疲勞力學 許金泉 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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許金泉 著

圖書標籤:

• 疲勞力學
• 材料力學
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• 斷裂力學
• 壽命預測
• 結構工程
• 機械工程
• 材料科學
• 應力分析

店鋪： 大涵文化圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030529367

商品編碼：27579434788

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-06-01

基本信息

書名：疲勞力學

定價：158.00元

作者：許金泉

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2017-06-01

ISBN：9787030529367

字數：

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝-膠訂

開本：128開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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本書介紹一種全新的疲勞理論體係。傳統的疲勞理論一般隻是一些實驗經驗的總結，或是與試驗數據庫的類比。當實際應力狀態與試驗條件差彆較大時，壽命估算往往無法進行。新理論體係則提供瞭一個完整的疲勞力學理論框架。在少量的材料疲勞特性確定之後，可對任意應力狀態的疲勞準則、壽命進行統一的評價。疲勞的種類很多，機理各不相同。新理論體係依據各種疲勞損傷演化的支配性機理及其耦閤演化關係，建立相應的損傷演化律，從而導齣

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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經典力學前沿探索：材料性能與結構可靠性的深度剖析 本書聚焦於現代工程領域中材料的動態響應、結構極限狀態的評估以及復雜載荷條件下的失效機理，旨在為結構設計、材料科學研究及工程安全評估提供一套係統的理論框架與先進的分析工具。 第一章 結構在復雜應力狀態下的本構關係重構 本章從微觀晶體結構和介觀多相界麵齣發，深入探討瞭固體材料在非均勻、多軸應力狀態下的本構行為。我們摒棄瞭傳統綫性彈性假設的局限性，引入瞭粘塑性、蠕變以及應變梯度理論，以更精確地描述材料在加載曆史中的記憶效應和局部化現象。 1.1 彈塑性本構模型的演進與張量錶示： 詳細闡述瞭從馮·米塞斯屈服準則到各嚮異性強化模型的過渡。重點分析瞭率相關性在高速衝擊和高溫環境中的體現，並對比瞭基於能量耗散和基於應變分解的塑性理論的優劣。引入瞭非綫性應變張量和Kirchhoff應力的概念，構建瞭適用於大變形分析的精確數值框架。 1.2 損傷演化與殘餘強度評估： 聚焦於材料內部微裂紋的萌生、擴展與匯閤過程。引入瞭連續介質損傷力學（Continuum Damage Mechanics, CDM），利用標量或張量損傷變量來量化材料性能的退化。深入研究瞭在疲勞載荷和靜力加載共同作用下，損傷演化的耦閤效應，特彆是靜力-疲勞損傷的疊加原則在工程決策中的應用。 1.3 粘彈性與粘塑性行為的統一描述： 對於高分子材料、復閤材料及某些金屬在特定溫度下的行為，粘滯效應不可忽視。本章構建瞭包含瞬態蠕變、穩態蠕變及應力鬆弛的粘塑性耦閤模型。通過對Prony級數展開和廣義Maxwell模型的應用，實現對時間依賴性力學行為的精確預測。 第二章 疲勞裂紋擴展的斷裂韌性與壽命預測 本章的核心在於理解和預測材料和結構在周期性載荷作用下的壽命限製。我們不僅關注宏觀裂紋的擴展速率，更深入到微觀疲勞機製。 2.1 經典的疲勞壽命預測方法及其局限性： 迴顧瞭S-N麯綫法（應力控製）和ε-N麯綫法（應變控製）的理論基礎和適用範圍。通過對不同應力比（R值）和平均應力影響的詳細分析，闡述瞭Goodman、Gerber和Morrow修正方法的物理意義。 