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出版者:

作者:Hall, A. S./ Archer, Fred E./ Gilbert, R. I./ Hall, Stan

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:62.95

装帧:

isbn号码:9780868404257

丛书系列:

图书标签:

• 工程力学
• 静力学
• 工程学
• 物理学
• 大学教材
• 力
• 平衡
• 结构分析
• 材料力学
• 基础工程

好的，以下是一份关于一本名为《工程材料学基础》的图书简介，字数约为1500字，旨在详细介绍该书内容，并避开任何与《工程静力学》相关的元素。 --- 工程材料学基础：从微观结构到宏观性能的深度探索 图书概述 《工程材料学基础》是一部全面、深入、系统介绍现代工程材料科学与技术核心原理的权威著作。本书旨在为工程、材料科学、物理学以及化学等相关专业的本科生、研究生以及工程技术人员提供坚实的理论基础和前沿的实践指导。我们相信，理解材料的微观结构如何决定其宏观性能是所有工程创新的基石，因此，本书将结构、性能、加工与应用这四大核心要素紧密结合，构建了一个完整的材料学知识体系。 本书的叙事结构遵循逻辑递进的原则：从最基本的原子结构和晶体学入手，逐步过渡到材料的微观缺陷、相变，再深入探讨机械性能、热学性能、电学性能等关键属性，最后聚焦于材料的选择、设计与应用挑战。全书语言严谨、图表丰富，力求在保持学术深度的同时，确保概念的清晰易懂。 第一部分：材料的微观基础与结构 本部分为全书的基石，旨在阐明材料的内在构成与排列方式如何设定其基础属性。 第一章：材料科学导论与原子结构 本章首先界定了什么是工程材料，并回顾了化学键合的基础知识，包括离子键、共价键、金属键以及范德华力。重点阐述了电子排布对材料宏观特性的初步影响。 第二章：晶体结构与衍射技术 深入探讨了晶体结构的基本概念，包括晶胞、密堆积、晶格点群及布拉维格子。详细介绍了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方最密堆积（HCP）等常见金属结构。同时，本书系统介绍了X射线衍射（XRD）技术，解释了如何利用衍射图谱来确定材料的晶体结构和晶粒尺寸，这是材料表征的必备技能。 第三章：材料中的微观缺陷 材料的性能并非由完美的晶体决定，而是由缺陷所主导。本章详细分类论述了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。特别强调了位错理论在解释金属塑性变形（滑移与交滑移）中的核心地位，并引入了位错源、位错缠结等概念。 第四章：扩散现象与动力学 材料内部的原子迁移是热处理、腐蚀和许多化学反应的驱动力。本章基于菲克定律，系统分析了固态扩散的机理（取代式扩散与间隙式扩散），并探讨了温度、晶界和缺陷浓度对扩散速率的影响。扩散动力学的分析为后续的相变章节提供了定量工具。 第二部分：结构与性能的关系：热力学驱动的转变 本部分将焦点转向材料内部的相变过程，解释了热力学驱动下的微观结构演变如何导致材料宏观性能的显著变化。 第五章：材料的热力学基础与相图 本章引入了材料热力学的基本原理，包括吉布斯自由能、化学势的概念。重点在于相图的解读，尤其是二元合金相图（如Fe-C系），详细分析了共晶、共熔、包析等平衡相变过程。