Advances in Composite Materials and Structures (Key Engineering Materials) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Trans Tech Publications, Ltd.

作者:J. K. Kim

出品人:

页数:1282

译者:

出版时间:2007-03-01

价格:USD 509.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780878494279

丛书系列:

图书标签:

• 复合材料
• 结构工程
• 材料科学
• 工程材料
• 先进材料
• 复合材料力学
• 结构分析
• 材料性能
• 航空航天
• 土木工程

好的，这是一份关于《结构材料与构筑物的进步》（Advances in Structural Materials and Structures）的详细图书简介，该书专注于探讨材料科学与土木、机械工程领域前沿的融合与应用，不涉及复合材料或结构特定主题。 --- 《结构材料与构筑物的进步》（Advances in Structural Materials and Structures）图书简介 导言：迈向超尺度与可持续性 本书汇集了全球顶尖学者和工程师的最新研究成果，全面审视了当代土木工程、机械制造以及航空航天领域中结构材料革新与构筑物设计方法的关键性突破。我们正处在一个工程需求日益复杂化的时代，面对极端环境的挑战、对能源效率的极致追求以及严格的环境可持续性要求，传统的材料和设计范式已不能满足未来基础设施和高精度机械系统的需求。本书旨在提供一个跨学科的平台，聚焦于宏观尺度结构行为的理解、新型无机非金属材料的性能优化，以及智能传感技术在实时结构健康监测（SHM）中的集成应用。 本书严格避开对纤维增强或层压复合材料的深入讨论，而是将焦点集中于传统金属合金的微观结构调控、高性能混凝土的绿色化路径、先进陶瓷的韧性提升策略，以及结构拓扑优化在实现轻量化与高强度目标中的作用。全书共分为五大部分，层层递进，构建了从基础材料科学到复杂系统工程的完整知识图谱。 --- 第一部分：结构用金属材料的微观工程与性能调控 本部分深入探讨了面向高应力、高温或腐蚀环境应用的关键金属材料——如先进高强钢、钛合金及镍基高温合金——的微观结构与宏观力学性能之间的内在联系。 章节焦点： 1. 晶体塑性与变形机理的先进建模： 阐述了如何利用分子动力学模拟和晶体塑性有限元（CPFEM）方法，精确预测金属在复杂应力状态下的多尺度变形行为。重点分析了位错运动、晶界迁移对材料疲劳寿命的影响。 2. 热机械处理对晶粒组织的影响： 详细介绍了热轧、锻造以及增材制造（Additive Manufacturing, AM）过程中，热循环和冷却速率如何决定最终的晶粒尺寸、取向分布和析出相的形态，进而影响屈服强度、韧性转变温度（DBTT）的控制。 3. 极端环境下的金属腐蚀防护与应力腐蚀开裂（SCC）机制： 探讨了在海洋、酸性介质或高温蒸汽环境中，活性金属结构服役的失效模式。分析了新型缓蚀剂的分子设计原理，以及通过表面改性（如激光熔覆或离子注入）来提高抗疲劳和抗腐蚀协同性能的技术路线。 --- 第二部分：高性能无机非金属结构材料的突破 本部分是本书的核心内容之一，重点关注水泥基材料、特种粘土基材料以及工程陶瓷在承载结构中的潜力与发展方向，强调其环境友好性和耐久性。 章节焦点： 1. 新型胶凝材料的低碳化研究： 聚焦于地聚合物（Geopolymers）和高性能水化硅酸钙（C-S-H）体系的微观结构控制。详细阐述了如何通过调整碱激活剂的种类和浓度，实现高早期强度和优异的抗化学侵蚀能力，以替代传统硅酸盐水泥，显著降低碳足迹。 2. 结构陶瓷的增韧策略与应用： 探讨了氧化物、氮化物及碳化物陶瓷在承受冲击载荷时的行为。