水利水电工程基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国水利水电出版社

作者:陈再平

出品人:

页数:169

译者:

出版时间:2003-1

价格:16.00元

装帧:

isbn号码:9787508413457

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《高级材料科学与工程导论》 图书简介 本书旨在为读者提供一个深入而系统的视角，探索现代材料科学与工程领域的前沿进展、核心理论框架及其在工程实践中的广泛应用。本书的定位是面向高年级本科生、研究生以及相关领域的工程技术人员和科研工作者，旨在拓宽读者对材料世界复杂性的认知，并培养其利用跨学科知识解决实际工程挑战的能力。 第一部分：材料科学的基石与前沿理论 第一章：原子结构、晶体缺陷与能带理论的深化 本章将超越传统材料学教材中对原子排列和晶格结构的初步介绍，深入探讨高阶对称性在材料特性决定中的关键作用。我们将详细解析布拉菲晶格的分类及其对宏观物理性质（如弹性、热导率）的影响。重点将放在晶体缺陷的分类与能级影响上，特别关注位错动力学在塑性变形中的定量模型，以及点缺陷在半导体掺杂和离子导体中的扩散机制。 在电子结构方面，本书将详述近自由电子模型的局限性，并侧重于紧束缚近似（Tight-Binding Approximation）在计算复杂晶体结构能带结构时的应用。读者将学习如何利用费米面拓扑结构来预测材料的导电类型、磁性响应以及超导临界温度的潜在趋势。此外，本章还将引入密度泛函理论（DFT）的基本概念及其在材料计算模拟中的实际操作流程，为后续的计算材料学打下坚实基础。 第二章：热力学与相图的非平衡态拓展 材料的热力学不仅关乎相平衡，更在于如何理解和控制非平衡态过程。本章将重点探讨相变动力学，从成核理论（包括经典成核理论的修正与非经典成核路径）到生长机制（如界面控制下的扩散限制生长）。 我们将详细分析亚稳态的形成与演化，特别是玻璃态转变的理论模型，如自由体积理论和能量景观理论。在合金设计中，传统的相图分析往往局限于平衡态。本书将引入热力学非线性动力学的概念，探讨在快速冷却、高压烧结等快速热处理过程中，如何利用相场法（Phase-Field Modeling）来模拟微观结构的演化，例如枝晶的形成、共晶的竞争生长以及析出相的粗化过程。 第三章：动力学过程与输运现象 材料的性能高度依赖于内部的原子迁移和能量传递效率。本章专注于材料内部的扩散机制的细致考察，包括Kirkendall效应在高浓度扩散中的影响，以及在特定晶格结构中固态离子传输的路径优化。 在输运现象方面，本书将深入探讨电荷载流子的散射机制，不仅限于声子散射，还将引入电子-电子散射、电子-缺陷散射的玻尔兹曼输运方程的求解方法。对于热输运，我们将超越经典的Wiedemann-Franz定律，重点解析准粒子激发（如磁振子、激子）对热导率的贡献，这对于设计热电材料和热管理系统至关重要。 第二部分：先进材料的结构-性能关联 第四章：先进结构材料的韧性与断裂力学 本章聚焦于如何通过微观结构调控来提升传统结构材料（如金属、陶瓷）的断裂韧性和疲劳寿命。我们将深入研究裂纹尖端塑性区（CPZ）的表征方法，并详细阐述断裂韧性指标（如$J$积分、应力强度因子）的适用范围和局限性。 