相图是指导材料热处理和合金设计的核心工具。 第六章：固态相变动力学 相变并非瞬时发生，而是受动力学控制。本章详细介绍了成核与长大理论，包括均相成核与异相成核的速率分析。随后，系统讨论了扩散控制的固态相变，如退火、析出相的形成，以及非扩散控制的马氏体转变。利用时间-温度-转变（TTT）图和冷却转变（CCT）图来指导实际热处理工艺的设计。 第七章：金属的微观结构演化与热处理 结合前述的相变理论，本章专门讨论了工程中最常用的金属材料——钢和铝合金的热处理工艺。内容涵盖了退火、正火、淬火、回火等关键过程，并深入分析了不同热处理状态下微观组织（如铁素体、奥氏体、贝氏体、马氏体）对力学性能的决定性影响。 第三部分：宏观力学性能的测试与机理 材料在服役过程中必须承受各种载荷，本部分集中探讨材料如何响应外力，及其断裂和疲劳机理。 第八章：弹性与塑性形变 本章从本构关系出发，定义了应力与应变的概念，并阐述了胡克定律在弹性范围内的适用性。重点深入探讨了塑性形变机理：位错的运动、加工硬化（应变硬化）现象。引入了屈服强度、拉伸强度、弹性模量等关键力学参数的测试方法。 第九章：韧性、脆性与断裂力学基础 区分了韧性材料和脆性材料的变形与断裂模式。系统介绍了冲击韧性测试（如夏比V型冲击试验）及其意义。更重要的是，本章引入了线弹性断裂力学（LEFM）的基础，包括应力强度因子、裂纹扩展的判据（如Griffith理论），以及KIC（断裂韧度）参数的测量，为结构安全评估奠定基础。 第十章：疲劳与蠕变行为 疲劳是导致结构失效的最主要原因之一。本章详细分析了低周疲劳和高周疲劳的差异，引入了S-N曲线（Wöhler曲线）的构建与应用，并探讨了表面处理（如喷丸）对疲劳寿命的改善作用。针对高温应用，本章引入蠕变的概念，分析了稳态蠕变速率及派尔-纳尔逊方程，指导高温部件的设计。 第四部分：功能性材料与先进技术 本部分将材料科学的应用扩展到非机械性能领域，关注电、热、磁等功能性材料的设计与制备。 第十一章：电学与介电材料 系统介绍了导体、半导体和绝缘体的电子导电机制。对于金属导体，分析了电导率与晶格振动、缺陷浓度的关系。对于陶瓷和聚合物，重点讨论了介电常数、介电损耗及其在电容器和绝缘体中的应用。引入了本征与非本征半导体的载流子行为。 第十二章：热学与光学材料 本章涵盖了材料的热传导与热膨胀特性。对比了晶体材料与非晶材料的热导率机制。在光学方面，重点介绍了光的吸收、透射和反射原理，讨论了透明陶瓷、光纤材料以及半导体发光二极管（LED）的发光机理。 第十三章：聚合物与复合材料 聚合物因其轻质、易加工和可设计性强而成为现代工程的重要组成部分。本章深入探讨了聚合物的分子结构（结晶度、玻璃化转变温度Tg）、粘弹性行为以及蠕变松弛现象。随后，本书介绍了先进复合材料，特别是纤维增强复合材料的力学性能分析，包括增强相与基体相的有效介质理论。 第十四章：材料的制备、加工与可持续性 本章聚焦于如何将材料理论转化为实际产品。涵盖了金属的铸造、塑性加工（轧制、锻造）、粉末冶金技术。同时，也探讨了材料的环境影响、回收技术与可持续材料的设计原则，体现了现代工程对环境责任的关注。 --- 《工程材料学基础》以其严谨的理论框架和广泛的应用覆盖，不仅是高校教学的理想教材，更是每一位致力于材料创新与工程实践的专业人士案头不可或缺的参考手册。通过对原子层面的深入理解，读者将能够掌握预测和优化材料性能的关键工具。

