Nanostructured Coatings pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Cavaleiro, Albano (EDT)/ De Hosson, J. T. M. (EDT)

出品人:

页数:668

译者:

出版时间:2006-9

价格:$ 213.57

装帧:HRD

isbn号码:9780387256429

丛书系列:

图书标签:

纳米结构
涂层
材料科学
表面工程
薄膜
纳米技术
功能材料
腐蚀防护
摩擦学
光学涂层

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具体描述

There is a need for materials of exceptional hardness in order to coat mechanical components. One way to do this is take advantage of the properties of nanostructured materials. This book delivers practical insight into a broad range of fields related to hard coatings, from their deposition and characterization up to the hardening and deformation mechanisms allowing the interpretation of results. In addition to the above-mentioned hardness, this type of coating often must meet other stringent criteria for mechanical properties such as excellent adhesion to the substrate and very high fracture toughness and other requirements.Their use in chemical aggressive environments at very high temperatures demand also very high oxidation/corrosion resistance and thermal stability. Thus, increasing concern is prevalent among researchers in this field concerning the development of coatings that could satisfy simultaneously all the necessary properties to guarantee successful implementation in real mechanical applications.

好的，以下是关于一本名为《先进复合材料的力学行为与建模》的图书简介，内容详尽，力求专业与深度： --- 图书名称：《先进复合材料的力学行为与建模》导言：迈向结构工程的极限随着航空航天、汽车工业、土木工程以及高端制造业对轻量化、高强度和多功能结构需求的持续攀升，先进复合材料已不再是新兴技术，而是现代工程设计中不可或缺的核心支柱。然而，要充分释放这些材料的潜力，必须深入理解其在复杂载荷条件下的本构关系、损伤演化机制及其宏观尺度的精确预测能力。《先进复合材料的力学行为与建模》一书，正是聚焦于这一关键领域，旨在为材料科学家、结构工程师、高级研究人员以及研究生提供一套系统、深入且前沿的理论框架和实用工具。本书超越了传统的材料性能描述，深入探讨了从微观结构到宏观响应的完整力学链条，特别是针对当前工业界面临的复杂失效模式和多尺度建模挑战。本书的结构设计遵循了从基础理论到尖端应用的逻辑，确保读者能够建立扎实的理论基础，并能将其应用于解决实际工程问题。 --- 第一部分：基础理论与微观结构表征 (The Foundations: Microstructure and Continuum Mechanics) 本部分为后续高级建模奠定坚实的数学和物理基础。第一章：复合材料的微观结构与界面效应详细剖析了纤维增强复合材料（如碳纤维/环氧树脂、玻璃纤维/聚合物、陶瓷基复合材料）的典型微观结构特征。重点分析了纤维、基体以及关键的界面区域在力学传递中的作用。探讨了界面脱粘、微裂纹成核的能量学判据，以及表面处理技术如何影响界面强度和材料的整体韧性。引入了先进的无损检测技术（如声发射、X射线CT）在微观损伤识别中的应用。第二章：经典层合板理论的深化与局限性系统回顾了经典层合板理论（CLT）和一阶剪切变形理论（FSDT）。然而，本书的重点在于超越标准假设，深入讨论了厚板效应、非线性几何效应在屈曲分析中的引入。特别针对复合材料的剪切耦合效应进行了细致的力学推导，阐明了泊松效应和剪切变形对预测层间应力分布的决定性影响。第三章：本构关系：从线性弹性到粘塑性本章详细阐述了正交异性材料的本构方程，并将其推广到温度相关和速率依赖性的情况。针对聚合物基复合材料（PMC）中常见的粘弹性行为，介绍了时间-温度等效原理（如Williams-Landel-Ferry, WLF方程）及其在蠕变和松弛分析中的应用。对于金属基复合材料（MMC）和热塑性复合材料，引入了基于滑移线的粘塑性模型，用于描述高应力水平下的塑性流动。 --- 第二部分：损伤力学与失效预测 (Damage Mechanics and Failure Prediction) 先进复合材料的特点在于其渐进性失效过程，而非单一的脆性断裂。本部分是本书的核心，专注于损伤的量化和寿命预测。第四章：渐进式损伤模型（Progressive Damage Modeling, PDM） PDM是现代复合材料分析的关键。本章系统地介绍了基于能量释放率准则（如I/II型裂纹扩展）和基于应力/应变约束的失效准则（如Hashin, Tsai-Wu, Puck准则）。重点讨论了如何将这些离散的失效事件转化为连续的损伤变量（如内聚力模型CZM中的损伤演化参数），从而在有限元框架内实现损伤演化路径的精确追踪。第五章：层间断裂韧性与内聚力模型 (Cohesive Zone Modeling, CZM) CZM在模拟层合板的层间开裂（如冲击损伤）中具有无可替代的地位。本章深入探讨了不同CZM本构关系的选择（线性、指数、双曲线），以及如何通过实验标定（如双边剪切测试BSS、端部载荷拉伸测试SEPB）来确定关键的应力-分离曲线（Traction-Separation Law）参数。特别关注了冲击载荷下的高应变率效应如何影响CZM的有效刚度。第六章：疲劳损伤积累与寿命预测复合材料的疲劳寿命往往是结构设计的瓶颈。本章超越了传统的S-N曲线，引入了基于损伤演化的疲劳模型。探讨了层内疲劳（纤维断裂、基体开裂）和层间疲劳（界面扩展）的耦合机制。详细介绍了基于剩余强度法、有效刚度法以及引入疲劳损伤变量的连续损伤力学（CDM）模型，用于预测复合材料结构件的剩余寿命。 --- 第三部分：多尺度建模与数值实现 (Multiscale Modeling and Numerical Implementation) 为了精确预测宏观性能，必须有效地将微观信息传递到工程尺度。第七章：多尺度建模范式系统对比了两种主要的多尺度方法：均质化方法（Homogenization）和嵌入式方法（Embedded）。重点讲解了经典的自洽模型（Self-Consistent Method）和 Mori-Tanaka 方法在预测有效刚度中的应用。对于复杂的随机纤维布局，介绍了基于随机有限元方法的蒙特卡洛模拟，以量化材料不确定性对结构可靠性的影响。第八章：有限元实现：非线性与冲击响应本书提供了将前述模型转化为可执行的有限元（FE）代码的关键指导。详细讨论了在FE框架内实现复杂本构关系（如粘塑性、损伤演化）的数值稳定性问题，特别是涉及到奇异性的处理和非线性迭代算法的选择。针对高速冲击问题，引入了显式动力学分析，并探讨了如何使用速率依赖性材料模型来捕捉材料的惯性效应。第九章：热-力耦合分析与环境影响先进复合材料常工作于极端温度环境。本章分析了热膨胀系数（CTE）失配如何导致残余应力的产生与累积。讨论了热-力耦合分析（Thermo-Mechanical Coupling）中，如何将温度对基体模量、界面强度和粘弹性参数的影响纳入统一的分析框架中，这对于高超音速飞行器结构的设计至关重要。 --- 结语：面向未来的挑战《先进复合材料的力学行为与建模》不仅是一本教科书，更是一份对当前工程难题的回应。它为读者提供了从第一性原理出发，构建可靠、高效的复合材料结构设计工具的能力。未来的研究方向，如智能复合材料的反馈控制、复杂纤维体积分数分布的精确建模，以及与增材制造工艺（如3D打印）带来的微结构不均匀性的耦合分析，都将依赖于本书所奠定的坚实基础。本书旨在激励读者站在现有知识体系之上，推动结构工程向更安全、更轻量化的目标迈进。