晶粒尺寸对Hall-Petch关系的修正和材料韧性的影响。针对航空航天领域，本书详细介绍了高温镍基单晶及定向凝固合金的微观结构控制及其在蠕变和疲劳环境下的寿命预测模型。 第三章：先进陶瓷与复合材料的界面控制 陶瓷材料因其优异的耐热性和耐腐蚀性在极端应用中不可替代。本章详细阐述了结构陶瓷（如SiC, $ ext{ZrO}_2$, $ ext{Al}_2 ext{O}_3$）的增韧技术，包括相变增韧、裂纹偏转和纤维增韧机制。在复合材料方面，本书将重心放在金属基复合材料（MMCs）和陶瓷基复合材料（CMCs）的界面工程上。深入探讨了增强体（碳纳米管、石墨烯片层、SiC纤维）与基体之间的化学键合、应力传递效率，以及界面退化（如界面反应）对整体结构可靠性的影响。 第四章：功能化聚合物与智能材料 本章探讨了超越传统承载功能的先进聚合物系统。内容涉及高性能热塑性/热固性树脂（如PEEK、环氧树脂）在结构胶接和增材制造中的应用。更深入地分析了形状记忆聚合物（SMPs）和自修复材料的响应机制，这些材料为设计具有主动适应能力的结构系统提供了新的思路。此外，本书对导电聚合物和介电弹性体的电-力耦合特性进行了详细的建模分析。 第二部分：结构设计、建模与服役评估 第五章：材料选择与结构完整性分析 本章将理论材料科学与实际工程设计规范对接。建立了系统的材料筛选流程，考虑多目标优化（重量、成本、寿命）。核心内容是对断裂力学的深入应用，包括线弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学（EPFM）。重点讲解了裂纹尖端场的应力强度因子计算方法，以及损伤容限设计（Damage Tolerance Design）在关键承力部件中的实施策略。 第六章：数值模拟与有限元方法（FEA）在结构设计中的应用 本书强调现代结构设计严重依赖高保真度的数值模拟。本章详细介绍了非线性有限元分析在模拟材料塑性、蠕变和接触问题中的高级应用。特别关注了如何将先进材料的本构模型（如超弹性、粘弹性、各向异性损伤模型）准确地集成到商业FEA软件中。讨论了网格划分策略对模拟结果准确性的影响，并提出了验证与校准（V&V）的工业标准流程。 第七章：多尺度建模与计算材料学 为了精确预测新材料的服役行为，必须采用多尺度方法。本章探讨了从第一性原理（DFT）计算材料的电子结构，到分子动力学（MD）模拟位错运动和扩散，再到相场（Phase-Field）方法模拟微观结构演化，最终与宏观FEA模型耦合的技术链。该章节为读者提供了理解和设计具有特定微观结构的材料的计算工具箱。 第八章：极端环境下的结构可靠性评估 针对航空发动机、核反应堆、深海设备等苛刻环境，本章系统分析了关键的失效模式。深入探讨了高温蠕变断裂的等时拉伸曲线分析与寿命预测。对疲劳与高周疲劳（HCF）、应力腐蚀开裂（SCC）和辐照脆化效应进行了详尽的机理分析和寿命预测模型（如Miner法则、STEM模型）的应用指南。书中包含大量的工程案例，展示了如何通过结构优化和材料选择来提高系统的长期可靠性。 总结与展望： 《先进材料科学与结构设计》致力于弥合材料科学研究与实际工程应用之间的鸿沟。本书不仅提供了对最新材料体系的深刻理解，更提供了一套系统化的工具和方法论，指导读者设计出更安全、更高效、更具可持续性的下一代工程结构。内容聚焦于“如何用新材料解决老问题，并创造新可能”，是相关领域工程师和研究人员不可或缺的参考书。
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