利用壓痕方法錶徵復雜材料體係的力學性能 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張純禹 著

圖書標籤:

• 壓痕測試
• 力學性能
• 材料錶徵
• 復雜材料
• 納米力學
• 微觀力學
• 材料科學
• 固態物理
• 材料測試
• 力學行為

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302379225

版次：1

商品編碼：11578909

品牌：清華大學

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-10-01

用紙：膠版紙

頁數：161

內容簡介

　　《利用壓痕方法錶徵復雜材料體係的力學性能》概述4種放射性天然錒係元素錒、釷、鏷、鈾的化學和工藝學。第1章緒論介紹它們在現代元素周期錶中的位置、天然放射係及主要文獻。以後幾章分彆介紹各元素的曆史和現狀、化學性質和放射性質、分離方法及應用等。重點是釷和鈾這兩個具有長半衰期的元素，包括資源和獲取方法、釷的核能利用、鈾的同位素分離濃縮等。
　　《利用壓痕方法錶徵復雜材料體係的力學性能》可用作核燃料循環和核化學化工有關專業研究生的教學參考書，也可供相關專業科學研究和工程技術人員閱讀參考。

目錄

第1章 壓痕方法簡介
1.1 儀器化壓入方法的原理
1.2 測試數據的反嚮分析方法
1.2.1 半解析解和經驗解
1.2.2 基於數值解和數值優化
1.2.3 基於統計方法
1.3 復雜材料體係力學性能的壓痕錶徵方法
參考文獻

第2章 聚閤物塊體材料粘彈性性能的壓痕錶徵方法
2.1 綫性粘彈性本構模型
2.2 粘彈性壓痕問題的解析解
2.2.1 平頭壓痕
2.2.2 尖頭壓痕和指數麯綫形壓頭壓痕
2.3 基於遺傳算法的壓痕數據反嚮分析方法
2.4 應用與討論
2.4.1 平頭壓痕
2.4.2 尖頭壓痕
參考文獻

第3章 聚閤物薄膜材料粘彈性性能的壓痕錶徵方法
3.1 彈性薄膜平頭壓痕問題的半解析解
3.2 利用平頭壓痕錶徵聚閤物薄膜的粘彈性性能
3.3 利用尖頭壓痕錶徵聚閤物薄膜的粘彈性性能
3.3.1 塑性變形的處理：等效平頭壓痕
3.3.2 等效平頭壓痕鬆弛的粘彈性解
3.4 應用和討論
3.4.1 利用平頭壓痕
3.4.2 利用尖頭壓痕
參考文獻

第4章 生物細胞力學性能的壓痕錶徵方法
4.1 彈性張力膜等效結構
4.2 彈性解
4.2.1 淺壓入
4.2.2 中等壓入
4.3 粘彈性解
4.3.1 壓痕鬆弛
4.3.2 壓痕蠕變
4.3.3 綫性加載
4.4 數值驗證和參數化研究
4.4.1 數值驗證
4.4.2 參數化研究
4.5 實驗驗證和討論
4.5.1 名義模量和膜張力的測量
4.5.2 粘彈性參數的測量
4.6 小結
參考文獻

第5章 利用壓痕方法研究生物細胞的錶麵特異性粘附特性
5.1 計算模型
5.1.1 細胞的本構模型
5.1.2 錶麵特異性粘附反應動力學模型
5.1.3 有限元計算模型
5.2 結果和討論
5.2.1 粘附力對壓痕麯綫的影響
5.2.2 壓入速度對粘附力的影響
5.2.3 壓頭尺寸和壓入深度對粘附力的影響
5.2.4 細胞的力學性能對粘附力的影響
5.3 小結
參考文獻

第6章 多層膜材料中每層膜的彈性性能的壓痕錶徵方法
6.1 單層薄膜材料力學性能的壓痕錶徵方法
6.2 多層膜材料每層膜的彈性性能的壓痕錶徵方法
6.3 數值驗證
6.4 應用和討論
6.5 小結
參考文獻

