基于细观力学的仿真研究及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王娟，李惠霞，邓宇 编

图书标签:

• 细观力学
• 仿真
• 数值模拟
• 材料科学
• 工程应用
• 计算力学
• 多尺度建模
• 物理模拟
• 材料性能
• 科学计算

出版社： 中国建筑工业出版社

ISBN：9787112183173

版次：1

商品编码：11771603

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-08-01

用纸：胶版纸

页数：168

内容简介

　　《基于细观力学的仿真 研究及其应用》介绍了基于有限元方法和离散元方法 的细观数值仿真实现过程，总结了作者近年来在混凝 土、沥青混合料和冰凌材料方面的细观数值仿真研究 成果，讨论了细观力学方法在复合材料的力学性能研 究中的应用。主要内容包括：(1)细观力学基本理论 概述；(2)基于有限元方法的混凝土强度细观数值仿 真；(3)基于离散元方法的沥青混合料细观数值仿真 及材料设计；(4)细观力学及细观数值仿真方法在冰 凌研究中的应用。
　　本书可供高等工科学校水利、土木、交通类专业 本科、研究生及相关专业的研究人员和工程技术人品 参考。

目录

第1章 绪论
1.1 材料细观力学
1.2 基于细观力学的有效模量预测理论
1.2.1 Eshelby等效夹杂理论
1.2.2 自洽理论
1.2.3 复合材料有效弹性模量上、下限方法
1.2.4 微分法
1.2.5 MoriTanaka的后应力分析法
1.2.6 其他方法
1.3 基于细观力学的数值仿真方法
1.3.1 有限单元方法
1.3.2 离散元方法
1.3.3 细观数值计算模型
1.4 本书的框架
参考文献
第2章 混凝土数值样本细观结构均匀陛研究
2.1 研究背景
2.2 混凝土的细观结构
2.2.1粗骨料的投放
2.2.2 混凝土的细观结构变量
2.3 几何样本细观结构均匀性的定义
2.4 几何样本均匀性的确定方法
2.4.1 几何样本细观结构特征的数值化
2.4.2 样本存储精度对细观结构变量的影响
2.4.3 几何样本均匀性的确定流程
2.5 混凝土几何样本均匀性的研究
2.5.1 几何样本的离散性分析
2.5.2 几何样本整体相似性尺寸的确定
2.5.3 几何样本均匀性的尺寸
2.6 混凝土几何样本均匀尺寸的讨论
2.6.1 整体样本尺寸的影响
2.6.2 骨料级配对均匀性尺寸的影响
2.6.3 骨料体积含量对几何均匀性尺寸的影响
2.7 结论
参考文献
第3章 混凝土强度二维细观数值仿真
3.1概述
3.1.1 混凝土力学性能的研究层次
3.1.2 混凝土细观力学性能的研究方法
3.2 考虑初始缺陷的混凝土强度二维计算模型
3.2.1 考虑初始缺陷的混凝土细观结构
3.2.2 本构关系和破坏准则
3.2.3 细观计算参数的确定
3.2.4 计算过程
3.3 混凝土单轴抗拉强度模拟
3.3.1 细观计算参数选择
3.3.2 单轴加载破坏模式
3.3.3 破坏过程及强度
3.4 界面结构对混凝土抗拉强度的影响
3.4.1 界面厚度对混凝土抗拉强度的影响
3.4.2 界面初始缺陷位置对混凝土抗拉强度的影响
3.4.3 界面初始缺陷含量对混凝土抗拉强度的影响
3.5 界面力学性能参数对混凝土抗拉强度的影响
3.5.1 界面抗拉强度对混凝土抗拉强度的影响
3.5.2 界面弹性模量对混凝土抗拉强度的影响
3.6 本章 小结
参考文献
第4章 混凝土强度三维细观数值仿真
4.1 概述
4.2 混凝土三维随机缺陷界面弹簧元模型的建立
4.2.1 混凝土细观结构有限元网格的生成
4.2.2 界面缺陷的随机分布
4.2.3 本构关系和破坏准则
4.2.4 计算过程
4.2.5 细观计算模型参数的确定
4.2.6 细观计算模型随机性及尺寸敏感性分析
4.3 混凝土单轴强度试验的数值仿真
4.3.1 计算参数
4.3.2 单轴加载破坏模式
4.3.3 混凝土单轴强度模拟结果
4.4 混凝土双轴强度试验的数值仿真分析
4.4.1 研究背景
4.4.2 加载方式和双轴破坏模式
4.4.3 混凝土双轴强度的模拟结果
4.5 本章 小结
参考文献
第5章 基于离散元方法的细观力学仿真
5.1 离散元方法简介
5.1.1 PFC20基本原理
5.1.2 PFC20中的接触模型
5.1.3 PFC20其他
5.2 基于离散元数值模型的细观力学虚拟试验
5.2.1 级配的转化(三维到二维)
5.2.2 数字试样制备流程
5.2.3 接触模型
5.2.4 微观参数的确定
5.2.5 时温等效原理
5.3 小结
参考文献
第6章 细观力学在沥青混合料材料设计中的应用
6.1 沥青混合料力学性能研究现状
6.2 沥青混合料细观力学数值模拟研究
6.2.1 宏观参数和微观参数的选取
6.3 基于单轴蠕变虚拟试验沥青混合料细观力学特性
6.3.1 沥青砂和沥青}昆合料蠕变曲线的对比
6.3.2 轴向应变分析
6.3.3 微观接触力
6.4 基于细观力学和宏观性能的沥青混合料材料设计研究
6.4.1 宏观性能试验
6.4.2 细观力学和宏观性能结合下的配合比设计研究
6.5 小结
参考文献
第7章 细观力学在河流冰凌研究中的应用
7.1 细观冰力学的研究现状
7.1.1 细观冰力学的理论研究
7.1.2 细观冰力学的试验研究
7.1.3 细观冰力学的模拟研究
7.2 冰的基本物理力学性能
7.2.1 冰的物理力学特性
7.2.2 冰的晶体结构特征
7.3 冰体压缩破坏的细观数值仿真
7.3.1 冰体损伤断裂的细观模型
7.3.2 冰体细观结构图形代表体
7.3.3 裂纹成核模型
7.3.4 裂纹相互作用破坏模型
7.4 小结
参考文献