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这本书的阅读难度曲线处理得非常老道。它没有采用传统教材那种先抛出所有数学工具，再套用公式的做法。相反，它像是引导你一步步走向那个“工具箱”。开篇的几章，更多地聚焦于如何准确地“看”力，如何将实际物体抽象成理想化的质点或刚体。作者甚至花笔墨讨论了在不同尺度下，是否应该考虑重力、惯性力等因素，这在实际工程设计中是极具价值的预处理思维。我发现，它在处理刚体转动惯量和主轴概念时，所采用的几何直觉引导，远比我高中时学的那种纯粹的积分推导要来得有效得多。书中的图示不仅仅是示意图，更像是一种可视化的数学语言，它们清晰地展示了向量场的分布和力矩的旋向。有一点让我非常满意，那就是作者对“近似”和“误差”的坦诚。他明确指出了在某些工程简化假设下，计算结果可能存在的最大偏差范围，这对于要求高可靠性的项目来说，是比精确答案本身更重要的信息。这本书教会我的，与其说是解题方法，不如说是一种审慎的工程判断力。

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说实话，我最初对这类经典教材总是抱有一种敬而远之的态度，觉得它们枯燥乏味，充满了教条主义的痕迹。然而，这本让我彻底改观了。它的叙事节奏感非常强，读起来就像在听一位经验极其丰富的工程师娓娓道来他的职业生涯中的挑战与解决方案。书中穿插的那些“案例分析”简直是神来之笔。它们都不是教科书上标准的、过于理想化的例子，而是取材于实际工程中的疑难杂症，比如一个老旧桥梁的局部应力集中问题，或者一个复杂机械臂在极端环境下的稳定性分析。作者在讲解这些案例时，会先抛出问题，让你自己尝试构建模型，然后再逐步揭示他是如何运用静力学原理来简化、建模和求解的。这种互动式的学习体验，极大地激发了我的探索欲。我记得有一段关于虚功原理的阐述，作者用了一个非常巧妙的“能量守恒”视角来切入，避开了繁琐的变分计算，直接展示了原理的优雅性。这本书的排版设计也值得称赞，大段的文字之间有足够的留白，关键公式被单独框选出来，重点突出，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。对于我这种习惯于边阅读边做笔记的人来说，这种布局简直是量身定制。

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我是一名工作了十年的结构设计师，很多时候，理论知识生疏了，但又必须在新的项目挑战面前快速找回状态。市面上很多新的力学书籍，为了追求新颖和所谓的“现代化”，反而把基础弄得七零八落，很多看似时髦的数学工具用上去，却丢掉了对物理本质的敬畏。这本却完全不同，它坚守住了力学最核心的精神——精确的建模和严谨的逻辑推理。它没有过多涉猎更高级的材料力学或结构动力学内容，而是把静力学的每一个基本假设都掰开了揉碎了讲，让你明白为什么在某些条件下可以忽略某些力。我尤其喜欢它对“约束”的讨论。作者用了整整一个章节来探讨不同类型的支撑（铰接、滑动、固定等）在二维和三维空间中对物体自由度的限制，这对于我后续进行有限元预处理时的边界条件设置至关重要。书中引用的一些历史典故，比如伽利略对悬臂梁的早期研究，也让阅读过程多了一层人文色彩，提醒我们知识的积累并非一蹴而就。总而言之，这本书像是一坛老酒，初尝平淡，回味无穷，每翻开一次，都能发现新的层次和更深的内涵。

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坦白讲，我最初对购买这本教材是持怀疑态度的，毕竟市面上的教材浩如烟海，质量参差不齐。但当我真正投入时间去钻研后，我发现这本书的价值远超其标价。它最大的优点在于其极高的“可操作性”。许多理论书籍读完后，你会感觉知识停留在纸面上，无法落地。但这本则不然，它似乎时刻都在和你进行一场实时的工程对话。比如，它在讲解平面桁架的节点法和截面法时，不仅展示了如何计算，更深入讨论了在实际搭建中，由于连接件的非理想性，结构内部可能出现的次级弯矩，以及如何通过调整杆件的连接方式来最小化这些影响。书中对于静定与静不定结构的概念辨析非常到位，尤其是在分析复杂框架结构时，作者用一种类似于“破译”谜题的方式，引导读者逐步剥离出多余约束，从而导向求解。整本书的语言风格是那种沉稳、内敛且充满逻辑性的，没有丝毫浮夸或故作高深之处。它给我的感觉是，这本书的作者不仅仅是一位理论家，更是一位久经沙场的实践者，他把工程实践的智慧，巧妙地融入了基础理论的框架之中，让人读得既扎实又过瘾。

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这本书的封面设计简洁明快，那种略带磨砂质感的纸张拿在手里，触感非常舒服。我是在备考一个重要的专业认证考试时偶然发现它的，当时急需一本系统梳理基础知识的参考书。打开第一章，就被作者那种深入浅出的叙述方式吸引住了。他没有直接堆砌复杂的公式，而是花了大量篇幅去解释每一个物理概念背后的直观图像。比如，在讲解力的投影和平衡条件时，作者竟然用到了一个非常形象的建筑工地的场景来比喻，让我一下子就领悟了那些抽象的几何关系。书中的插图质量极高，线条流畅，标注清晰，即便是最复杂的受力分析图，也能一眼看出关键的受力点和约束条件。我特别欣赏它在习题设置上的匠心。习题并非千篇一律的代数运算，而是穿插了大量的“思考题”和“设计优化”的小模块，引导读者去思考为什么是这种解法，而不是仅仅停留在“如何算出答案”。读完前几章，我感觉自己对静力学的基本原理的理解，已经比我大学时期的教材深入了好几个层次，那种对物理世界的清晰把握感，真是令人振奋。这本书显然是为那些真正想把力学学透的人准备的，而非仅仅为了应付考试的“速成指南”。

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