第7章 金屬和聚閤物材料塑性性能的壓痕錶徵方法
7.1 金屬材料
7.1.1 金屬材料的彈塑性本構模型
7.1.2 金屬材料壓痕問題的量綱分析
7.1.3 代錶應變的概念
7.1.4 利用尖頭壓痕錶徵金屬材料的塑性性能
7.1.5 利用球形壓痕錶徵金屬材料的塑性性能
7.1.6 利用顯微硬度計錶徵金屬材料的塑性性能
7.2 聚閤物材料
7.2.1 一種彈粘塑性本構模型
7.2.2 模型的驗證
7.2.3 利用尖頭壓痕錶徵聚閤物的塑性性能
7.2.4 驗證和應用
7.3 小結
參考文獻

第8章 高溫粘塑性性能的壓痕錶徵方法
8.1 高溫壓痕簡介
8.2 Chaboche統一型彈粘塑性本構模型
8.3 Chaboche型材料力學性能的壓痕錶徵方法
8.3.1 基於神經網絡方法
8.3.2 基於有限元模擬和數值優化
8.4 參數唯一性的討論
參考文獻

第9章 壓痕技術的發展趨勢
參考文獻
附錄A 從Burgers模型參數計算微分算符多項係數以及prony級數的Matlab程序
附錄B 三種Kelvin模型對應的平頭壓痕的解（C語言程序片段）
附錄C 考慮細胞錶麵特異性粘附的接觸模型
附錄D 聚閤物本構模型的UMAT子程序
附錄E Chaboche型材料的壓痕數據反嚮分析神經網絡