前言/序言

现代工程材料的微观结构与宏观性能调控 本书导论：探索材料科学的前沿疆域 在现代工程领域，对材料性能的深入理解与精确调控是推动技术进步的核心驱动力。从航空航天器的高温结构件到微电子设备中的先进封装材料，材料的性能——包括其强度、韧性、疲劳寿命乃至导电导热特性——无不深深植根于其内部的微观结构。本书聚焦于一个至关重要且富有挑战性的研究方向：现代工程材料的微观结构演变规律及其如何精确地映射到可预测的宏观性能上。 我们将超越传统的经验主义方法，深入探究在不同尺度、不同加载条件下，材料内部原子、晶格、晶界、相界面乃至缺陷群落的动态行为，并构建起连接微观机制与宏观工程响应的桥梁。 本书内容结构严谨，涵盖了从基础理论构建到先进实验技术应用的多个层面，旨在为材料科学家、工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面而深入的参考框架。 --- 第一部分：材料微观结构的基础理论与表征 本部分奠定了理解复杂材料行为的理论基石，侧重于描述和量化材料内部异质性。 第一章：晶体塑性与缺陷动力学 本章深入探讨了金属、陶瓷等晶体材料在外力作用下的基本响应机制。重点剖析了位错的运动、交互作用、增殖与湮灭过程。我们将详细阐述不同位错源的激活机制，以及位错缠结对材料硬化规律的影响。同时，引入了非Schmid定律效应在复杂应力状态下的体现，并讨论了孪晶的形成与对塑性流动的贡献。关键内容包括：分析高温下蠕变变形中位错攀移的速率控制机制，以及在冲击载荷下位错带的形成和传播过程。 第二章：相变、析出与微结构演化 工程材料的性能往往由其多相结构决定。本章聚焦于热力学驱动下的相变过程，包括固态相变（如贝氏体转变、马氏体转变）的动力学模型。我们详细讨论了析出相的形核、长大与粗化的经典理论（如Coarsening理论），并结合实际案例分析了通过调控析出物尺寸和分布来优化合金强度的工程实践。此外，本章还将探讨热机械循环（Thermomechanical Cycling）对微观结构带来的不可逆影响，如应力诱导相变与织构演变。 第三章：先进微观结构表征技术 精确的表征是准确建模的前提。本章系统回顾了当前最前沿的材料表征技术，并强调如何利用这些技术获取多尺度信息。内容涵盖高分辨透射电子显微镜（HRTEM/STEM）在原子尺度缺陷成像上的应用，电子背散射衍射（EBSD）在织构和晶粒形态分析中的精确量化，以及同步辐射X射线衍射在原位（In-situ）实验中的强大功能。特别关注如何利用电子/离子束技术制备高质量的样品，以及如何将表征数据与有限元模拟进行有效对接。 --- 第二部分：多尺度建模与计算材料学方法 本部分旨在构建从原子尺度到工程尺度的跨尺度计算框架，实现对材料行为的预测。 第四章：原子尺度模拟：分子动力学与第一性原理 本章详细阐述了基于量子力学的第一性原理计算（如密度泛函理论DFT）在确定材料基本力学参数、电子结构和界面能量中的应用。随后，深入探讨分子动力学（MD）模拟，重点介绍如何构建精确的势函数（如嵌入原子法EAM、嵌入式晶格法MEAM）来描述金属和合金的相互作用。案例分析包括：模拟晶界迁移能垒、点缺陷在辐射场下的扩散机制，以及在极高应变率下的材料响应。 第五章：介观尺度的相场法与随机模型 介观尺度的模拟（如几百纳米到几十微米）是连接原子尺度与宏观性能的关键。本章重点介绍相场（Phase-Field）方法在模拟复杂微观结构演化中的优势，例如裂纹萌生与扩展、晶粒长大与竞争。同时，讨论了蒙特卡洛（Monte Carlo）方法和元胞自动机（Cellular Automata）在模拟非均匀材料宏观响应中的应用，尤其是在描述复杂界面演化时的计算效率。 第六章：跨尺度耦合策略与均一化方法 实现有效的跨尺度计算，必须解决不同尺度模型之间信息的传递问题。