重点内容包括：梯度结构材料的设计原理，如何利用梯度层实现硬度和韧性的协同增强；多相复合材料的界面控制，特别是纤维/基体界面的化学键合强度和应力传递效率的量化评估；以及增材制造（3D打印）结构件中特有的残余应力、孔隙率和晶粒取向对手性裂纹萌生的影响。 第五章：功能材料：电、磁与光学特性的调控 本章是连接基础物理与工程应用的桥梁。针对铁电体、压电体和热释电体，我们将详细分析本征极化机制（如$d$-轨道耦合、轨道自由度）与宏观响应之间的关系。重点将放在畴结构工程上，探讨如何通过电场或应力诱导畴翻转来实现高性能传感器和驱动器的设计。 在磁性材料方面，本书将深入探讨磁各向异性的来源（晶体场、应力耦合）及其在记录介质和磁阻转子中的应用。对于光学功能材料，将讨论等离激元共振的理论基础及其在超分辨成像和光捕获中的潜力。 第六章：软物质与生物材料的界面科学 本章关注宏观性能由分子间作用力主导的材料体系。我们将系统分析聚合物网络的构象统计力学，以及流变学（粘弹性、剪切稀化）如何与聚合物链的缠结和弛豫过程相关联。 在生物材料领域，重点将放在生物相容性的分子机制上。我们将探讨蛋白质吸附动力学对植入物长期性能的影响，以及智能响应材料（如pH敏感水凝胶）如何通过外部刺激诱导可控的药物释放或组织工程支架的重塑。本章将强调表面粗糙度、表面电荷与细胞粘附、分化之间的复杂耦合关系。 第三部分：材料的制备、表征与模拟 第七章：先进材料的制备工艺控制 本章侧重于从原子尺度到宏观结构的可控生长技术。对于薄膜沉积，将全面比较物理气相沉积（PVD）与化学气相沉积（CVD）的流体力学和反应动力学差异，并讨论原子层沉积（ALD）中自限域反应的精确控制。 在粉末冶金与烧结领域，本书将引入致密化驱动力的理论模型，包括颈部长大、孔隙形状演化，并探讨场辅助烧结技术（如放电等离子烧结（SPS））如何通过超快速升温和外加电场实现超细晶粒的快速致密化。 第八章：多尺度材料表征与无损评价 精确的材料表征是创新的基础。本章将深化对电子显微学的理解，不仅停留在成像层面，更要掌握高分辨透射电镜（HRTEM）中像衬度模拟与晶格畸变分析的方法。我们将详细介绍X射线衍射（XRD）在微区应力分析和纳米晶粒尺寸测定中的Rietveld精修技术。 在功能材料的动态表征中，本书将介绍原位（In-situ）测试技术，例如在电化学反应条件下同步进行原位拉伸-XPS分析，以捕获瞬态化学态的变化。对于无损评价，我们将探讨超声波衰减和频散在检测材料内部微裂纹和孔隙率中的敏感性。 第九章：计算材料学的建模与预测 本章是材料科学研究范式的变革性工具的集合。我们将系统梳理多尺度计算方法的框架：从量子力学（QM）计算材料的基本能量和电子结构，到分子动力学（MD）模拟中温尺度下的原子运动和扩散，再到有限元分析（FEA）对宏观力学响应的预测。 重点将放在尺度耦合技术上，例如如何将MD模拟中得到的有效势函数输入到FEA模型中，以准确预测复合材料的宏观力学行为。此外，本章还将探讨机器学习（ML）在材料数据挖掘和高通量计算筛选中的应用，指导实验设计，加速新材料的发现进程。 本书内容全面、理论深入、技术前沿，旨在构建读者扎实的理论基础和强大的工程应用能力，是材料科学与工程领域研究者不可或缺的参考书。