前言/序言

書籍簡介 探索新型能源材料的界麵動力學與宏觀性能調控 《界麵動力學與宏觀性能調控：新型能源材料的挑戰與機遇》 深入探討瞭當前前沿能源材料體係中，界麵結構、動力學行為與整體宏觀性能之間的復雜耦閤關係。本書旨在為材料科學傢、化學工程師以及從事能源存儲與轉換器件研發的專業人士提供一個係統且深入的理論框架與實驗視角。 本書的焦點集中於下一代電池、燃料電池以及光電轉換材料的微觀機製解析。我們深知，能源材料的性能瓶頸往往根植於不同組分間的復雜界麵。這些界麵不僅是電荷、離子或能量傳輸的關鍵通道，同時也是決定材料長期穩定性和使用壽命的敏感區域。因此，理解和精準調控這些界麵行為，是實現高性能能源器件的必然路徑。 --- 第一部分：界麵結構與電子態的精細錶徵 本部分著重於解析材料界麵的原子級結構、化學態分布以及由此衍生的電子結構特性。 第一章：多尺度界麵成像技術 本章詳述瞭用於錶徵材料異質界麵、晶界及錶麵形貌的先進成像技術。重點介紹瞭高分辨率透射電子顯微鏡 (HRTEM) 在晶格匹配度分析中的應用，以及掃描透射電子顯微鏡 (STEM) 結閤原子級譜學分析（如 EELS/EDX） 對界麵元素遷移和化學態變化的定量錶徵方法。特彆關注瞭如何利用聚焦離子束（FIB）製備齣適用於高精度分析的、具備清晰界麵定義的樣品。 第二章：界麵電子結構與能帶對齊 界麵處的電子結構決定瞭能壘和電荷轉移的效率。本章深入探討瞭如何利用密度泛函理論 (DFT) 計算方法，預測不同材料接觸時的能帶彎麯、肖特基勢壘的形成以及界麵缺陷態的能級位置。結閤X射綫光電子能譜 (XPS) 和紫外光電子能譜 (UPS) 的實驗數據，驗證瞭理論模型在理解電荷注入/抽取過程中的有效性。此外，還探討瞭電解質/電極界麵處固態電解質界麵 (SEI) 膜的化學演化及其對離子傳輸的阻礙作用。 第三章：錶麵活性位點與催化反應動力學 對於電催化材料（如析氫反應、氧還原反應），錶麵的活性位點是決定反應速率的關鍵。本章係統梳理瞭如何通過錶麵敏感技術（如原位拉曼光譜、錶麵等離子體共振） 識彆和量化具有高催化活性的原子團簇或缺陷位點。通過動力學模型（如菲捨爾-特羅普施模型、朗繆爾-希思伍德機製）的修正，將錶麵活性位點的密度與宏觀電流密度聯係起來，揭示瞭界麵化學對整體催化性能的本質影響。 --- 第二部分：界麵動力學過程與輸運機製 本部分側重於界麵處的非平衡態過程，包括離子/電子的擴散、遷移以及在電化學循環中的動態演變。 第四章：離子/電子輸運的界麵限製 在固態電池和半導體器件中，界麵處的傳輸阻力往往是性能瓶頸。本章詳細分析瞭離子在固-固或固-液界麵處的跳躍機製和活化能。利用準彈性中子散射 (QENS) 和弛豫時間譜分析，研究瞭離子在電解質和固體顆粒內部的微觀運動模式。對於電化學界麵，探討瞭電場梯度對離子遷移率的非綫性影響。 第五章：電化學循環中的界麵演變與失效機製 材料的長期穩定性依賴於界麵結構的穩態。本章聚焦於電池充放電循環過程中界麵相的形成、重構和破壞。重點分析瞭鋰枝晶的形成機製及其在界麵處的形核與生長過程。結閤原位X射綫衍射 (XRD) 和同步輻射技術，實時監測界麵薄膜在應力作用下的微結構變化，為理解界麵疲勞和結構退化提供瞭新的實驗手段。 第六章：能量轉換界麵中的激子動力學 在光伏和光電催化材料中，界麵的光生載流子分離效率至關重要。本章闡述瞭時間分辨光譜技術（如飛秒瞬態吸收光譜） 在跟蹤界麵電荷分離、激子猝滅和界麵復閤過程中的應用。通過精確控製界麵結構（如異質結的層級排列），優化界麵電勢梯度，以最大化載流子的有效分離和傳輸。 --- 第三部分：界麵調控策略與宏觀性能優化 本部分將微觀機製的理解轉化為可操作的工程策略，以實現對材料整體性能的係統性提升。 第七章：界麵修飾與功能化塗層設計 本章探討瞭通過引入界麵緩衝層或功能化塗層來優化界麵接觸和抑製副反應的方法。詳細介紹瞭原子層沉積 (ALD) 技術在構築超薄、高保形性界麵保護層方麵的優勢。對比瞭不同類型塗層（如惰性氧化物、導電聚閤物）對抑製電解質分解和穩定電化學窗口的作用效果。 第八章：機械力學與界麵耦閤效應 材料在工作條件下常伴隨體積變化和機械應力。本章分析瞭機械形變如何通過應變工程影響界麵電子態和離子傳輸通道。利用納米壓痕和原位拉伸/壓縮技術，研究瞭界麵粘附強度、裂紋萌生與擴展路徑。提齣瞭通過應變工程手段，設計具有自修復能力或應力釋放機製的復閤材料界麵結構。 第九章：模型預測與高通量計算篩選 麵嚮復雜多組分材料體係，本章介紹瞭機器學習 (ML) 和高通量計算在加速界麵性能預測中的應用。如何利用已有的實驗數據和DFT計算結果，構建預測界麵能、遷移率和穩定性的人工智能模型，從而指導實驗設計，快速篩選齣具有最優界麵特性的新型材料組閤。 --- 總結 本書匯集瞭多學科交叉研究的最新成果，從原子尺度到宏觀性能，構建瞭從“結構-動力學-性能”的完整認知鏈條。它不僅是理論研究者的重要參考，更是工程實踐者優化界麵設計、突破能源材料瓶頸的關鍵指南。通過對復雜界麵現象的深入剖析與調控策略的係統闡述，本書旨在推動下一代高效率、長壽命能源器件的研發進程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下深刻印象，一種沉穩而科技感十足的風格，銀灰色的背景上，壓痕的示意圖清晰而精緻，仿佛在低語著材料深處的奧秘。我一直對材料科學領域抱有濃厚的興趣，尤其是那些能夠深入探索材料微觀結構的錶徵方法。這本書的題目——“利用壓痕方法錶徵復雜材料體係的力學性能”，立刻抓住瞭我的眼球。壓痕測試，我雖然不是該領域的專傢，但對它在材料力學評估中的重要性略知一二，它能夠直接反映材料在局部受力下的變形和斷裂行為，這對於理解高分子、復閤材料、甚至生物材料等復雜體係至關重要。我設想這本書中會詳細闡述壓痕技術的原理，從經典的納米壓痕到更先進的原位壓痕，不同方法的適用範圍和優缺點。更令我期待的是，它如何將這些抽象的技術原理與“復雜材料體係”這一概念巧妙結閤。我猜想，書中可能會深入探討如何設計壓痕實驗來應對那些結構不均勻、各嚮異性明顯的材料，例如，多相復閤材料中的界麵效應，或者梯度材料的力學梯度變化。會不會還有針對不同形貌（如薄膜、顆粒、縴維）的壓痕策略？這些都是我非常想從書中獲得答案的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目一下子就觸動瞭我作為材料工程師的職業敏感點。我們經常會遇到一些“麻煩”的材料，它們不像純金屬那樣簡單，比如，各種高性能的陶瓷基復閤材料、碳縴維增強聚閤物，甚至是3D打印的復雜構件。這些材料的力學性能往往受到微觀組織、界麵結閤、以及製造過程中的各種影響，而且這些影響往往不是單一的，而是相互交織，形成一個復雜的網絡。傳統的宏觀力學測試方法，比如拉伸試驗，在很多時候已經難以全麵反映它們的真實性能，或者說，測試成本太高，樣品製備太睏難。我期望這本書能夠提供一種有效的工具，一種能夠“抽絲剝繭”的方法，幫助我們理解這些復雜材料在不同載荷條件下的真實力學響應。具體來說，我希望能看到書中詳細介紹壓痕技術如何區分不同相的力學性能，如何評估縴維與基體之間的界麵強度，如何洞察材料內部應力集中等關鍵問題。

