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出版者:中国水利水电出版社

作者:王立久

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:1997-01

价格:24.80元

装帧:平装

isbn号码:9787801243249

丛书系列:

图书标签:

• 1112
• 布鲁斯
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材料的塑性与韧性：深入探讨高分子材料的力学行为与结构演变 图书名称： 材料的塑性与韧性：深入探讨高分子材料的力学行为与结构演变 作者： [此处留空或填写虚构作者姓名，如：李明，王芳] 出版社： [此处留空或填写虚构出版社名称，如：现代科学出版社] --- 卷首语：超越宏观的尺度——高分子材料的微观世界 本书并非聚焦于传统意义上的无机结构材料，如混凝土、钢筋或陶瓷。相反，它将读者的目光引向一个充满动态和复杂性的领域——高分子材料科学。在高分子材料（聚合物）的世界里，材料的宏观性能，如强度、延展性和疲劳寿命，并非简单的线性叠加，而是深植于其分子链的拓扑结构、卷曲状态以及链间相互作用的复杂机制之中。 我们生活在一个由聚合物塑造的时代：从高性能的复合材料到生物医学植入物，从柔性电子设备到日常包装薄膜。理解这些材料如何在外力作用下发生形变、屈服、断裂乃至失效，是实现材料创新和可靠性设计的基石。本书旨在提供一个全面且深入的视角，解析高分子材料从分子链段运动到宏观力学响应的转化过程，特别关注塑性（Plasticity）和韧性（Toughness）这两个核心概念。 --- 第一部分：高分子基础与结构表征 第一章：聚合物的分子结构与拓扑学 本章将系统回顾高分子科学的基本原理。我们将从单体的结构出发，探讨聚合反应的机制（如自由基、配位聚合），并详细分析聚合物的分子量分布（数均、重均）及其对性能的影响。重点内容包括： 链构象与构型： 介绍反式/顺式异构、手性中心、支化度对材料堆积密度的影响。 拓扑结构： 区分线性、支化、星形、梳形以及超支化聚合物，并阐释环状和缠结网络结构如何影响高流动性状态下的行为。 结晶与无定形： 详细分析半结晶聚合物中球晶（Spherulites）的形成、生长动力学及其在拉伸变形中的重排过程。我们将讨论差示扫描量热法（DSC）在确定玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）中的应用，并建立Tg与分子链段自由体积的关系模型。 第二章：粘弹性理论的桥梁作用 高分子材料最显著的特征之一是其粘弹性行为——既表现出粘性流体的特性，也表现出弹性体的特性。本章将构建理解其动态力学的理论框架： 时间-温度等效原理（TTSP）： 深入讲解如何利用时间-温度叠加原理，通过改变温度或应变速率来预测材料在不同时间尺度下的松弛行为，并介绍WLF方程（Williams-Landel-Ferry）的适用范围与局限性。 松弛与蠕变： 详细分析应力松弛和蠕变实验的微观机制，引入Voigt模型、Maxwell模型以及更复杂的Prony级数模型来拟合实验数据。 动态力学分析（DMA）： 作为研究高分子动态行为的关键工具，DMA不仅用于测定Tg，更重要的是揭示不同分子链段（如主链、侧基）的松弛过程，以及在损耗因子（tan $delta$）峰值处的能量耗散机制。 --- 第二部分：塑性形变：从滑移到剪切带 塑性变形，即在去除应力后仍保留的永久形变，在高分子材料中表现出与金属截然不同的机制。它高度依赖于分子链的重排和运动。 第三章：高分子材料的屈服行为与结构诱导 高分子材料的屈服（Yielding）并非一个清晰的点，而是受结构影响的过渡区。 屈服准则的修正： 探讨Von Mises准则在高分子中的局限性，并引入考虑自由体积或剪切带形成的新型屈服模型。 