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出版者:机械工业出版社

作者:隋明阳 编

出品人:

页数:443

译者:

出版时间:2004-8

价格:37.00元

装帧:

isbn号码:9787111082897

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 工程基础
• 机械原理
• 设计基础
• 机械制图
• CAD
• SolidWorks
• AutoCAD
• 制造业

好的，这是一份关于一本名为《现代材料科学与工程前沿》的图书简介，该书内容与《机械设计基础》完全不相关，并且力求内容详实、专业，避免任何模板化痕迹。 --- 图书简介：《现代材料科学与工程前沿》 引言：跨越界限的材料革命 在二十一世纪的科技版图中，材料科学与工程已不再是传统意义上的辅助学科，而是驱动信息技术、能源转型、生物医学乃至空间探索的核心动力。本书《现代材料科学与工程前沿》旨在全面、深入地探讨当前材料领域最尖端的研究方向、创新理论模型以及颠覆性的工程应用。它面向高年级本科生、研究生、研发工程师以及致力于材料创新与产业升级的专业人士，提供一个超越传统教科书范围的、聚焦于“前沿”与“未来”的知识体系。 本书的核心目标是搭建理论深度与工程实践之间的桥梁，清晰阐释新一代功能材料如何通过原子尺度调控实现宏观性能的飞跃，并探讨这些进步如何重塑现有的工程设计范式。 --- 第一部分：基础理论的深化与新范式的构建 本部分着重于夯实读者对材料结构、性能与制备之间关系的深刻理解，并引入当前驱动材料创新的核心理论框架。 第一章：原子尺度下的精确控制 本章深入探讨了密度泛函理论（DFT）在预测复杂合金体系和界面行为中的最新进展。我们不仅回顾了标准交换关联泛函的应用局限，更详细介绍了随机相位近似（RPA）如何更精确地描述电子间的长程关联效应，特别是在描述二维材料的电子结构和缺陷能级时所展现出的优势。内容涵盖了如何利用第一性原理计算来指导实验合成，例如预测特定晶格形貌的稳定相以及计算材料的本征缺陷激活能。 第二章：相变动力学与微观结构演化 传统的相变理论侧重于热力学平衡。本章则聚焦于非平衡态相变动力学。详细讨论了相场法（Phase-Field Modeling）在模拟复杂多相材料中形核、生长与合并过程中的数学基础与数值实现。特别关注了在极端条件（如超快冷却速率、高压环境）下，材料微观结构如何偏离经典的热力学轨迹，例如马氏体转变的无扩散机制与剪切应力耦合效应。 第三章：先进表征技术的新视野 现代材料的发现依赖于无损、高分辨率的表征手段。本章聚焦于同步辐射光源（Synchrotron Light Sources）在材料研究中的应用，特别是高能X射线衍射（HE-XRD）如何用于实时监测材料在服役载荷下的内部应力分布和晶粒取向演变。此外，还详细介绍了球差校正透射电镜（Aberration-Corrected STEM）如何实现亚埃尺度的原子序分辨成像，以及结合电子能量损失谱（EELS）进行元素价态与化学键合态的精确定量分析。 --- 第二部分：功能材料的突破与定制化设计 本部分是本书的重点，系统梳理了在能源、信息和生物等关键领域实现技术跨越的新型功能材料。 第四章：能源存储与转换材料的革新 本章深入探讨了下一代电池技术——固态电解质的研究进展。