具体描述
《土木工程实用力学》是根据高等职业教育大土木类专业的教学要求编写而成，以培养生产第一线技术应用型人才为目标，按土木工程施工及管理工作岗位所需的基础理论知识和专业知识，整合了传统的《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》三大力学教材内容。全书共分12章，其内容体系突出外力（荷载、约束反力）的平衡、内力的分布规律（轴力图、剪力图、弯矩图）、应力的计算方法及分布、应变的概念及变形的计算，形成了以外力、内力、应力及变形“三力一变”为核心的内容，努力实现传统与现代、基础与前沿、传统教学与现代技术的优化结合。《土木工程实用力学》内容丰富、知识面宽、综合性强，既有理论又有实践，重点突出力学的基础理论、基本知识、基本技能等实用性。可作为高等职业教育大土木工程类专业的教学用书，也可作为土木工程从业人员的参考用书。
材料科学中的前沿探索：从微观结构到宏观性能的跨学科研究 图书简介 本书汇集了材料科学领域近年来最具突破性和影响力的研究成果，聚焦于新型材料的设计、合成、表征及其在极端环境下的应用。全书结构严谨，内容深入浅出，旨在为材料学、物理学、化学以及相关工程领域的科研人员、研究生和高级工程师提供一份全面而富有洞察力的参考指南。 本书的撰写基于跨学科的视角，深刻剖析了材料性能与其微观结构之间的内在联系。我们不再将材料视为孤立的实体，而是将其置于多尺度、多物理场耦合的复杂系统中进行考量。 第一部分：先进材料的理性设计与合成 本部分重点探讨了如何基于理论预测和先进的计算模拟技术，主动设计具有特定功能的新型材料。 第一章：计算材料学：从第一性原理到高通量筛选 本章详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测材料电子结构、力学性能和相变行为中的应用。重点讨论了如何利用机器学习和人工智能算法加速新型合金、陶瓷和聚合物的筛选过程。内容涵盖了从原子尺度的势能面构建到晶体缺陷演化路径的模拟。特别关注了“逆向设计”的策略，即根据所需的宏观性能反推所需的原子级结构特征。 第二章：复杂相界面的构筑与调控 材料的性能往往取决于其内部界面的特性。本章深入探讨了异质结、多层膜和纳米复合材料中界面工程的关键技术。讨论了原子层沉积（ALD）和分子束外延（MBE）在精确控制界面结构、应力状态和电子能带匹配方面的最新进展。重点分析了界面缺陷（如位错、堆垛层错）如何影响电荷传输和机械可靠性。此外，本章还涉及了活体材料和生物材料的仿生界面设计，以实现优异的生物相容性和功能集成。 第三章：超高熵合金（HEA）的构筑与热力学稳定性 超高熵合金以其独特的微观结构和潜在的极端性能，成为当前材料研究的热点。本章系统梳理了HEA的设计原则，包括“高熵效应”、“迟滞效应”、“局域结构扭曲”和“稀释效应”。内容包括了通过快速凝固、增材制造等技术如何实现非平衡态结构的稳定化，以及对不同晶体结构（FCC、BCC、HCP及其复合结构）的力学响应和高温蠕变行为的深入分析。 第二部分：材料的极端环境响应与表征技术 本部分着重于在苛刻条件下（高温、高压、强辐照、腐蚀性介质）对材料性能的评估，并介绍了尖端的原位（In-situ）表征技术。 第四章：高温与蠕变机制：面向能源与航空应用 在航空航天和先进核能领域，材料必须承受极高的热负荷和机械应力。本章详细阐述了晶界扩散、空洞形核与长大在高温蠕变过程中的主导作用。研究了氧化物弥散强化（ODS）合金和单晶高温合金的微结构演变。引入了基于时间-温度参数（如Larson-Miller参数）的寿命预测模型，并讨论了在复杂载荷谱下的疲劳-蠕变耦合损伤机制。 第五章：辐照损伤：从原子位移到宏观脆化 针对核反应堆和太空环境，本章深入探讨了高能粒子（中子、质子、重离子）轰击对材料结构和性能的影响。内容包括原子位移级联（dpa）的产生、点缺陷的迁移与聚集、以及由辐照引起的相变和脆化。着重分析了利用先进的透射电子显微镜（TEM）进行的原位辐照实验，以期捕获瞬态缺陷的动力学行为。 第六章：原位（In-situ）表征技术：捕获动态过程 为了理解材料的本征行为，必须在加载条件下对其进行实时监测。本章系统介绍了尖端原位技术，包括原位拉伸/压缩/扭转同步辐射X射线衍射（XRD）与散射（SAXS/WAXS），原位同步加速器光电子能谱（XPS）在表面化学变化中的应用，以及原位扫描透射电子显微镜（STEM）对塑性变形机制的解析。重点阐述了如何通过多物理场耦合的原位实验，关联微观应变与宏观响应。 第三部分：功能材料的量子效应与器件集成 本部分聚焦于具有特殊电子、磁性或光学性质的功能材料，探讨了如何将基础研究成果转化为实际器件。 第七章：二维材料的电子结构调控与异质集成 自石墨烯的发现以来，二维材料已成为电子学和光电子学的前沿。本章深入分析了单层和少层材料（如过渡金属硫化物、拓扑绝缘体）的狄拉克锥、激子效应和自旋轨道耦合。重点探讨了如何通过“魔角堆叠”实现超导和新型量子态，以及如何构建具有优异电荷分离效率的范德华异质结用于太阳能电池和晶体管。 第八章：强关联电子体系与非传统磁性 本章探讨了电子之间的强相互作用如何导致非常规的电学和磁学行为。内容涵盖了Mott绝缘体、电荷密度波（CDW）以及拓扑磁性材料。详细分析了利用电场或应变调控电子态的“电场效应晶体管”方法，以实现低能耗的记忆器件和逻辑元件。 第九章：智能材料与自适应系统 本章展望了材料在响应外部刺激（光、热、电、磁、化学信号）时表现出的自适应和自修复能力。研究了形状记忆合金的马氏体相变机制、压电陶瓷的能量收集效率优化，以及聚合物基复合材料中的微囊自修复技术。重点讨论了如何设计具有多重响应通道的传感器和驱动器。 结论与展望 全书最后总结了当前材料科学面临的挑战，特别是跨尺度模型的不确定性、极端环境下的数据获取难度，以及从实验室小规模制备到工业化量产的技术鸿沟。本书强调，未来材料的进步将依赖于AI驱动的实验自动化和对复杂系统动力学的深入理解。
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