評分☆☆☆☆☆

我抱持著一種學習的態度翻開瞭這本書，盡管它題目中“復雜材料體係”的錶述略顯宏大，但我對它能夠提供的具體知識點充滿瞭好奇。我期待書中能夠涵蓋壓痕測試在不同應用場景下的案例分析，例如，在航空航航天領域，如何利用壓痕評估新型輕質閤金的疲勞性能；在生物醫學領域，如何錶徵人工關節材料的耐磨性和生物相容性；抑或是電子封裝材料的可靠性評估。我特彆關注的是，書中是否會深入講解如何從壓痕麯綫中提取齣多達數十種，甚至上百種不同的力學參數，比如硬度、彈性模量、塑性功、斷裂韌性等等，並且這些參數在不同類型的復雜材料中，其物理意義又會有何微妙的差異。再者，對於“復雜材料體係”這一關鍵詞，我希望書中能給齣更具體的分類和界定，例如，是指具有多層結構、多相共存、或者具有復雜微觀形貌的材料嗎？它是否會觸及到如何處理由於材料內部缺陷、錶麵粗糙度或者測量誤差帶來的數據解讀難題？

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者在材料科學領域有著豐富的經驗，這一點從題目的精準度和深度上就可以窺見一斑。我猜測，這本書會深入探討壓痕方法在揭示材料深層力學機製方麵的巨大潛力。例如，在研究材料的塑性變形、脆性斷裂、或者蠕變行為時，壓痕測試能否提供比傳統方法更豐富、更具判彆性的信息？我希望書中能夠展示如何利用壓痕技術來精細測量材料的斷裂韌性，尤其是在存在微裂紋或者孔隙的復雜材料中。此外，對於“復雜材料體係”，我認為它還可能包含一些動態的力學行為，比如材料在高溫、高濕或者特定化學環境下的力學性能變化。這本書是否會觸及到原位壓痕技術，來實時觀察材料在特定條件下的壓痕響應？我非常期待書中能夠提供一係列精心設計的實驗案例，用以說明壓痕方法如何能夠有效地幫助我們理解材料的力學行為，並指導材料的設計與優化。

評分☆☆☆☆☆

我是一名高年級本科生，在學習材料力學和材料錶徵的課程中，壓痕測試的概念對我來說並不陌生，但“復雜材料體係”這個詞匯，則讓我産生瞭更深入探究的欲望。我理解，許多前沿材料，例如納米材料、生物醫用材料、或者新型的智能材料，其力學行為都遠非簡單模型所能概括。它們可能在微米甚至納米尺度上展現齣獨特的力學特性，而宏觀測試難以捕捉。我熱切地期望這本書能夠填補我在這一知識領域的空白，它是否會從基礎理論齣發，循序漸進地講解壓痕技術如何應對這些復雜體係？我希望能看到書中對壓痕技術在不同尺寸尺度（微米、納米）下的應用進行細緻的區分，並且重點介紹如何根據材料的特性來選擇最閤適的壓痕技術和參數設置。此外，我特彆好奇書中會如何處理壓痕數據分析中的非綫性問題，以及如何通過多尺度關聯來理解宏觀力學性能的來源。