拉伸诱导的结构变化： 详细剖析拉伸过程中球晶的破碎、取向以及无定形链的脱缠结和拉伸取向。我们将运用X射线散射（SAXS/WAXS）技术来定量分析拉伸过程中形成的“拉伸带”（Draw Zone）的晶体取向角和周期性结构变化。 剪切带的形成与传播： 阐述剪切带（Shear Band）作为塑性变形局部化的主要形式，其形成条件（高应变率或特定温度）以及它如何决定材料最终的断裂路径。 第四章：多孔结构对塑性的调控 通过引入孔隙或微结构（如泡沫、中空纤维或多孔网络），可以显著改变材料的塑性响应，通常是为了提高能量吸收能力。 结构重构与孔隙闭合： 研究在受力下，泡沫或多孔结构如何经历孔隙坍塌、壁面屈曲和最终的材料再堆积过程。 表观密度与模量： 建立材料的宏观弹性模量与孔隙率之间的幂律关系，并讨论在极端塑性变形下，孔壁材料自身的塑性流动如何影响整体结构的承载能力。 应用案例： 分析自修复或形状记忆聚合物在经历塑性变形后的恢复机制，重点关注应力诱导的相变对塑性界限的重塑作用。 --- 第三部分：韧性与断裂：能量耗散的分子视角 韧性是衡量材料抵抗裂纹扩展和吸收冲击能量的能力。高分子韧化是一个精心设计的分子工程过程。 第五章：裂纹尖端的分子响应与增韧机制 与脆性材料不同，高分子材料的断裂过程往往伴随着显著的塑性区域，即损伤带的形成。 损伤积累模型： 介绍基于微观损伤变量的连续介质损伤力学（CDM）在聚合物断裂中的应用，重点关注微孔洞成核（Void Nucleation）、空洞生长（Growth）和空洞聚结（Coalescence）的三个阶段。 橡胶增韧机理（Rubber Toughening）： 深入解析在聚合物基体中分散的橡胶微粒（如核心-壳层结构）如何作为应力集中点和空洞成核剂，有效地分散裂纹并提高韧性。我们将探讨橡胶粒子的体积含量、尺寸分布与基体模量的失配度对增韧效率的优化。 界面相互作用的决定性： 强调增韧相与基体之间的界面粘结强度是关键。界面过强导致应力集中和快速裂纹扩展（脆性断裂），界面过弱导致增韧相脱粘（耗能不足）。探讨偶联剂和接枝共聚物在优化界面应力传递中的作用。 第六章：超韧性材料的分子设计与动态网络 本章关注当前前沿研究——超韧性聚合物（如水凝胶、自修复材料和动态共价网络）。 高耗散网络的设计： 介绍利用氢键、离子键、金属配位键或可逆的Diels-Alder反应构建动态共价网络（DCNs）。这些动态键在应力作用下可发生可逆的断裂与重组，从而将宏观的韧性转化为微观的“断裂-修复”循环。 能量耗散机制的量化： 分析不同耗能单元（如掺杂的纳米粘土、液晶相或超分子组装体）如何通过粘滞阻尼、摩擦或解缠结过程，将机械能转化为热能。引入耗能速率和耗能体积的概念来定量评估韧性。 冲击韧性测试与断裂韧性评价： 详细介绍夏比冲击试验（Charpy）和悬臂梁三点弯曲试验（Izod）的操作规范，并深入探讨基于能量积分的断裂韧性参数（如J积分）在高分子材料变形区的适用性和求解方法。 --- 结论：面向未来的材料工程 本书的最终目标是为工程师和研究人员提供一个坚实的理论基础，使他们能够超越简单的经验试错，通过对高分子分子结构和动力学的精确调控，来设计和预测材料在复杂载荷条件下的塑性变形和韧性表现。材料的未来在于精确控制其微观尺度的动态行为，从而实现前所未有的多功能性和可靠性。 --- 本书特点： 1. 理论与实验的紧密结合： 大量穿插使用DMA, SAXS/WAXS, SEM/TEM等表征技术的数据分析，将理论模型与实际测试结果进行对比验证。 2. 跨学科视野： 融合了高分子物理、固体力学、断裂力学和纳米复合材料学的知识。 3. 面向工程应用： 重点关注如何通过微结构设计（如界面控制、填料选择）来优化材料的长期可靠性和冲击性能。 目标读者： 材料科学与工程、高分子化学、机械工程专业的本科高年级学生、研究生以及致力于高分子材料研发的工程师和科研人员。