重点介绍了“断裂韧性（KIC）”的提升途径，包括引入非均匀晶粒结构、晶须增强机制（如SiC晶须在Al2O3基体中的分散与定向生长），以及利用热应力场进行裂纹偏转的技术。 3. 超高性能混凝土（UHPC）的纤维/颗粒协同作用： 尽管不涉及复合材料的定义，但本节深入分析了UHPC中微小纤维（如钢纤维或聚合物纤维）和惰性颗粒（如石英粉）在密实化基体、诱导微裂纹闭合方面的协同机制，及其在预制构件和关键承重部位的应用案例。 --- 第三部分：结构拓扑优化与先进计算力学 本部分将研究视角从材料本身扩展到宏观结构的整体设计方法论，探讨如何利用计算工具实现材料的“用在刀刃上”的终极目标。 章节焦点： 1. 基于密度的拓扑优化算法进展： 详细介绍 SIMP（Solid Isotropic Material with Penalization）和 ESO（Evolutionary Structural Optimization）等经典及新兴算法在静力学、动力学优化中的应用。重点讨论了如何处理边界条件约束和制造约束（如最小特征尺寸限制）的精确实施。 2. 多尺度和多物理场耦合分析： 阐述了在复杂工程问题中，如何耦合热-力-电磁场，以预测结构在非均匀载荷下的响应。例如，在核电站或燃气轮机叶片设计中，精确评估热梯度对结构稳定性的影响。 3. 概率性设计与不确定性量化（UQ）： 鉴于材料性能和载荷的固有随机性，本部分介绍了可靠性分析（Reliability Analysis）和随机有限元方法（S-FEM），用于评估结构在长期服役期内的失效概率，并指导安全裕度的确定。 --- 第四部分：智能结构与实时健康监测（SHM）技术 本部分聚焦于“自感知”和“自适应”结构的概念，探讨如何将先进的传感技术植入到结构材料和构筑物中，以实现预防性维护和延长服役寿命。 章节焦点： 1. 嵌入式与表面锚固型光纤传感技术： 详细介绍基于光纤布拉格光栅（FBG）和分布式光纤传感（DTS）技术在监测大型桥梁、隧道及压力容器中的应变、温度和裂纹扩展。分析了光纤传感器在不同基体材料（混凝土、钢材）中的封装与耐久性问题。 2. 压电材料在能量收集与损伤识别中的应用： 探讨了PZT（锆钛酸铅）等压电材料阵列在结构表面或内部集成，用于通过激励-响应（Actuator-Sensor）机制进行损伤定位和评估的最新进展。 3. 大数据驱动的结构状态评估模型： 介绍了如何利用时间序列分析、机器学习（如支持向量机、深度神经网络）对SHM系统收集的海量数据进行特征提取、降维，并建立预测性退化模型，从而实现对结构剩余使用寿命的精确预测。 --- 第五部分：可持续性工程与循环经济下的结构材料管理 本部分将视野拉回到宏观的工程实践层面，探讨如何通过材料选择和构筑物生命周期管理，实现工程领域的绿色转型。 章节焦点： 1. 生命周期评估（LCA）在结构选材中的整合： 建立评估不同材料（传统钢材、新型水泥基材料、回收金属）在整个“摇篮到坟墓”阶段的环境影响（能源消耗、碳排放、水资源占用）的量化框架。 2. 结构材料的再利用与升级： 研究了从既有构筑物中回收的关键结构钢材和高强度混凝土骨料的性能衰减规律，并提出了有效的再生技术，确保回收材料能够满足新的结构安全标准。 3. 极端载荷下的抗灾韧性设计（Resilience Engineering）： 探讨在地震、极端风暴或爆炸事件后，结构系统如何快速恢复其关键功能。这包括对结构冗余度的优化、关键节点的冗余保护以及快速修复材料的研发。 --- 总结 《结构材料与构筑物的进步》是一本面向高等院校研究生、结构工程师、材料科学家以及从事基础设施规划与管理的专业人士的权威参考书。它不仅系统梳理了当前工程领域最前沿的材料科学突破，更强调了如何将这些突破转化为可实施、高可靠性、环境友好的结构工程实践。本书的价值在于其对基础金属合金、先进无机非金属材料、计算优化方法以及智能监测技术的全面覆盖，为构建更安全、更耐久、更可持续的未来世界提供了坚实的科学和工程基础。

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