宏微观断裂力学

宏微观断裂力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:杨卫
出品人:
页数:366
译者:
出版时间:1995
价格:21.60
装帧:平装
isbn号码:9787118014266
丛书系列:
图书标签:
  • 断裂力学
  • 宏微观断裂力学
  • 力学
  • 断裂力学
  • 宏观力学
  • 微观力学
  • 材料力学
  • 固体力学
  • 工程力学
  • 结构力学
  • 失效分析
  • 材料科学
  • 力学行为
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具体描述

《材料之韧:结构失效的微观与宏观视角》 本书深入探讨了材料在承受载荷时,从原子尺度到工程构件尺度的断裂行为。我们将带领读者穿越材料科学与力学的边界,揭示那些导致结构失效的隐秘机制。 第一部分:微观断裂的密码 在本部分,我们将聚焦于材料内部的微观世界,那里是断裂萌生和发展的舞台。 晶体结构与位错理论: 从最基本的原子排列方式出发,理解晶格畸变、点缺陷和线缺陷(位错)如何影响材料的强度和塑性。我们将详细介绍位错的产生、运动和交互作用,以及它们在塑性变形中的核心作用。 断裂的微观机制: 脆性断裂: 探究在原子键断裂、微裂纹形核和扩展的微观过程。我们将详细分析在不同材料(如陶瓷、玻璃)中,应力集中如何导致原子键瞬间断裂,以及裂纹尖端几何形状对断裂行为的影响。 韧性断裂: 剖析材料在塑性变形中吸收能量,延缓或阻止裂纹扩展的机制。我们将深入研究位错缠结、空洞形核与聚结(空洞成核、生长和桥连)等微观过程,理解微孔洞如何相互连接,形成撕裂的通道,从而展现出材料的韧性。 疲劳断裂的微观根源: 阐述在循环载荷下,微观结构如何逐步累积损伤。我们将讨论表面缺陷、夹杂物等对疲劳裂纹萌生的影响,以及裂纹在微观尺度上的“爬行”式扩展过程,解释为什么材料在低于屈服强度的应力下也会发生断裂。 微观表征技术: 介绍扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等先进技术,展示如何观察和分析材料断裂面的微观形貌,识别断裂模式,并与理论模型进行比对。 第二部分:宏观断裂的规律 在本部分,我们将视角拉升至工程构件层面,研究断裂行为在宏观尺度上呈现出的规律和判据。 经典断裂力学理论: 弹性断裂力学(LEFM): 详细介绍裂纹尖端的应力强度因子(K)概念,以及其在预测脆性断裂发生时的关键作用。我们将推导不同几何形状裂纹的应力强度因子表达式,并阐述断裂韧性(KIC)作为材料抵抗裂纹扩展能力的度量。 弹塑性断裂力学(EPFM): 探讨在塑性变形显著的条件下,断裂行为的分析方法。我们将引入J积分和裂纹尖端张开位移(CTOD)等参数,分析其在评估韧性材料断裂行为中的意义,并对比LEFM和EPFM的应用范围。 断裂的宏观表征与测量: 断口分析: 学习如何通过宏观断口形貌(如河流状花样、鱼眼区、辉光区)来判断断裂模式(脆性、韧性、疲劳),识别断裂的起始点和扩展方向。 断裂韧性试验: 详细介绍标准的断裂韧性测试方法,如三点弯曲试样(Three-point bending)、紧凑拉伸试样(Compact tension)等,以及如何通过测试数据计算断裂韧性值。 影响断裂行为的宏观因素: 载荷类型与加载速率: 分析静载、动载、冲击载荷对断裂行为的影响,以及加载速率如何改变材料的断裂韧性。 环境因素: 讨论温度、腐蚀介质(如应力腐蚀开裂)等外部环境因素如何加速材料的失效过程。 构件几何与残余应力: 阐述构件形状、尺寸、存在孔洞或缺口以及焊接等工艺产生的残余应力如何改变应力分布,从而影响构件的断裂安全性。 第三部分:断裂力学在工程中的应用 本部分将理论与实践相结合,展示断裂力学在实际工程设计与安全评估中的重要作用。 结构完整性评估(Structural Integrity Assessment, SIA): 介绍如何利用断裂力学原理,结合无损检测技术,评估已有结构的损伤状况,预测其剩余寿命,并制定维修或更换计划。 失效分析: 通过对实际工程失效案例的剖析,讲解如何运用断裂力学的知识,从失效的宏观和微观证据中找出失效原因,为避免类似事故提供经验教训。 材料选择与构件设计: 阐述在设计阶段,如何根据预期的工作载荷和环境条件,选择具有足够断裂韧性的材料,并优化构件几何形状,以提高结构的安全性。 断裂控制策略: 探讨一些主动的断裂控制技术,例如表面处理、预裂纹引入等,以改善材料的断裂性能。 《材料之韧:结构失效的微观与宏观视角》旨在为材料科学家、工程师、学生以及任何对材料失效机制感兴趣的读者提供一个全面而深入的理解框架。通过掌握书中的知识,读者将能够更深刻地洞察材料在复杂载荷下的命运,从而设计出更安全、更可靠的工程结构。

