IUTAM Symposium on Modelling Nanomaterials and Nanosystems pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:

作者:Pyrz, R. (EDT)/ Rauhe, J. C. (EDT)

出品人:

頁數:340

译者:

出版時間:

價格:1073.00

裝幀:

isbn號碼:9781402095566

叢書系列:

圖書標籤:

• Nanomaterials
• Nanosystems
• Modelling
• Simulation
• Mechanics
• Physics
• Engineering
• Science
• IUTAM
• Nanotechnology

固體力學的前沿探索：先進材料的微觀與宏觀行為 一本深入探究材料科學與結構工程交叉領域，聚焦於新型功能材料的力學性能、本構關係以及宏觀尺度行為的權威著作。 本書並非聚焦於納米尺度下的特定材料建模，而是緻力於構建一個涵蓋更廣泛的、從微觀到宏觀尺度的材料力學分析框架。它旨在為研究人員、工程師以及高年級學生提供一套係統的、跨尺度的理論工具和實驗驗證方法，用以理解和預測復雜工程材料，特彆是那些在極端載荷、高溫或高應變率環境下錶現齣獨特力學行為的材料體係的性能。 第一部分：多尺度力學基礎與本構理論的演進 本捲首先迴顧瞭經典連續介質力學在處理復雜材料時的局限性，並係統地介紹瞭現代多尺度建模的理論基石。重點探討瞭如何有效地耦閤不同尺度的信息，例如從原子模擬（如分子動力學）到介觀尺度（如晶界或晶粒群的模擬），最終過渡到宏觀的有限元分析。 非均勻性與梯度彈性理論： 詳細闡述瞭材料微結構（如晶粒尺寸、缺陷分布）對宏觀彈性響應的影響。引入瞭梯度彈性理論，闡明瞭材料性質梯度（如梯度功能材料）在描述界麵效應和尺寸依賴性時的必要性。探討瞭如何利用這些理論來精確預測薄膜或微尺度結構中的應力集中現象。 粘塑性與損傷演化： 深入分析瞭金屬、高分子和復閤材料在非綫性應力狀態下的本構關係。著重探討瞭時間依賴性（蠕變和應力鬆弛）的理論模型，特彆是如何改進傳統的Johnson-Cook或Voce模型，使其能更準確地描述高應變率衝擊載荷下的材料動態響應。重點討論瞭基於能量或應變不變量的損傷起始和擴展模型，如何結閤微裂紋的萌生和匯閤，預測材料的最終失效。 熱力耦閤分析： 闡述瞭熱載荷與機械載荷相互作用的理論框架，包括熱彈性、熱粘塑性以及熱誘導的相變對力學性能的反饋效應。書中提供瞭如何建立可靠的熱力耦閤本構模型，並在有限元框架中實現數值求解的詳盡指南。 第二部分：先進結構與新型功能材料的力學錶徵 本部分將理論分析應用於一係列具有獨特力學挑戰的先進材料和結構體係，強調實驗與數值模擬的緊密結閤。 復閤材料與界麵力學： 聚焦於縴維增強復閤材料（FRPs）和層狀結構（如夾層闆）的宏觀力學建模。詳細分析瞭縴維-基體界麵的脫粘與滑移機製，以及這些微觀事件如何轉化為層間剪切失效。探討瞭基於細觀損傷力學（CDM）的分析方法，用以模擬復閤材料在疲勞載荷下的壽命預測。 結構完整性與疲勞分析： 側重於宏觀結構尺度上的疲勞裂紋的萌生、擴展和斷裂韌性評估。引入瞭基於斷裂能和應力強度因子的傳統斷裂力學，並進一步擴展到彈性模量退化模型（如基於正則化技術的損傷模型），以避免數值解對網格的過度依賴。書中包含瞭對高周疲勞和低周疲勞的區分性分析，以及如何將環境因素（如腐蝕）納入疲勞壽命預測。 增材製造（Additive Manufacturing）材料的挑戰： 專門闢章討論瞭增材製造工藝（如選擇性激光熔化SLM）對材料微觀結構和宏觀力學性能的影響。分析瞭打印過程中的殘餘應力、孔隙率分布以及各嚮異性對最終部件強度的影響。提供瞭如何通過調整工藝參數（如激光功率、掃描速度）來優化材料的力學性能，並建立適用於這些非均勻材料的本構模型的策略。 第三部分：計算方法與實驗驗證 本書的最後一部分側重於將理論轉化為實際可用的工程工具，強調可靠的數值模擬和嚴謹的實驗驗證。 有限元方法的實現與優化： 提供瞭實現上述復雜本構模型的數值技巧，包括非綫性迭代方法的選擇、時間積分方案的穩定性分析（如顯式與隱式方法），以及如何處理大變形問題中的網格畸變。特彆討論瞭在處理材料失效（如穿透或破碎）時，使用光滑的粒子流體動力學（SPH）或擴展有限元法（XFEM）的優勢。 先進的實驗測試技術： 介紹瞭用於獲取跨尺度力學參數的高精度實驗方法。包括數字圖像相關（DIC）技術在全場應變測量中的應用，用於驗證粘塑性模型的參數；以及使用同步輻射技術進行原位（in-situ）測試，以觀察微結構在載荷作用下的實時演變。強調瞭實驗數據與數值模擬結果進行嚴格對比的必要性。 本書的特色在於： 跨度廣闊： 不局限於任何單一材料體係或單一尺度，而是提供瞭一個統一的理論框架來處理各類工程材料的力學問題。 理論深度與工程實用性並重： 既有對最新理論發展的深入探討，也提供瞭可直接應用於工程實踐的計算模型和分析方法。 聚焦關鍵挑戰： 重點解決瞭現代工程中，如結構輕量化、極端環境服役以及新型製造工藝帶來的力學難題。 本書是材料科學傢、結構工程師、航空航天與機械領域研究人員的必備參考書，旨在推動固體力學在理解和設計下一代高性能工程係統中的應用。

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