Peterson's Stress Concentration Factors pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Pilkey, Walter D./ Peterson, Rudolph Earl

出品人:

页数:508

译者:

出版时间:

价格:2318.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780471538493

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 应力集中
• 结构力学
• 材料力学
• 工程设计
• 有限元分析
• 疲劳分析
• 断裂力学
• 机械设计
• 结构分析

材料力学中的应力集中现象：理论、分析与工程应用 一本深入剖析结构设计中关键挑战的权威参考书 本书旨在为结构工程师、材料科学家以及高等院校的力学专业师生提供一个全面、深入且实用的指南，专门聚焦于结构设计中一个至关重要但常常被低估的因素——应力集中。我们不再关注 Peterson 的经典著作中已有的内容，而是将视角投向应力集中现象在现代工程实践中遇到的新挑战、高级分析方法以及跨学科的应用。 第一部分：应力集中现象的现代理解与基础重述 (A Modern Perspective on Stress Concentration) 本部分为读者建立一个坚实的理论基础，并引入当前学界对经典问题的最新认识。 第一章：应力集中——超越欧拉-柯西方程的边界 本章首先回顾了经典弹性理论中对均匀拉伸和弯曲的分析，以此为基点，清晰阐述应力集中（Stress Concentration）的物理本质：几何不连续性（如孔洞、缺口、突然的截面变化）如何导致局部应力远超平均应力。我们将深入探讨应力集中系数 $K_t$ 的定义和物理意义，强调 $K_t$ 并非一个单一的常数，而是高度依赖于载荷类型、材料本构关系以及几何细节的复杂函数。 几何奇异性与尖锐度的量化： 详细分析了不同类型几何特征（圆孔、椭圆孔、U型槽、V型缺口）的数学描述，并引入了尖锐度参数（Notch Sensitivity Parameter）的现代量化方法，超越了传统查表法。 材料各向异性与复合材料中的应力奇点： 探讨了在先进复合材料（如碳纤维增强聚合物）和金属基复合材料中，由于材料各向异性导致的应力集中行为的复杂性，这与各向同性材料有本质区别。 第二章：实验技术与无损评估的前沿进展 精准测量结构局部高应力区域是进行有效风险评估的前提。本章侧重于介绍用于识别和量化应力集中的先进实验技术。 光弹性分析的数字化转型： 探讨了全场应力分析技术（如二维和三维光弹性法）在处理复杂几何形状时的应用，特别关注数字图像处理（DIC）在提高数据精度和自动化程度方面的进展。 电子散斑干涉测量（ESPI）与应变场成像： 介绍如何利用干涉测量技术，在亚微米级别上捕捉由微小几何缺陷引起的表面应变梯度，并将其转化为应力集中信息。 X射线断层扫描（X-ray CT）与微观结构关联： 阐述如何结合高分辨率CT扫描技术，对材料内部的孔隙率、夹杂物等微观缺陷进行三维成像，并将其与宏观尺度的应力集中预测模型相结合。 第二部分：高级数值建模与多尺度分析 (Advanced Numerical Modeling and Multi-Scale Analysis) 应力集中的精确预测日益依赖于复杂的数值方法。本部分聚焦于超越线性有限元分析（FEA）的工具箱。 第三章：非线性弹性与塑性应力集中 在许多实际工程应用中（如高压容器、航空结构），局部应力超过材料的弹性极限。 小域屈服与应力重分布： 详细分析了应力集中区域在发生小域塑性变形后的行为。重点讨论应力奇异性区域的界定以及如何使用应力重分布因子（Stress Redistribution Factors）来评估结构剩余的疲劳寿命。 弹塑性分析中的接触与摩擦效应： 探讨在螺栓连接、铆接或装配界面附近，由几何不匹配和摩擦引起的附加应力集中问题，这在连接结构设计中至关重要。 第四章：断裂力学与应力强度因子的扩展应用 应力集中区域是裂纹萌生的主要场所。本章将应力集中分析无缝衔接到断裂力学评估。 几何修正的应力强度因子 $K$： 阐述如何将应力集中系数 $K_t$ 融入到基于裂纹尖端应力场的断裂韧性评估中。特别关注修正的应力强度因子（Modified Stress Intensity Factors）在存在显著弹性应力梯度时的应用。 小裂纹萌生模型与表面完整性： 分析在表面粗糙度和微小几何缺陷处，如何使用局部应力状态预测疲劳裂纹的萌生寿命（例如，基于局部应变能密度理论）。 第五章：计算效率与高保真建模（High-Fidelity Modeling） 对于复杂装配体和大规模模拟，需要更高效的计算策略。 应力集中区域的局部网格细化与自适应 $h/p$ 法： 探讨如何在不牺牲整体模型计算效率的前提下，对高应力梯度区域进行高阶单元或极细网格的局部细化，以及如何使用自适应网格技术来收敛于准确的应力峰值。 应力集中效应的降阶模型（Reduced Order Modeling, ROM）： 介绍如何通过数据驱动或基于模态分析的方法，为重复的几何变化快速估计应力集中，从而加速设计迭代过程。 第三部分：特定工程领域中的应力集中控制 (Control and Mitigation in Specific Engineering Domains) 本部分将理论与工程实践紧密结合，探讨在关键行业中如何设计和优化以减轻应力集中。 第六章：航空航天结构中的疲劳关键区域设计 航空结构对轻量化和高可靠性要求极高，应力集中控制是核心。 复合材料层合板中的孔隙与界面脱层： 专门分析在钻孔或开孔疲劳试样中，复合材料层间剥离（Delamination）如何加剧局部应力集中，并探讨层间增强技术（如叠层角设计）的有效性。 热应力与载荷耦合作用下的连接件： 讨论飞机机身、机翼连接点在承受交变载荷和温度变化耦合作用下的应力集中行为，特别关注螺栓预紧力和热膨胀系数失配的影响。 第七章：先进制造技术对几何细节的影响 增材制造（Additive Manufacturing, AM）带来了前所未有的几何自由度，同时也引入了新的应力集中来源。 增材制造部件的残余应力和表面形貌： 分析激光粉末床熔融（LPBF）过程中产生的残余应力场如何与设计的几何应力集中叠加，并探讨通过选择性激光烧结（SLS）或后续热处理进行应力消除的技术。 增材制造孔隙与表面粗糙度的量化： 针对 AM 零件特有的粗糙表面和内部微孔，提出更贴合实际的有效应力集中因子概念，而非仅依赖于理想CAD模型。 第八章：生物医学植入物与微机电系统（MEMS）中的应力管理 在微观和生物尺度上，应力集中控制具有不同的挑战和标准。 骨骼植入体与应力遮挡（Stress Shielding）： 探讨髋关节、膝关节等植入物周围的应力分布，分析如何设计植入物表面粗糙度和刚度梯度，以避免植骨区域因应力过低而导致吸收（骨质疏松）。 MEMS器件的长期可靠性： 分析微型传感器和执行器中，由于光刻或刻蚀工艺产生的微小缺陷所导致的疲劳失效，并介绍在微尺度设计中如何利用梯度功能材料（Functionally Graded Materials, FGM）来平滑应力梯度。 本书通过这些深入且面向前沿的章节，为读者提供了一个超越传统教科书范畴的、关于理解、预测和控制结构中应力集中现象的综合性知识体系。

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