重点分析了锂离子导电性与界面阻抗的耦合机理，比较了氧化物（如LLZO）、硫化物和聚合物固态电解质的结构缺陷对其动力学性能的影响。在光电领域，我们详细剖析了钙钛矿太阳能电池（PSC）中非辐射复合中心（如晶界、表面缺陷）的抑制策略，并阐述了通过表面钝化层（如二维材料或有机分子）工程化来提高器件长期稳定性的最新成果。 第五章：信息功能材料与量子效应 本章关注信息存储和处理领域中对材料的极端要求。详细介绍了拓扑绝缘体（Topological Insulators）的狄拉克锥表面态及其在低能耗电子学中的潜力。内容包括如何通过元素的异价掺杂或表面氧化来精确调控费米能级，以实现高效的自旋-电荷转换。此外，对铁电/铁磁多铁性材料（Multiferroics）中的应变耦合机制进行了深入探讨，阐明了磁序与电极化之间的可控切换，为未来磁电耦合器件的设计提供理论依据。 第六章：智能与自适应结构材料 本章着眼于材料对环境刺激（温度、光、应力）的响应能力。深入分析了形状记忆合金（SMA）和磁致伸缩材料的本构关系，尤其关注其迟滞效应和疲劳性能的提升。重点介绍了一种新型的可逆共价网络聚合物，通过设计动态化学键（如Diels-Alder反应），实现了材料在宏观尺度上的自修复能力和可重塑性，这对航空航天和可穿戴设备的长期可靠性具有重要意义。 --- 第三部分：先进制造与工程挑战 本部分将目光转向如何将实验室的材料创新转化为可规模化的工程实践，并应对服役环境下的可靠性问题。 第七章：增材制造中的材料行为控制 增材制造（Additive Manufacturing, AM）对材料提出了全新的要求。本章聚焦于选区激光熔化（SLM）过程中粉末床的熔池动力学与凝固行为。分析了高冷却速率下形成的非平衡态组织，例如微米级甚至纳米级的枝晶结构，以及由此导致的各向异性力学性能。探讨了如何通过优化激光功率密度、扫描策略和惰性气体环境，来有效抑制增材制造件中常见的残余应力和微孔隙缺陷。 第八章：极端环境下的材料退化机理 材料的服役寿命往往受制于极端环境。本章深入分析了高温蠕变与超塑性行为，特别是对单晶高温合金中位错运动与晶界滑移的耦合模型。在核能与空间应用背景下，对辐照损伤进行了专题探讨，研究了高能粒子轰击下空位和间隙原子团簇的形成、迁移与最终的钉扎效应，以及如何通过引入“辐照韧化”的第二相粒子来抑制损伤的累积。 第九章：多尺度建模与数字孪生 为实现材料的“设计即性能”，需要强大的计算工具。本章介绍了多尺度计算框架，从量子力学到有限元分析（FEA）的无缝衔接。重点阐述了晶格玻尔兹曼法（Lattice Boltzmann Method, LBM）在模拟多孔介质渗透率和流固耦合问题中的优势，以及如何结合机器学习（ML）算法，利用高通量计算生成的数据集来快速预测新型复合材料的性能，从而加速材料的发现进程。 --- 结语：迈向“智能”与“可持续”的材料未来 《现代材料科学与工程前沿》不仅是一本知识的汇编，更是一份对未来材料科学发展方向的深刻洞察。全书贯穿了对材料可持续性和循环经济的考量，倡导在材料设计之初就融入可回收性与环境友好性。本书期望激发读者跳出现有的工程框架，以更广阔的视野和更精密的工具，迎接下一波材料科技革命的挑战。 总计页数：约 850 页（包含大量图表、公式推导及案例分析） 关键词： 密度泛函理论、固态电解质、钙钛矿、拓扑材料、增材制造、多尺度建模、辐照损伤、相场法。