作者简介

杨卫,1954年生于北京。1976年西北工业大学锻压专业本科毕业,1981年获清华大学工程力学系工学硕士,1984年获美国Brown大学工学院博士学位。教授,博士生导师,中国科学院院士、发展中国家科学院院士、美国工程院(NAE)外籍院士,曾担任浙江大学校长、国家自然科学基金委员会主任。杨卫长期从事宏微观断裂力学、固体力学、细观与纳米力学、力电耦合失效等领域的研究,著有《宏微观断裂力学》、《细观塑性力学及其应用》、《力电失效学》等。

目录信息

绪论
0.1 破坏力学的三个发展阶段
0.2 宏徽观断裂力学的理论与应用特征
0.3 断裂的宏徽观尺度—空间与时间
0.4 内容概述
参考文献
上篇:宏观断裂力学
第1章 线弹性断裂力学
1.1 宏观断裂力学发展史
1.2 Griffith脆断理论
1.3 弹性力学基本方程
1.4 裂纹尖端的二维渐近方程和断裂分类
1.5 平面问题和反平面问题的复变函数法
1.6复应力特征展开——Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型
1.7应力强度因子理论
1.8 应力强度因子求解
1.9 动态扩展裂纹尖端场
参考文献
第2章 弹塑性断裂力学
2.1 小范围屈服理论
2.2 裂纹尖端张开位移
2.3 J积分
2.4 HRR场
2.5 J控制扩展
2.6 扩展裂纹尖端场
2.7 J-Q理论
参考文献
第3章 结构缺陷评定
3.1 现有结构缺陷评定方法
3.2 三级缺陷评定体系
3.3理论断裂阻力曲线
3.4 J-T双参分评定
3.5 J-T评定的表现形式
参考文献
中篇:细观断裂力学
第4章 细观断裂力学引论
4.1 宏观断裂力学的局限性
4.2 细观损伤理论——4类损伤基元
4.3 损伤与断裂的交互作用
参考文献
第5章 界面断裂力学与多层介质断裂
5.1 界面与多层介质力学
5.2 界面断裂奇异场——各向同性双材料
5.3 各向异性双材料——stroh列式
5.4 断裂混合度与界面断裂曲
5.5 亚音速分层力学
5.6 跨音速分层力学
5.7 界面层断裂理论
5.8 材料的界面与界面层设计
参考文献
第6章 微裂纹的细观损伤理论
6.1 微裂纹损伤构形
6.2 单裂纹解
6.3 随机分布裂纹群
6.4 织构张量
6.5 有序排列裂纹群
6.6 复合材料层合板多重断裂损伤的细观力学分析
6.7 微裂纹损伤的其他问题
参考文献
第7章 断裂过程区
7.1 损伤引致断裂过程区
7.2 各向异性损伤演化律
7.3 断裂过程的损伤计算力学
7.4 裂尖区的离散塑性理论
7.5 位错计算力学
7.6 材料韧脆判定
7.7 内嵌弹性区模型
7.8 准解理断裂过程
参考文献
第8章 材料增韧的细观力学
8.1 引言
8.2 强韧增值与能量积分
8.3 扩展裂纹的尾区耗散增韧
8.4 扩展裂纹的桥联增韧
8.5 裂尖形貌与超钝化
8.6 场激发微区域转变
8.7 表面与界面强韧
参考文献
下篇:纳观断裂力学
第9章 纳观力学基础
9.1 纳观断裂力学引论
9.2 原子间作用势……
9.3 纳观计算力学方法
参考文献
第10章 纳观断裂过程
10.1 边界层计算构形
10.2 均相固体断裂的纳观过程
10.3 理想界面断裂的纳观过程
10.4 峰峦界面结构的纳观数值模拟
参考文献
第11章 宏微观结合
11.1 宏观/细观/纳观三重嵌套模型
11.2 连续介质——离散粒子的交叠层模型
11.3 交叠层力学量传递与力学氛围
11.4 位错运行的跨层次传递
11.5 宏微观计算实例
11.6 加速时间步积分
11.7 裂尖原子的混沌运动:解理过程
11.8 裂尖原子的混沌运动:位错发射过程……
参考文献
致谢
主题索引
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的语言风格非常严谨,但又不失温度。在讲解那些公认难度极高的理论时,作者总能找到一种清晰易懂的切入点,避免了术语的过度堆砌。比如,在阐述能量守恒原理在断裂力学中的应用时,作者清晰地界定了“表面能”、“应变能”等概念,使得能量释放率的推导过程清晰可见。我注意到,书中对历史发展脉络的梳理也做得非常到位,能够让读者理解每一个理论是如何在特定的历史背景下被提出和完善的,这有助于建立起更宏大的知识体系。读完关于疲劳断裂的部分,我感触最深的是,作者强调了载荷历史对材料性能的长期影响,这对于设计需要长期服役的结构件来说,具有不可替代的指导价值。这本书的阅读体验,就像是与一位循循善诱的学者进行了一场高质量的学术对话。