2.2 綫性斷裂力學在疲勞裂紋擴展中的應用： 重點闡述瞭應力強度因子（Stress Intensity Factor, $K$）的概念及其在裂紋尖端應力場描述中的核心地位。詳細分析瞭在中心裂紋、邊緣裂紋和孔隙結構中的$K$因子計算方法。引入Paris-Erdogan定律，並結閤應力強度因子範圍 $(Delta K)$ 來預測裂紋擴展速率（$da/dN$），特彆是針對高周疲勞（HCF）工況。 2.3 彈塑性斷裂力學與裂紋尖端塑性區分析： 當載荷接近材料強度極限時，裂紋尖端會齣現顯著的塑性區。本章引入瞭J積分作為衡量裂紋尖端能量釋放率的參數，特彆適用於描述低周疲勞（LCF）和韌性材料的斷裂行為。通過對Tucek-Rice裂紋尖端場理論的解析和數值研究，精確評估瞭裂紋失穩擴展的臨界條件。 2.4 多軸與高頻疲勞： 針對鏇轉部件和振動結構，引入瞭多軸應力狀態下的疲勞判據，如Smith-Watson-Topper (SWT) 參數在復雜循環載荷下的適用性。討論瞭高頻疲勞中熱效應和阻尼對壽命的影響機製。 第三章 結構完整性評估與剩餘壽命預測 本章將理論分析與工程實踐相結閤，構建瞭一套從無損檢測到壽命預測的完整評估體係。 3.1 損傷容限設計與安全係數的確定： 闡述瞭損傷容限（Damage Tolerance）的設計哲學，即結構在存在缺陷（如製造缺陷或服役損傷）的情況下仍能安全運行。推導瞭基於概率的可靠性分析方法，並討論瞭如何根據失效概率要求反嚮確定初始缺陷尺寸的允許範圍。 3.2 疲勞可靠性與剩餘壽命的概率模型： 結構材料參數和載荷的隨機性要求我們采用概率方法。本章引入瞭一階可靠性方法 (FORM) 和二階可靠性方法 (SORM)，以評估結構在隨機環境下的失效概率。重點分析瞭Weibull分布和Gamma分布在描述材料壽命分布中的應用。 3.3 疲勞裂紋的在綫監測與剩餘壽命預測的迭代： 討論瞭超聲波、聲發射（AE）等無損檢測技術 (NDT) 在定位和尺寸估計缺陷中的精度與局限性。建立瞭損傷演化模型與實時監測數據的反饋機製，實現瞭對剩餘安全服役壽命的動態、迭代式預測，為結構維護決策提供科學依據。 第四章 高溫與動態載荷下的材料響應特性 現代航空航天、能源工業對服役環境的苛刻性提齣瞭新的力學挑戰，特彆是高溫和快速載荷變化。 4.1 高溫蠕變與疲勞的交互作用（Creep-Fatigue Interaction）： 在高溫環境下，蠕變和疲勞往往同時發生。本章詳細研究瞭時間-溫度參數（如Larson-Miller參數）在預測高溫壽命中的應用。分析瞭熱機械疲勞（TMF）中應力鬆弛和塑性恢復的競爭機製。 4.2 衝擊與高應變率效應： 針對爆炸、碰撞等瞬態大載荷問題，分析瞭材料的應變率敏感性。介紹瞭霍普金森杆（Kolsky Bar）實驗技術，並討論瞭Johnson-Cook等本構模型在高應變率下的參數辨識與修正。 4.3 復閤材料與界麵失效分析： 隨著先進結構對輕量化的追求，復閤材料的應用日益廣泛。本章探討瞭縴維增強復閤材料在疲勞載荷下的基體開裂、縴維-基體脫粘以及分層現象的力學錶徵。引入瞭Iosipescu測試和雙坎特梁測試等評估界麵韌性的方法。 第五章 數值模擬技術在力學分析中的深度應用 為瞭解決上述復雜問題的解析解的睏難，先進的數值方法是不可或缺的工具。 5.1 有限元法在非綫性分析中的優化： 詳細介紹瞭全隱式積分方案在處理強非綫性（如大變形、材料硬化）問題時的穩定性和精度優勢。重點討論瞭在疲勞分析中，如何有效離散化時間步長以捕捉Paris律中的$da/dN$變化。 5.2 基於先進算法的裂紋擴展模擬： 比較瞭XFEM（擴展有限元法）和Cohesive Zone Model (CZM) 在模擬裂紋非預設路徑擴展中的優勢。特彆是CZM在模擬界麵粘附和斷裂過程中的物理一緻性，為復閤材料和焊接結構的精確建模提供瞭強有力的技術支持。 5.3 耦閤場分析與多尺度建模： 探討瞭熱-力耦閤、電-力耦閤在解決能量轉換結構中的重要性。介紹瞭如何通過基於晶體塑性（CP）的微觀模型來反演宏觀材料的各嚮異性參數，實現從微觀到宏觀尺度的有效信息傳遞。 本書為從事材料結構安全、航空航天、土木工程以及精密機械設計的高級工程師和研究人員，提供瞭一套嚴謹、前沿且具備高度實踐指導意義的力學分析工具箱。內容涵蓋瞭從本構關係建立到結構壽命預測的完整鏈條，強調瞭對材料內部物理機製的深刻理解。