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作为一本基础教材，我对它在软件应用和现代设计理念方面的整合度非常关注。令人惊喜的是，尽管这是一本偏向理论基础的书籍，但它并没有将自己局限在传统的图纸绘制和手工计算时代。在讲述零件公差与配合的部分，作者巧妙地引入了现代CAD/CAE软件在验证设计时的作用，虽然没有详细的软件操作指南，但其对“设计意图”和“数字化验证”的强调，明显提升了这本书的时代感。更值得称道的是，关于可靠性设计和人机工程学的章节，虽然篇幅不长，但措辞精炼，点出了现代机械设计中不可忽视的两个前沿方向。这让我意识到，这本书不仅仅是在教我如何“设计”一个零件，更是在引导我思考如何“优化”一个系统，如何让设计更符合可持续发展和用户体验的整体要求，这对于我未来参与更复杂的项目至关重要。

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这本书的排版和逻辑结构简直是为自学者量身定做的。我是一个在职人员，只能利用零碎的时间进行学习，因此，清晰的章节划分和循序渐进的难度递增对我来说至关重要。它采取了一种模块化的教学方法，每一单元的知识点都相对独立，但通过巧妙的过渡句和前后呼应的例子，又将整个学科的脉络串联起来。比如，在讲解齿轮传动时，它并没有将所有的几何参数和强度计算堆砌在一个章节里，而是先用大量的插图展示了不同类型齿轮的结构特点和应用场景，这为后续的理论推导提供了坚实的直观基础。而且，书中提供的例题都极具代表性，它们往往贴近实际工业生产中的常见问题，解答过程详略得当，既保留了完整的计算步骤，又适当地省略了过于基础的代数运算，让我的注意力能够集中在工程判断上。对于我这种需要快速掌握核心技能的人来说，这种“少废话，多干货”的风格无疑是最高效的学习途径。

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这本书的语言风格可以说是教科书中的一股清流，它摒弃了那种高高在上、不容置疑的学术腔调，读起来更像是一位经验丰富、耐心十足的导师在耳边细细讲解。作者在解释那些抽象的力学概念时，经常会穿插一些生动的比喻和历史小典故，比如在讲解应力集中现象时，会拿我们熟悉的桥梁结构举例，对比不同截面形式的受力差异，这种“故事化”的教学方法极大地降低了我的学习门槛。我尤其欣赏它在处理“近似”和“理想化”问题时的坦诚。它不会掩盖理论模型的局限性，而是直接告诉读者，在哪些工况下这些简化假设是成立的，在哪些情况下必须引入更复杂的修正。这种对知识局限性的诚实披露，培养了读者批判性思维，让我明白工程学永远是近似的艺术，而不是绝对的真理，这种严谨中带着人性化的态度，是我在很多其他教材中难以找到的。

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这本书的封面设计得相当朴实，米白色的封面上印着深蓝色的书名，没有过多花哨的图案，让人一眼就能感受到它严谨的学术气息。我是在一位老教授的推荐下接触到这本《机械设计基础》的。坦白说，初拿到手时，我曾有些许疑虑，毕竟这个领域的新教材层出不穷，但我翻开第一页后，那种踏实感便油然而生。它没有立刻用复杂的公式和晦涩的理论把我“劝退”，而是从最基础的零件受力分析讲起，图文并茂地展示了那些我们日常生活中常见的机械结构是如何运转的。特别是关于静力学和动力学的章节，作者似乎花了大量心思去设计那些简化模型，让初学者能够迅速抓住问题的核心，而不是被繁琐的数学运算所困扰。我对其中关于材料力学和失效分析的描述印象深刻，它不仅仅是告诉你“这个零件会坏”，更深入地剖析了“为什么会坏”，以及如何通过设计手段去预防这种失效，这种将理论与实践紧密结合的叙事方式，极大地提升了我对机械工程的兴趣和理解深度。

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这本书的配套资源和学习辅助体系，为我的学习过程提供了强大的支持。我拿到的是纸质版，但书内附带的二维码和网址链接，为我打开了一扇通往更广阔学习资源的大门。这些链接指向的不仅是额外的习题集和参考资料，更包括一些经典机械部件的动态模拟动画。我曾因为无法想象螺旋机构的运动轨迹而感到头疼，但通过配套的动画演示，那些原本静止在纸面上的螺纹和滑块仿佛“活”了起来，它们的相对运动关系一目了然。此外，书中对标准件和常用材料性能参数的引用非常规范和全面，几乎涵盖了我们日常设计中会遇到的所有关键数据，省去了我频繁查阅厚重标准手册的麻烦。总而言之，这本书不仅是一本知识的载体，更是一个功能完善的学习平台，它真正做到了从理论构建到实践应用的全程陪伴。

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