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读完这本书的前几章,我深切地感受到作者在内容组织上的独到匠心。它并不是那种堆砌公式和定理的枯燥教科书,而是采用了循序渐进的叙事方式,仿佛有一位经验丰富的导师在身边耐心地为你剖析每一个难点。特别是对裂纹萌生和扩展机制的讨论,作者没有停留在表面的现象描述,而是深入挖掘了其背后的物理本质。那些关于塑性区大小、应力强度因子计算的章节,作者通过大量的实例分析,将抽象的数学模型与实际工程问题紧密地联系起来。我尤其欣赏的是,作者对不同材料体系(如金属、陶瓷、复合材料)在断裂行为上的差异进行了细致的对比,这极大地拓宽了我的知识边界。读到后面,我甚至能想象到材料在受力变形时,其内部晶格结构和位错运动是如何共同作用,最终导致灾难性失效的场景。这本书的深度和广度,绝对能满足高年级本科生乃至研究生的需求。

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这本书的封面设计相当的考究,那种深邃的蓝色调和简洁的字体搭配,一下就给人一种严谨、专业的印象。我翻开第一页,就被那种扎实的学术气息所吸引。虽然我不是专业研究这个领域的,但作为一名对材料科学有浓厚兴趣的工程师,我希望能从中找到一些启发。这本书的排版非常清晰,图表的质量也很高,这对于理解复杂的力学概念至关重要。尤其是那些涉及到复杂应力场分析的插图,做得非常到位,让人可以很直观地感受到断裂过程中材料内部的微观变化。作者在引言部分对宏观和微观尺度的衔接做了详尽的阐述,这对我来说是很有帮助的,因为它强调了从原子尺度到工程尺度的连续性,让我对整个断裂过程有了更全面的认识。总的来说,这本书的装帧和视觉呈现都达到了非常高的水准,让人在阅读过程中感受到一种愉悦的学术体验,即使面对艰深的理论,也不会感到枯燥。

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这本书给我的感觉是,它不仅仅是在“教”你知识,更是在“培养”你的思维方式。它挑战了我过去对“强度”和“韧性”的简单理解。作者在讨论断裂韧性评价方法时,引入了大量的实验数据和分析工具,比如Aramco曲线、J积分等,这些都是非常前沿和实用的内容。更令人印象深刻的是,书中对断裂过程的动态模拟和数值方法(如有限元分析)的介绍,展示了现代断裂力学研究的前沿方向。我尝试着按照书中的步骤,用一个简单的二维模型进行分析,发现书中的理论框架对于指导数值模拟具有极强的指导意义。它教会了我如何批判性地看待实验结果,如何在复杂环境下选择恰当的力学模型来预测材料的寿命和可靠性。这种强调实际应用和分析能力的训练,远比单纯记忆公式重要得多。

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我必须说,这本书的内容密度非常高,需要细嚼慢咽才能真正领会其精髓。它涵盖的知识体系非常庞大,从基本的弹性力学基础,到线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学,再到更高级的断裂过程区和损伤力学,几乎构成了一个完整的知识闭环。对于我这种已经工作了一段时间的人来说,它像是一份极佳的复习和提升材料,能够系统地巩固那些在日常工作中容易模糊的理论点。特别是关于韧性材料的塑性应变和裂纹尖端场的处理,书中提供的解析解和数值解的对比,让我对“小塑性”和“大塑性”的适用边界有了更清晰的界限。总而言之,这是一本结构严谨、内容详实、视野开阔的专业参考书,它不仅是工具书,更是一本能够提升从业者理论深度和分析能力的宝典。

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非常扎实与见功力的一本书。很力学!

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