疲劳力学 许金泉 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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许金泉 著

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店铺： 大涵文化图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030529367

商品编码：27579434788

包装：平装-胶订

出版时间：2017-06-01

基本信息

书名：疲劳力学

定价：158.00元

作者：许金泉

出版社：科学出版社

出版日期：2017-06-01

ISBN：9787030529367

字数：

页码：

版次：31

装帧：平装-胶订

开本：128开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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本书介绍一种全新的疲劳理论体系。传统的疲劳理论一般只是一些实验经验的总结，或是与试验数据库的类比。当实际应力状态与试验条件差别较大时，寿命估算往往无法进行。新理论体系则提供了一个完整的疲劳力学理论框架。在少量的材料疲劳特性确定之后，可对任意应力状态的疲劳准则、寿命进行统一的评价。疲劳的种类很多，机理各不相同。新理论体系依据各种疲劳损伤演化的支配性机理及其耦合演化关系，建立相应的损伤演化律，从而导出

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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经典力学前沿探索：材料性能与结构可靠性的深度剖析 本书聚焦于现代工程领域中材料的动态响应、结构极限状态的评估以及复杂载荷条件下的失效机理，旨在为结构设计、材料科学研究及工程安全评估提供一套系统的理论框架与先进的分析工具。 第一章 结构在复杂应力状态下的本构关系重构 本章从微观晶体结构和介观多相界面出发，深入探讨了固体材料在非均匀、多轴应力状态下的本构行为。我们摒弃了传统线性弹性假设的局限性，引入了粘塑性、蠕变以及应变梯度理论，以更精确地描述材料在加载历史中的记忆效应和局部化现象。 1.1 弹塑性本构模型的演进与张量表示： 详细阐述了从冯·米塞斯屈服准则到各向异性强化模型的过渡。重点分析了率相关性在高速冲击和高温环境中的体现，并对比了基于能量耗散和基于应变分解的塑性理论的优劣。引入了非线性应变张量和Kirchhoff应力的概念，构建了适用于大变形分析的精确数值框架。 1.2 损伤演化与残余强度评估： 聚焦于材料内部微裂纹的萌生、扩展与汇合过程。引入了连续介质损伤力学（Continuum Damage Mechanics, CDM），利用标量或张量损伤变量来量化材料性能的退化。深入研究了在疲劳载荷和静力加载共同作用下，损伤演化的耦合效应，特别是静力-疲劳损伤的叠加原则在工程决策中的应用。 1.3 粘弹性与粘塑性行为的统一描述： 对于高分子材料、复合材料及某些金属在特定温度下的行为，粘滞效应不可忽视。本章构建了包含瞬态蠕变、稳态蠕变及应力松弛的粘塑性耦合模型。通过对Prony级数展开和广义Maxwell模型的应用，实现对时间依赖性力学行为的精确预测。 第二章 疲劳裂纹扩展的断裂韧性与寿命预测 本章的核心在于理解和预测材料和结构在周期性载荷作用下的寿命限制。我们不仅关注宏观裂纹的扩展速率，更深入到微观疲劳机制。 2.1 经典的疲劳寿命预测方法及其局限性： 回顾了S-N曲线法（应力控制）和ε-N曲线法（应变控制）的理论基础和适用范围。通过对不同应力比（R值）和平均应力影响的详细分析，阐述了Goodman、Gerber和Morrow修正方法的物理意义。 2.2 线性断裂力学在疲劳裂纹扩展中的应用： 重点阐述了应力强度因子（Stress Intensity Factor, $K$）的概念及其在裂纹尖端应力场描述中的核心地位。详细分析了在中心裂纹、边缘裂纹和孔隙结构中的$K$因子计算方法。引入Paris-Erdogan定律，并结合应力强度因子范围 $(Delta K)$ 来预测裂纹扩展速率（$da/dN$），特别是针对高周疲劳（HCF）工况。 2.3 弹塑性断裂力学与裂纹尖端塑性区分析： 当载荷接近材料强度极限时，裂纹尖端会出现显著的塑性区。本章引入了J积分作为衡量裂纹尖端能量释放率的参数，特别适用于描述低周疲劳（LCF）和韧性材料的断裂行为。通过对Tucek-Rice裂纹尖端场理论的解析和数值研究，精确评估了裂纹失稳扩展的临界条件。 2.4 多轴与高频疲劳： 针对旋转部件和振动结构，引入了多轴应力状态下的疲劳判据，如Smith-Watson-Topper (SWT) 参数在复杂循环载荷下的适用性。