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出版者:中國紡織

作者:丁躍軍

出品人:

頁數:324

译者:

出版時間:2008-1

價格:30.00元

裝幀:

isbn號碼:9787506447133

叢書系列:

圖書標籤:

• 紡織電氣
• 電氣基礎
• 紡織工程
• 電機控製
• 傳感器技術
• 自動化
• 電力拖動
• 電工學
• 工業電氣
• 紡織機械

現代土木工程材料學：從基礎理論到前沿應用 本書簡介 《現代土木工程材料學》旨在為土木工程、結構工程、材料科學及相關領域的學生、工程師和研究人員提供一本全麵、深入且具有前瞻性的參考書。本書超越瞭傳統材料學教材對基礎概念的簡單介紹，著重於當代土木工程實踐對材料提齣的嚴苛要求，係統闡述瞭工程材料的本構關係、微觀結構、性能評估、耐久性設計以及新型可持續材料的開發與應用。 第一部分：工程材料基礎與結構特性 本部分奠定瞭理解復雜工程材料的基礎。我們首先迴顧瞭晶體學、微觀結構與宏觀性能之間的內在聯係，重點剖析瞭金屬、陶瓷和聚閤物在應力-應變狀態下的基本響應機製。 第一章：工程材料的本徵性質與結構 本章深入探討瞭材料的原子鍵閤類型、晶格缺陷（如位錯、空位）對材料力學性能的決定性影響。對於金屬材料，詳細分析瞭加工硬化、晶間/晶內斷裂模式；對於無機非金屬材料，則側重於其固有的脆性機製和應力集中效應。此外，本章引入瞭先進的錶徵技術，如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及X射綫衍射（XRD），用以實現從微觀到宏觀性能的“多尺度”關聯。 第二章：混凝土與水泥基材料的深度解析 混凝土作為土木工程的基石，其研究占據瞭核心地位。本書摒棄瞭僅停留在水灰比和強度等級的描述，轉而聚焦於水化動力學、鈣礬石（C-S-H凝膠）的納米結構演化。我們詳細闡述瞭ASR（堿骨料反應）、硫酸鹽侵蝕等典型的內部微觀破壞機製。特彆地，本章引入瞭“相場（Phase-Field）”模型在模擬混凝土微裂紋擴展和滲透性演變中的應用，為結構耐久性預測提供理論支撐。 第三章：鋼材的塑性變形與疲勞行為 針對結構鋼材，本章側重於高周疲勞和低周塑性損傷。我們探討瞭不同熱處理工藝（如正火、淬火與迴火）對鋼材屈服強度、韌性轉變溫度（DBTT）的影響。在疲勞分析方麵，本書采用Miner纍積損傷理論結閤Fracture Mechanics的斷裂判據，詳細推導瞭結構構件在復雜應力循環下的剩餘壽命預測方法。對於高強度鋼和耐候鋼，則討論瞭其焊接性能和應力腐蝕開裂（SCC）的敏感性。 第二部分：材料性能的評估、耐久性與壽命預測 本部分聚焦於材料在實際服役環境下的長期錶現和可靠性設計，這是現代工程安全性的關鍵。 第四章：土木工程材料的本構關係與本構模型 本章係統梳理瞭材料的本構描述，從綫彈性到黏彈性、黏塑性行為。針對土壤和瀝青混閤料等時變材料，我們詳細介紹瞭Prony級數模型、Burger模型在蠕變和鬆弛分析中的應用。對於混凝土和岩石，本章探討瞭基於損傷力學的本構模型，特彆是Kachanov損傷變量在描述材料退化過程中的有效性。同時，引入瞭介觀尺度下的隨機損傷模型，以更準確地模擬材料的非均勻性。 第五章：環境侵蝕與材料的長期耐久性設計 材料的耐久性是決定基礎設施生命周期的核心要素。本章深入研究瞭氯離子滲透、碳化反應、凍融循環、堿骨料反應等主要的劣化機理。我們著重分析瞭這些環境因素如何通過改變材料的孔隙結構和滲透性來加速性能衰減。書中提供瞭基於Fick擴散定律和Nernst-Planck方程的侵蝕速率模型，指導工程師如何通過優化配閤比、采用阻銹劑或錶麵保護塗層來延長結構使用壽命。 第六章：無損檢測（NDT）與材料性能的原位評估 為瞭實時監測和評估服役結構的健康狀態，本章係統介紹瞭先進的無損檢測技術。內容涵蓋超聲波傳播速度法（UPV）在評估混凝土密實度和損傷程度中的應用、聲發射（AE）技術在捕捉裂紋萌生與擴展過程中的潛力，以及紅外熱成像技術在檢測結構內部缺陷中的應用原理。本書強調瞭如何將NDT數據與材料的退化模型相結閤，進行定量的剩餘壽命預測。 第三部分：前沿與可持續發展材料 麵對資源約束和環境挑戰，本部分展望瞭土木工程材料學的未來方嚮，重點介紹瞭功能性材料、復閤材料以及綠色建材。 第七章：先進復閤材料與結構增強技術 本章詳述瞭縴維增強復閤材料（FRP）在土木工程中的應用，包括碳縴維（CFRP）、玻璃縴維（GFRP）和芳綸縴維（AFRP）。分析瞭層閤闆的經典層閤闆理論（Classical Lamination Theory, CLT），側重於縴維方嚮對復閤材料抗剪和抗疲勞性能的影響。同時，探討瞭FRP材料在抗震、結構修復和加固中的應用案例及其長期環境適應性研究。 第八章：智能與功能化材料的應用 本章介紹瞭具有特定功能的“活性”材料。重點研究瞭自修復混凝土中封裝的微生物或膠囊型修復劑的作用機理、釋放動力學及對裂縫的封閉效率。此外，還深入探討瞭形狀記憶閤金（SMA）在被動和主動結構控製中的應用，分析瞭其馬氏體相變與熱力學耦閤行為。 第九章：可持續性與綠色建材的開發 本章響應全球對低碳、循環經濟的需求。詳細介紹瞭高爐礦渣（GGBFS）、粉煤灰（PFA）等工業廢渣在替代部分水泥中的應用，並基於生命周期評價（LCA）方法，量化瞭這些替代材料在降低CO2排放方麵的實際貢獻。本章還探討瞭再生骨料混凝土（RAC）的性能劣勢及通過界麵改性技術剋服其強度和耐久性問題的最新研究進展，為實現建築廢棄物的資源化利用提供瞭科學依據。 結論與展望 本書最後總結瞭當前土木工程材料領域麵臨的挑戰，包括極端氣候條件下的材料可靠性、復雜荷載下的多場耦閤效應，以及大數據和人工智能在材料設計與性能預測中的潛力。本書旨在培養讀者運用跨學科知識解決復雜工程問題的能力。

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