Multiscale Dissipative Mechanisms and Hierarchical Surfaces pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Nosonovskii, Mikhail

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:

价格:$ 236.17

装帧:

isbn号码:9783540784241

丛书系列:

图书标签:

• 材料
• 化学
• 创新
• Multiscale modeling
• Dissipative systems
• Hierarchical surfaces
• Surface science
• Materials science
• Non-equilibrium thermodynamics
• Molecular dynamics
• Computational physics
• Interface phenomena
• Energy dissipation

空间编织者：流变与结构边界的探索 本书深入剖析了材料科学与结构工程领域中跨尺度现象的复杂相互作用，聚焦于物质在不同维度下的行为特性及其宏观表现。内容围绕结构拓扑、能量耗散机制以及界面相互作用三大核心议题展开，旨在构建一个统一的理论框架，用以描述和预测复杂系统在极端条件下的响应。 第一部分：微观尺度的结构序构与本征属性 本部分着重于探究材料在原子和分子层面的排列规则，以及这些微观结构如何决定材料的宏观力学性能。 第一章：晶体缺陷与塑性变形的启动 本章详尽考察了点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）在金属和陶瓷材料中的形成、迁移及相互作用。重点分析了高熵合金中局域应变场与位错环的交互效应，特别是应变梯度理论如何修正经典塑性理论对小尺寸效应的描述。我们引入了非局部塑性模型，用以解释材料在纳米尺度加工过程中出现的硬化和软化现象。此外，本章还探讨了孪晶界的形成与动态演化对材料韧性的影响，通过分子动力学模拟揭示了晶界扩散机制在高温蠕变中的主导作用。 第二章：无序系统的能量景观与弛豫过程 本章转向非晶态材料和高分子网络。我们研究了玻璃转变温度附近的动力学反常现象，特别是德鲁德模型在描述长程有序性缺失时的局限性。引入多重能垒理论，解释了过冷液体在冷却过程中所经历的非指数弛豫行为。材料内部的自由体积模型被重新审视，着重于自由体积的异质性分布如何影响材料的粘弹性响应。对高分子链段的动力学研究，结合了小角X射线散射 (SAXS) 和动态力学分析 (DMA) 的实验数据，揭示了交联密度对松弛时间的精确调控。 第三章：界面化学与表面能的张力 本章聚焦于固-固、固-液界面的本质。表面能不再被视为一个静态参数，而是依赖于界面结构和环境化学势的动态量。我们深入探讨了吉布斯吸附等温线在金属氧化物表面对腐蚀起始点的预测能力。对于复合材料，本章详细分析了界面剪切强度的本征决定因素，包括化学键合强度、范德华作用力以及界面处的应力集中梯度。通过透射电子显微镜 (TEM) 观察，我们展示了纳米颗粒在基体中团聚或分散的能量学驱动力。 第二部分：中间尺度的多场耦合与耗散路径 本部分将视角拓展到微米到毫米级别，关注材料在载荷、热流和电磁场共同作用下的动态响应，特别是能量如何在不同物理域之间转化和耗散。 第四章：损伤演化与疲劳裂纹的萌生 本章的核心在于理解材料失效的不可逆过程。我们采用了概率损伤演化模型，将微裂纹的成核、扩展与载荷历史紧密联系起来。对疲劳寿命的预测，不再局限于Paris-Erdogan规律，而是纳入了环境腐蚀因子和微观空洞的相互作用项。重点分析了小裂纹尖端应力奇异性如何影响断裂韧性测试结果的尺度效应。通过声发射技术 (AE) 实时监测，追踪了多裂纹簇集扩展的非线性动力学路径。 第五章：热力学驱动下的相变塑性 本章探讨了相变对材料力学性能的复杂影响，如马氏体相变和固溶体析出。我们构建了相场模型 (Phase-Field Model) 来描述形核驱动的应力诱导相变。本章详细分析了热机械耦合效应，特别是高温工作环境下，由于热膨胀不匹配导致的残余应力累积如何加速蠕变断裂。对形状记忆合金的研究，侧重于应变诱导马氏体相变过程中的热滞后现象及其能量耗散机制。 第六章：多孔介质中的流固耦合 本章聚焦于具有高孔隙率的材料，如泡沫金属或地质结构。我们采用拉普拉斯方程结合达西定律来描述孔隙内流体的流动，并将其与固体骨架的弹性响应耦合。研究重点在于孔隙结构拓扑（如连通性和各向异性）对渗透率和有效模量的耦合影响。通过X射线计算机断层扫描 (X-CT) 重建孔隙网络，并利用格子玻尔兹曼方法 (LBM) 模拟了流体在复杂通道内的湍流和拖曳力对骨架的动态作用。 第三部分：宏观尺度的结构响应与功能集成 本部分着眼于工程尺度，讨论如何基于对微观和中间尺度的理解，设计具有特定宏观功能的复杂结构。 第七章：梯度材料的本构关系与制造挑战 梯度功能材料（FGMs）因其平滑变化的材料属性而在热应力防护中展现出巨大潜力。本章详细阐述了梯度应力张量的构建方法，并提出了适用于梯度材料的非均匀本构方程。制造技术，特别是增材制造（如激光熔融沉积），如何精确控制梯度分布的精度和重复性是本章的难点。我们对比了不同梯度设计（线性、指数、分段式）在承受瞬态热冲击时的性能差异。 第八章：机构设计的拓扑优化与尺度约束 本章探讨了在给定的载荷和约束条件下，如何优化材料的宏观分布以实现性能最大化。我们采用了基于应力水平集方法的拓扑优化算法，以确保优化结果在制造公差范围内具有稳健性。重点关注了屈曲稳定性和振动模式作为约束条件时，对轻量化结构设计的影响。本章强调了如何将微观尺度的失效判据（如最大局部应变）集成到宏观拓扑优化目标函数中，实现“性能驱动的结构化”。 第九章：环境适应性与自适应结构的未来 本章展望了具有环境响应能力的智能结构。我们研究了压电材料和磁流变弹性体在外部刺激下实现形状或刚度主动调控的机理。对于自适应结构，关键在于设计快速响应的反馈回路和高灵敏度的传感机制。本章最后探讨了如何利用生物启发设计的原则，例如模仿自然界中层状结构对冲击能的有效耗散方式，来指导下一代结构材料的研发方向。 本书内容全面且层层递进，为从事材料研发、结构设计及计算力学研究的专业人士提供了深入的理论基础和前沿的视角。它要求读者具备扎实的固体力学和热力学背景，旨在激发对多物理场耦合问题的系统性思考。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