評分☆☆☆☆☆

從一個應用研究者的角度來看，這本書的實用價值絕對是超乎預期的。我過去在處理一些高周疲勞壽命預測問題時，常常因為模型選擇和參數設定的睏惑而耗費大量時間。然而，這本書中針對不同材料、不同載荷譜的經驗性準則和修正方法的梳理，構建瞭一個非常完整的決策框架。它不僅僅停留在理論層麵，還穿插瞭大量實際工程案例的分析——這些案例的選擇非常貼近工業前沿，涵蓋瞭航空航天、先進製造等多個高精度要求的領域。特彆是對於材料微觀結構演變如何影響宏觀疲勞性能的探討，提供瞭非常有價值的視角轉換。這使得我們不僅僅停留在“計算”層麵，更能深入到“理解”和“優化”層麵，真正指導工程實踐，避免瞭許多理論與實踐脫節的尷尬境地。

評分☆☆☆☆☆

初讀這套書，最讓我震撼的是它對基礎理論的構建體係，那種層層遞進，由淺入深，簡直是教科書級彆的典範。作者似乎把復雜的力學原理像搭積木一樣，用最直觀、最嚴謹的語言一一拆解和重組。我尤其關注瞭其中關於應力鬆弛和蠕變行為模型的論述，很多其他文獻中晦澀難懂的假設條件，在這裏被解釋得脈絡分明，甚至配有非常形象化的物理模型圖示，讓我一下子就抓住瞭問題的核心。這種教學方法的精妙之處在於，它不隻是羅列公式，而是深入剖析瞭這些公式背後的物理意義和適用邊界，這對於我們實際應用研究來說至關重要，避免瞭盲目套用可能帶來的誤差。整個敘述過程充滿瞭一種大師級的自信和洞察力，讀起來讓人感覺仿佛有一位經驗極其豐富的導師在你身旁，耐心而又深入地為你剖析每一個技術難點。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的邏輯流暢度是其一大亮點，很少齣現那種生硬的、像機器翻譯一樣的文字轉摺。作者的行文風格成熟、老練，充滿瞭學術的魅力，但同時又沒有失去與讀者的對話感。很多復雜的推導過程，作者都會用一些精煉的語言進行總結和提煉，仿佛在告訴你：“看到這一步，你應該想到什麼？”這種引導性的敘述方式，極大地降低瞭自學過程中的認知負荷。可以說，它成功地搭建起瞭一座從紮實的力學基礎到尖端工程應用的堅實橋梁。對於想要係統性攻剋這一領域學習者而言，它就像一張詳盡的藏寶圖，指引你避開那些彎路和誤區，直達知識的核心寶庫。每一次翻閱，都能在不經意間獲得新的理解和啓發，讓人愛不釋手。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學術深度和廣度令人印象深刻，它顯然不是簡單對現有知識的總結，而是融閤瞭最新的研究動態和作者本人的獨到見解。我注意到其中對於非綫性損傷纍積理論的探討，引入瞭多尺度建模的概念，這在當前的學術界還是一個非常前沿且具有挑戰性的方嚮。作者在闡述這些尖端內容時，保持瞭一種令人贊嘆的平衡感——既不失前沿性，確保瞭內容的時效性，又通過嚴謹的數學推導和詳盡的參考文獻標注，確保瞭觀點的可追溯性和可靠性。這種兼顧學術前沿與基礎嚴謹性的處理手法，讓這本書不僅適閤正在學習的本科生或研究生，更適閤那些希望站在學科前沿、進行原創性探索的資深科研人員作為一本重要的參考和啓發之源。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，那種沉穩又不失現代感的封麵處理，讓我一拿到手就感受到瞭它內在的學術分量。尤其是紙張的選擇，觸感細膩，印刷的字跡清晰銳利，即便是麵對那些復雜的公式和密集的圖錶，閱讀起來也絲毫不會感到吃力或疲勞。我特彆欣賞齣版社在排版上下的功夫，章節的邏輯劃分非常清晰，目錄的設計也極具引導性，能迅速幫助讀者定位到自己感興趣或需要深入研究的部分。很多理工科的教材，往往為瞭塞進知識點而犧牲瞭閱讀體驗，但這本顯然在這方麵下瞭大功夫，它不僅僅是一本工具書，更像是一件精心製作的工藝品，讓人願意長時間地捧在手中細細品味。這種對細節的極緻追求，體現瞭齣版機構對學術著作應有的尊重，也極大地提升瞭學習的愉悅感，讓原本枯燥的理論學習過程變得更加享受和高效。