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阅读体验上，这本书的逻辑跳跃性比较强，章节之间的衔接不够流畅自然，像是一个个独立的知识点被堆砌在一起，缺乏一个宏观的、贯穿始终的理论框架来串联。比如，前一章还在详细讨论耐火材料的烧结过程，后一章突然跳跃到沥青混合料的级配设计，两者之间的过渡语非常生硬，需要读者自己去努力建立联系。我希望看到的是一种层层递进的讲述方式，比如从原材料的开采、加工，到中间半成品的性能测试，最后到成品在实际构件中的应用表现，形成一个完整的供应链和应用链条。这本书在讲解材料的力学性能时，偏向于对公式的罗列和变量的定义，很少有关于“为什么”选择这种特定测试方法，或者“在实际施工中”这些参数的意义是什么的探讨。读完之后，我感觉自己记住了很多公式和名词，但对于如何将这些知识系统地应用于解决复杂的工程问题，依然感到迷茫，缺乏那种“恍然大悟”的顿悟时刻。总而言之，它是一本知识的集合，但不是一个有效的思维引导工具。

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这本书的排版和插图质量实在不敢恭维，很多关键的微观结构图（比如扫描电镜图片）分辨率极低，边缘模糊，根本看不清晶界或孔隙的细节，这对于依赖视觉信息来理解材料内部构造的学习者来说，简直是灾难。我尝试对照书中描述的“石膏晶体在水泥浆体中的析出形态”，但由于插图模糊，我完全无法在脑海中构建出清晰的图像，只能依赖文字描述，效率大大降低。此外，书中引用的一些数据和标准似乎是多年前的版本，例如对某种高强钢筋的抗疲劳极限的引用，与目前国内最新的设计规范中的数值有所出入。在严谨的工程领域，这种细节上的偏差可能会导致误判。我期待的是一本能够紧密结合最新行业规范、并且配有高清、直观图解的参考书。这本书虽然内容量大，但知识的载体——图文呈现上却显得力不从心，大大削弱了其作为一本工具书的实用价值。它更像是一份早期的内部讲义汇编，而非面向市场的专业出版物。

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这本书的叙述风格非常古典，大量使用了严谨的学术术语和复杂的数学公式来推导材料的性能变化规律。读起来就像是在啃一本高年级的基础物理教材，每一个概念都需要反复咀嚼和对照图表才能勉强理解。我特别希望能够看到一些实际工程案例中材料失效的分析，比如因为温湿度变化导致的结构开裂案例研究，或者在极端气候条件下特定材料表现的长期跟踪报告。很遗憾，这类“实战”内容在全书中几乎找不到。书中倒是详细描述了如何通过拉伸试验、压缩试验来确定材料的弹性模量和屈服强度，给出了大量的标准试验流程图，但是这些流程在我看来，更多的是对规范的复述，而非基于经验的深度洞察。例如，在讨论混凝土的和易性时，作者用了大篇幅阐述布氏粘度计的原理，而不是分享一些现场搅拌站如何通过微调水灰比来应对骨料含水率波动的实战技巧。这种“重理论、轻应用”的倾向，使得这本书的阅读体验偏向于“查阅手册”，而不是“学习经验”。对于已经掌握了基础理论，期望提升实操技能的工程师而言，这本书的价值主要停留在概念巩固层面。

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这本书的封面设计得非常朴实，没有花哨的图案，只有书名和作者信息，给人一种严谨、专业的初步印象。拿到手里感觉分量十足，厚厚的几百页，让人立刻联想到内容必然是扎实且详尽的。我本来是希望能找到一些关于新型环保材料的介绍，比如如何利用工业废料制造高性能混凝土，或者生物基材料在建筑中的应用前景。然而，翻阅目录后发现，这本书的重点似乎更集中在传统材料的微观结构、力学性能测试标准以及一些经典的热工、声学性能分析上。内容涵盖了水泥、骨料、钢材等基础材料，详细阐述了它们在不同条件下的反应机制。这种深度解析固然重要，但对于希望快速了解行业前沿动态的读者来说，可能会觉得略显枯燥，缺乏对未来趋势的展望和案例分析。比如，书中对不同品牌钢筋的性能差异对比分析就显得非常学术化，对于工地实际操作人员来说，可能更关心的是如何根据现场条件快速判断材料的适用性，而不是深入到晶体结构的层面去探讨。整体来说，这是一部非常适合建筑材料专业学生作为教科书或供研究人员参考的工具书，但对于追求实践指导或行业热点追踪的读者，可能需要配合其他更具应用导向的书籍来阅读。

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我购买这本书的主要目的是想深入了解绿色建筑材料的认证体系和可持续性评估指标。市面上很多新出版的材料学书籍都会辟出专门的章节来探讨LCA（生命周期评估）在建筑材料选择中的作用，以及如何权衡材料的初始能耗与长期服务性能。然而，当我翻到与“可持续性”相关的章节时，发现内容相对简略，大多停留在对“可再生”、“低碳”等概念的定义上，缺乏对当前国际主流标准，如LEED或BREEAM中对材料部分的具体打分要求和案例分析。反而是对传统无机胶凝材料的早期水化反应动力学，用了将近三分之一的篇幅进行极其精细的数学建模。这种内容侧重，让我感觉这本书的编纂年代可能略微偏早，未能完全跟上建筑行业向绿色化转型的步伐。如果这本书能加入更多关于再生骨料的性能衰减分析，或者新型保温材料（如气凝胶、真空绝热板）的成本效益分析，相信会更符合当代读者的需求。现在的版本更像是一部扎实的材料科学基础读本，但与“面向未来建筑”的主题关联性稍弱。

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