讨论了高频疲劳中热效应和阻尼对寿命的影响机制。 第三章 结构完整性评估与剩余寿命预测 本章将理论分析与工程实践相结合，构建了一套从无损检测到寿命预测的完整评估体系。 3.1 损伤容限设计与安全系数的确定： 阐述了损伤容限（Damage Tolerance）的设计哲学，即结构在存在缺陷（如制造缺陷或服役损伤）的情况下仍能安全运行。推导了基于概率的可靠性分析方法，并讨论了如何根据失效概率要求反向确定初始缺陷尺寸的允许范围。 3.2 疲劳可靠性与剩余寿命的概率模型： 结构材料参数和载荷的随机性要求我们采用概率方法。本章引入了一阶可靠性方法 (FORM) 和二阶可靠性方法 (SORM)，以评估结构在随机环境下的失效概率。重点分析了Weibull分布和Gamma分布在描述材料寿命分布中的应用。 3.3 疲劳裂纹的在线监测与剩余寿命预测的迭代： 讨论了超声波、声发射（AE）等无损检测技术 (NDT) 在定位和尺寸估计缺陷中的精度与局限性。建立了损伤演化模型与实时监测数据的反馈机制，实现了对剩余安全服役寿命的动态、迭代式预测，为结构维护决策提供科学依据。 第四章 高温与动态载荷下的材料响应特性 现代航空航天、能源工业对服役环境的苛刻性提出了新的力学挑战，特别是高温和快速载荷变化。 4.1 高温蠕变与疲劳的交互作用（Creep-Fatigue Interaction）： 在高温环境下，蠕变和疲劳往往同时发生。本章详细研究了时间-温度参数（如Larson-Miller参数）在预测高温寿命中的应用。分析了热机械疲劳（TMF）中应力松弛和塑性恢复的竞争机制。 4.2 冲击与高应变率效应： 针对爆炸、碰撞等瞬态大载荷问题，分析了材料的应变率敏感性。介绍了霍普金森杆（Kolsky Bar）实验技术，并讨论了Johnson-Cook等本构模型在高应变率下的参数辨识与修正。 4.3 复合材料与界面失效分析： 随着先进结构对轻量化的追求，复合材料的应用日益广泛。本章探讨了纤维增强复合材料在疲劳载荷下的基体开裂、纤维-基体脱粘以及分层现象的力学表征。引入了Iosipescu测试和双坎特梁测试等评估界面韧性的方法。 第五章 数值模拟技术在力学分析中的深度应用 为了解决上述复杂问题的解析解的困难，先进的数值方法是不可或缺的工具。 5.1 有限元法在非线性分析中的优化： 详细介绍了全隐式积分方案在处理强非线性（如大变形、材料硬化）问题时的稳定性和精度优势。重点讨论了在疲劳分析中，如何有效离散化时间步长以捕捉Paris律中的$da/dN$变化。 5.2 基于先进算法的裂纹扩展模拟： 比较了XFEM（扩展有限元法）和Cohesive Zone Model (CZM) 在模拟裂纹非预设路径扩展中的优势。特别是CZM在模拟界面粘附和断裂过程中的物理一致性，为复合材料和焊接结构的精确建模提供了强有力的技术支持。 5.3 耦合场分析与多尺度建模： 探讨了热-力耦合、电-力耦合在解决能量转换结构中的重要性。介绍了如何通过基于晶体塑性（CP）的微观模型来反演宏观材料的各向异性参数，实现从微观到宏观尺度的有效信息传递。 本书为从事材料结构安全、航空航天、土木工程以及精密机械设计的高级工程师和研究人员，提供了一套严谨、前沿且具备高度实践指导意义的力学分析工具箱。内容涵盖了从本构关系建立到结构寿命预测的完整链条，强调了对材料内部物理机制的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的逻辑流畅度是其一大亮点，很少出现那种生硬的、像机器翻译一样的文字转折。作者的行文风格成熟、老练，充满了学术的魅力，但同时又没有失去与读者的对话感。很多复杂的推导过程，作者都会用一些精炼的语言进行总结和提炼，仿佛在告诉你：“看到这一步，你应该想到什么？”这种引导性的叙述方式，极大地降低了自学过程中的认知负荷。可以说，它成功地搭建起了一座从扎实的力学基础到尖端工程应用的坚实桥梁。对于想要系统性攻克这一领域学习者而言，它就像一张详尽的藏宝图，指引你避开那些弯路和误区，直达知识的核心宝库。每一次翻阅，都能在不经意间获得新的理解和启发，让人爱不释手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的封面处理，让我一拿到手就感受到了它内在的学术分量。尤其是纸张的选择，触感细腻，印刷的字迹清晰锐利，即便是面对那些复杂的公式和密集的图表，阅读起来也丝毫不会感到吃力或疲劳。我特别欣赏出版社在排版上下的功夫，章节的逻辑划分非常清晰，目录的设计也极具引导性，能迅速帮助读者定位到自己感兴趣或需要深入研究的部分。很多理工科的教材，往往为了塞进知识点而牺牲了阅读体验，但这本显然在这方面下了大功夫，它不仅仅是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品，让人愿意长时间地捧在手中细细品味。这种对细节的极致追求，体现了出版机构对学术著作应有的尊重，也极大地提升了学习的愉悦感，让原本枯燥的理论学习过程变得更加享受和高效。