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这本书的装帧和纸张质量倒是相当不错，拿在手上很有分量感，适合经常翻阅和做笔记。但是，当我试图从中寻找关于工程材料特性的详细信息时，感觉内容有些单薄。尤其是在混凝土结构耐久性设计这一块，现代水工结构动辄要求百年以上的服役寿命，材料的老化、抗冻融、抗氯离子渗透等方面的讨论，只是泛泛而谈。我期待看到更多关于新型复合材料，比如UHPC（超高性能混凝土）在水工结构中的应用潜力分析，或者至少是对现有标准C40、C50混凝土在不同水文环境下的长期性能衰减模型进行更深入的探讨。书中对大坝填筑料的选择标准也只是简单罗列了力学指标，却没有详细解释在实际施工中，如何通过现场试验（如重型探伤、渗透试验）来验证填筑质量是否达到设计要求，以及发现偏差后的修正措施。这使得这本书在从“设计理论”迈向“施工质量控制”这一关键环节时，留下了较大的空白。

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我最感兴趣的是关于水库调度和防洪减灾的章节，这部分内容直接关系到工程的社会效益和安全。这本书对水文预报模型和洪水演算的描述相当详尽，特别是对不同重现期设计洪水的计算方法论述得非常清晰。然而，在实际运行管理层面，比如如何利用实时雨量站和水位监测数据，结合AI算法进行短临预报和优化泄洪方案时，这本书几乎没有涉及。我希望看到的是一个更现代化的视角，比如如何通过建立实时仿真模型，评估不同调度决策对下游防洪区和水库自身大坝安全的影响权重。书中对水库库区移民安置和环境影响评估的篇幅也相对较小，虽然这不完全是纯粹的工程技术范畴，但作为综合性的“水利水电工程”，这些社会和环境因素的重要性不容忽视。这本书在“工程是什么”的回答上很扎实，但在“工程如何服务于社会”的复杂互动关系上，深度略显不足。

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我拿到这本《水利水电工程基础》后，最先翻阅的是关于水力学基础的部分，原以为会涵盖到更现代化的计算流体力学（CFD）在水工结构物相互作用中的应用案例，但遗憾的是，这部分内容似乎还停留在经典的伯努利方程和能量损失计算层面。虽然这些基础知识是地基，不可或缺，但面对如今BIM技术和数字化设计日益普及的现状，教材似乎有些“滞后感”。我特别想了解作者如何看待在复杂的湍流环境下，如何将有限元分析的结果与传统的经验公式进行有效结合和校核。书中对水轮机类型的介绍也相对笼统，对于不同水头、不同流量区间的适用性分析，没有深入到技术经济比较的层面。例如，对于冲击式水轮机和反击式水轮机的选择标准，如果能加入一些近十年来的实际案例数据对比，比如某个电站改造项目中，更换不同类型机组后的效率提升曲线，那这本书的价值无疑会大大提升。目前看来，它更像是一部经典的、经久不衰的教科书，但在与时俱进的工程技术前沿方面，略显保守。

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从排版和图示的角度来看，本书的专业性毋庸置疑，那些力学示意图画得非常规范。但坦白讲，对于一个习惯了互联网时代信息获取方式的读者来说，本书的阅读体验略显沉闷。大量的文字描述，缺乏生动的案例剖析和项目流程图。比如，当我们学习一个水力发电厂的工艺流程时，如果能配上一张完整的、从进水口到尾水渠的系统流程图，并标注出关键的设备连接关系和控制点，理解起来会快得多。此外，书中对国际上一些标志性水电工程的介绍非常简略，比如三峡工程、伊泰普等，仅仅是提及了它们的规模，而没有深入剖析其在设计和施工中遇到的重大技术挑战及其解决方案。这本书的叙事方式更像是“知识点的罗列和证明”，而不是“一个工程是如何从概念走向现实的精彩故事”。因此，它更适合作为一本工具书来查阅特定公式或原理，而不是作为一本引人入胜的工程导论来阅读。

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这本书的封面设计得非常简洁大气，蓝色的主调让人联想到广阔的水域和坚实的水坝，很有专业感。不过，我发现它在内容编排上似乎更侧重于理论推导，对于初学者来说，可能需要花费更多时间去消化那些复杂的数学公式和物理模型。举例来说，关于渗流理论的部分，作者详细阐述了达西定律的各种变体及其在非均匀土层中的应用，图文并茂地展示了边界条件的设定，但对于这些理论在实际工程中如何快速判断和简化处理，着墨不多。我个人期望能看到更多来自一线工程师的经验总结，比如在设计一个小型引水渠时，如何根据当地的地质条件快速选择合适的防渗方案，而不是仅仅停留在理论的最优化层面。当然，作为一本基础教材，其严谨性毋庸置疑，每一个概念的引入都有清晰的逻辑链条，但如果能增加一些“工程实践小贴士”之类的栏目，我想会更贴近读者的实际需求。整体来说，它更像是一本适合高年级学生或初入研究领域的学者的参考书，而非面向普通技术人员的快速上手指南。

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