具体描述
《分数阶系统控制性能分析》从数学基础、经典分析、现代分析、数字实现四个大的方面分别对分数阶系统的控制模型、频率特性、稳定性能、空间根轨迹、能控能观性、分数阶频域控制器的综合设计、分数阶状态观测器设计等内容进行了定性与定量的论证说明，为分数阶系统的理论分析与应用研究提供了重要的理论依据和验证手段。对从事系统分析及应用研究、控制理论、电子信息和自动化等专业研究的科研人员、工程技术人员及大学生，研究生，具有重要的参考价值。
探秘现代材料的微观世界：从晶体结构到宏观性能 图书名称：晶体结构与材料性能的量化研究 内容简介 本书深入探讨了晶体材料的微观结构与其宏观物理、化学及机械性能之间的内在联系。我们不再满足于对材料现象的定性描述，而是致力于通过严谨的理论模型、先进的实验表征技术以及计算模拟方法，实现对材料行为的精准预测与调控。本书旨在为材料科学家、工程师以及对固态物理有浓厚兴趣的研究人员提供一个全面、深入且富有洞察力的参考。 第一部分：晶体学基础与结构表征 本部分奠定了理解所有晶体材料的基础——空间几何排列。我们从最基本的点阵概念、布拉维晶格和晶体学符号系统入手，详细解析了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP）等常见晶体结构。重点在于如何利用晶体学原理来描述晶体缺陷的类型、密度及其对材料性能的影响，包括点缺陷（如空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。 随后，我们将视角转向现代结构分析的“利器”——衍射技术。 X射线衍射（XRD）与中子衍射（ND）： 深入阐述了布拉格定律的物理意义，探讨了如何利用粉末和单晶衍射数据来解析晶体结构、确定晶格常数、计算晶粒尺寸以及量化残余应力。特别关注了高精度衍射技术在分析复杂氧化物和多铁性材料中的应用。 透射电子显微镜（TEM）的先进应用： 本章超越了TEM的基本成像原理，重点介绍了高分辨透射电镜（HRTEM）在原子尺度缺陷成像中的能力，以及选区电子衍射（SAED）和能量色散X射线谱（EDS）在局部化学成分分析和晶体取向确定中的定量化方法。 第二部分：热力学、动力学与相变行为 材料的最终性能往往由其热力学稳定性和相变过程所决定。本部分着重于运用统计力学和非平衡态热力学来解释材料的演化规律。 晶体热力学： 详细分析了晶格振动（声子）理论，阐释了比热容、热膨胀系数和晶格热导率的微观起源。重点讨论了Gibbs自由能面在确定相稳定性和相界面能中的作用。 扩散理论与动力学： 区别于经典的Fick定律，我们深入研究了固态扩散在晶界、位错核心等非晶体区域的加速效应。通过原子尺度的跳越模型（如离子跳跃模型），量化了温度、应力场对扩散速率的影响，这对于高温合金的析出强化和薄膜生长至关重要。 固态相变机制： 剖析了相变过程中形核与长大过程的定量描述，特别是“先驱性位移”机制在马氏体相变中的作用。利用Cahn-Hilliard方程描述了非均匀组分的演化，以及临界成核理论在析出动力学中的应用。 第三部分：结构对宏观力学性能的控制 本部分是连接微观结构与工程应用的核心桥梁。我们聚焦于如何通过调控晶体结构特征来实现对材料强度、韧性和疲劳寿命的精确控制。 位错理论与塑性形变： 系统阐述了位错的几何学、能量和运动学。重点分析了Schmid因子、临界分切应力（CRSS）在单晶和多晶材料变形中的应用。深入探讨了加工硬化（或称作应变硬化）的本质，即位错源（如Lomer-Cottrell堆积）的形成机制。 强化机制的定量分析： 对几种主要的强化机制进行了细致的力学建模。 固溶强化： 基于弹性应变场模型计算杂质原子对位错运动的钉扎效应。 沉淀强化（析出强化）： 详细分析了Orowan环绕机制和剪切穿透机制下的屈服强度增量计算，以及对析出物尺寸、体积分数和分布均匀性的敏感性分析。 晶粒细化强化： 严格遵循Hall-Petch关系式的适用范围，并探讨了当晶粒尺寸进入纳米尺度时，其失效机理（如晶界滑移）如何导致Hall-Petch斜率的变化。 断裂韧性与疲劳： 从Griffith能量平衡观点出发，引入了线弹性断裂力学（LEFM）的概念，分析了裂纹尖端应力场。对于疲劳问题，则侧重于基于Paris-Erdogan定律的裂纹扩展速率模型，并探讨了晶体取向、晶界对裂纹偏转和增韧效应的调控作用。 第四部分：计算模拟与性能预测 随着计算能力的飞速发展，基于第一性原理的计算模拟已成为材料设计不可或缺的工具。本部分详述了如何利用先进的计算工具来模拟和预测材料行为。 密度泛函理论（DFT）的应用： 阐述了如何利用DFT计算晶格参数、形成能、电子结构、态密度（DOS）以及弹性常数。特别关注了使用准粒子修正（如GW方法）来准确预测半导体和绝缘体的带隙。 分子动力学（MD）模拟： 介绍了用于描述原子间相互作用的势函数构建（如嵌入原子法EAM和偶合原子势CNA）。MD模拟的应用范围包括模拟高温下的晶格振动、计算扩散系数（Einstein或Mean-Square-Displacement方法）以及观察高速冲击下的位错动力学。 相场（Phase Field）模型： 解释了相场方法在模拟复杂界面演化（如晶界迁移、二次相析出、应力诱导形变）中的优势，重点在于其连续性描述如何耦合到热力学驱动力，从而实现跨尺度的性能演化模拟。 本书的最终目标是建立一个从原子尺度到宏观工程应用的全景式理解框架，为新材料的理性设计和现有材料的优化提供坚实的理论和计算基础。
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