评分☆☆☆☆☆

初读这套书，最让我震撼的是它对基础理论的构建体系，那种层层递进，由浅入深，简直是教科书级别的典范。作者似乎把复杂的力学原理像搭积木一样，用最直观、最严谨的语言一一拆解和重组。我尤其关注了其中关于应力松弛和蠕变行为模型的论述，很多其他文献中晦涩难懂的假设条件，在这里被解释得脉络分明，甚至配有非常形象化的物理模型图示，让我一下子就抓住了问题的核心。这种教学方法的精妙之处在于，它不只是罗列公式，而是深入剖析了这些公式背后的物理意义和适用边界，这对于我们实际应用研究来说至关重要，避免了盲目套用可能带来的误差。整个叙述过程充满了一种大师级的自信和洞察力，读起来让人感觉仿佛有一位经验极其丰富的导师在你身旁，耐心而又深入地为你剖析每一个技术难点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术深度和广度令人印象深刻，它显然不是简单对现有知识的总结，而是融合了最新的研究动态和作者本人的独到见解。我注意到其中对于非线性损伤累积理论的探讨，引入了多尺度建模的概念，这在当前的学术界还是一个非常前沿且具有挑战性的方向。作者在阐述这些尖端内容时，保持了一种令人赞叹的平衡感——既不失前沿性，确保了内容的时效性，又通过严谨的数学推导和详尽的参考文献标注，确保了观点的可追溯性和可靠性。这种兼顾学术前沿与基础严谨性的处理手法，让这本书不仅适合正在学习的本科生或研究生，更适合那些希望站在学科前沿、进行原创性探索的资深科研人员作为一本重要的参考和启发之源。

评分☆☆☆☆☆

从一个应用研究者的角度来看，这本书的实用价值绝对是超乎预期的。我过去在处理一些高周疲劳寿命预测问题时，常常因为模型选择和参数设定的困惑而耗费大量时间。然而，这本书中针对不同材料、不同载荷谱的经验性准则和修正方法的梳理，构建了一个非常完整的决策框架。它不仅仅停留在理论层面，还穿插了大量实际工程案例的分析——这些案例的选择非常贴近工业前沿，涵盖了航空航天、先进制造等多个高精度要求的领域。特别是对于材料微观结构演变如何影响宏观疲劳性能的探讨，提供了非常有价值的视角转换。这使得我们不仅仅停留在“计算”层面，更能深入到“理解”和“优化”层面，真正指导工程实践，避免了许多理论与实践脱节的尴尬境地。