本章系统介绍了主要的耦合策略，包括：多尺度建模（MSM）和计算机分级模拟（CFD）。重点剖析了有效的均一化技术，如代表性体积单元（RVE）的构建与有效介质理论（Effective Medium Theory）的应用。我们将探讨如何将由MD或DFT计算得到的本构关系，通过有效的尺度降阶（Downscaling）方法，输入到更宏观的有限元模型中。 --- 第三部分：先进工程应用与性能预测 本部分将理论和计算工具应用于实际工程问题，展示如何通过调控微观结构来设计具有特定功能的先进材料。 第七章：疲劳与断裂的微观机理分析 疲劳失效是结构工程中最常见的失效模式。本章结合微观力学，分析疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程。探讨了应力集中点附近的位错滑移条的形成，以及多晶材料中晶界对裂纹扩展路径的影响。引入了基于微观应力状态的疲劳寿命预测模型，并讨论了残余应力对疲劳性能的复杂调控作用。 第八章：极端环境下的材料行为与设计 针对高技术领域对材料的严苛要求，本章关注材料在极端环境下的响应。内容包括：高温下的热腐蚀与氧化对界面结构的影响；高能量密度辐射对材料微观结构的损伤机理与自修复潜力；以及在超高压、超低温等非传统条件下的力学稳定性。重点在于如何利用界面工程和梯度材料设计来提高材料在这些苛刻条件下的可靠性。 第九章：智能材料与响应性微结构 展望未来材料发展方向，本章探讨了如何通过精确设计微结构来实现对外部刺激（如电场、磁场、温度）的响应。讨论了形状记忆合金、压电/铁电材料的本构关系，以及如何利用微结构图案化来调控电磁波的吸收或反射特性。本书最终强调，对微观结构的深刻理解是实现下一代功能性与结构性一体化材料设计的关键钥匙。 --- 总结与展望 本书旨在系统梳理并深化读者对材料微观结构-性能关系的认知，强调多尺度建模的必要性与有效性。通过理论分析与先进计算工具的结合，我们正逐步从“试错式”的材料研发迈向“基于机理预测”的理性设计时代。本书为读者提供了一个坚实的知识框架，以应对未来复杂工程挑战中对材料提出的更高要求。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，我首先被目录吸引了。目录的设置非常清晰，层层递进，从基础的概念引入，到具体的仿真方法介绍，再到不同应用领域的案例分析，整个逻辑脉络非常顺畅。我尤其关注到有几个章节是关于特定材料的细观力学行为模拟，例如金属、复合材料或者甚至生物组织。这让我觉得本书的实用性非常强，因为它不只是理论的探讨，更是对现实世界中各种复杂材料进行建模和预测。我个人对材料的失效机理和性能预测一直很感兴趣，而细观力学恰恰是理解这些现象的关键。我希望书中能够深入讲解如何根据材料的微观结构来建立合适的力学模型，并利用仿真技术来模拟材料在不同应力、温度等条件下的反应。如果书中能够提供一些常用的仿真软件（如Abaqus, ANSYS等）在细观力学模拟中的具体操作流程和技巧，那对我来说将是极大的帮助。这样的书籍往往能够成为我学习和实践的宝贵参考。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书，首先想到的是它的理论深度。虽然书名中提到了“应用”，但我认为扎实的理论基础是支撑一切应用的前提。我期待书中能够对细观力学的一些基本概念进行详尽的阐述，比如损伤力学、断裂力学、塑性力学等在细观尺度下的表现形式。我尤其希望作者能够清晰地解释不同材料的微观结构（例如晶粒、第二相粒子、纤维等）是如何影响其宏观力学行为的，并且如何在仿真模型中准确地刻画这些影响。我比较担心的是，如果仿真方法过于复杂或者对硬件要求过高，那么它的“应用”价值可能会受到限制。因此，我希望书中在介绍仿真方法的同时，也能适当讨论其在不同计算资源下的可行性，甚至提供一些简化模型或者近似方法，以便更广泛地推广应用。我希望通过阅读此书，能够更深入地理解材料内在的力学规律。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当吸引人，采用了一种深邃的蓝色背景，上面点缀着一些抽象的几何图形，隐约能看出一些微观结构的轮廓。从封面上那种严谨又不失艺术性的风格，我能感受到作者在内容上也必然是力求科学严谨，同时又注重可视化和直观性。我特别期待书中能有一些精美的图示和模拟动画的截图，毕竟“仿真研究”这个词本身就意味着视觉化的呈现，如果能将复杂的细观力学概念通过生动的图像传达出来，那将是莫大的福音。我猜测本书的理论部分会比较扎实，可能涉及一些力学理论的推导和模型构建，但同时也会强调这些理论如何在实际的仿真软件中得到应用，从而解决工程上的实际问题。我对那些能够将理论知识转化为实际操作指南的内容尤为感兴趣，因为我希望能将书中的知识应用到我自己的研究或工作项目中。这本书的书名本身就透露出一种探索未知、解析复杂的意图，这让我对内容充满好奇，希望能从中获得全新的视角和解决问题的思路。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，更多地在于它所蕴含的“应用”二字。虽然“细观力学”本身听起来有些抽象，但“应用”两个字则直接点明了其价值所在。我希望这本书能够超越纯粹的理论阐述，而是能够聚焦于细观力学如何在工程设计、材料开发、故障诊断等领域发挥实际作用。我特别想看到书中能够提供一些真实世界的案例研究，详细分析某个工程难题是如何通过细观力学的仿真方法得到有效解决的。例如，在航空航天领域，材料的微观结构对飞机的安全性至关重要，如果书中能有这方面的案例，那将非常有启发性。又或者在生物医学领域，人造器官的材料选择和设计也需要考虑微观层面的力学性能，书中若能涉足此类内容，则更显其价值。总而言之，我希望这本书能让我看到细观力学不再是实验室里的抽象概念，而是能够实实在在解决问题的利器。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名让我联想到前沿的科学研究，我推测其内容应该涉及最新的仿真技术和力学理论。我非常期待作者能够分享他在这一领域的最新研究成果，包括可能是一些尚未广泛普及的仿真方法，或是对现有理论的创新性发展。我特别感兴趣的是书中是否会探讨如何提高仿真的效率和精度，因为在复杂的细观力学模拟中，这通常是研究者面临的主要挑战。例如，是否存在更优化的网格划分技术，或者更高效的求解算法？此外，我也很好奇作者是如何处理材料在不同尺度之间的耦合效应的。细观力学研究的是材料的微观结构，但最终的应用往往需要考虑宏观性能，如何有效地将这两种尺度联系起来，是这类研究的难点和重点。如果书中能够提供一些解决这些难题的思路和方法，那将是非常宝贵的。

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还行

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一般般的

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一般般的

评分☆☆☆☆☆

看了几页觉得书中明显错误很多，好害怕被看不出来的概念什么的也是错的。。。

评分☆☆☆☆☆

一般般的书！不给力啊！！！！

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一般般的书！不给力啊！！！！

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还行

评分☆☆☆☆☆

还行

评分☆☆☆☆☆

一般般的