Creating Shapes in Civil and Naval Architecture pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lefevre, Wolfgang 编

出品人:

页数:398

译者:

出版时间:2009

价格:$ 162.72

装帧:

isbn号码:9789004173453

丛书系列:

图书标签:

• 科技史
• 图像
• ship+history
• building+technique+history
• Civil Architecture
• Naval Architecture
• Shape Generation
• Geometric Design
• Structural Engineering
• Historical Architecture
• Drafting
• CAD
• Engineering Design
• Shipbuilding

好的，这是一本名为《材料科学与工程基础》的图书简介，旨在全面介绍材料科学的核心概念、结构、性能、加工以及应用，内容丰富详实，不涉及您提到的《Creating Shapes in Civil and Naval Architecture》一书的任何主题。 --- 图书简介：《材料科学与工程基础》 第一章：材料科学导论与基本概念 本书的开篇部分旨在为读者构建一个坚实的材料科学基础框架。我们首先探讨材料在现代工程和社会发展中的核心地位，阐明为何理解材料的微观结构是预测和控制其宏观性能的关键。 本章详细介绍了材料的分类体系，从最基础的金属、陶瓷、高分子材料到新兴的复合材料和智能材料。每一类材料的典型代表、基本组成原子团和晶体结构（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）被深入剖析。我们着重讨论了晶格缺陷的概念，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界），并阐明这些缺陷如何成为材料塑性变形、导电性、扩散过程的决定性因素。 此外，本章还引入了热力学和相图的基础知识。通过艾特金斯图和吉布斯相律，读者将学习如何解读和应用平衡相图（如单组元、二元合金系统），理解固溶体、化合物的形成条件，以及相变过程在材料制造中的重要性。能量与焓变的概念贯穿其中，为后续的动力学分析打下基础。 第二章：金属材料的结构与性能 金属是工程应用中最广泛的材料之一。本章聚焦于金属的微观结构演变及其对机械性能的决定性影响。 我们深入研究了纯金属和合金（特别是钢铁、铝合金、铜合金）的晶体结构与形变机制。塑性变形的微观本质——位错的产生、运动、交滑移和缠结被详细阐述。通过对加工硬化和晶粒细化的机制分析，读者将理解如何通过冷加工和热加工来优化金属的强度和韧性。 热处理技术是本章的重点。我们将详尽讨论退火、正火、淬火和回火等经典热处理工艺对铁碳合金（钢）微观组织（如铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、贝氏体、马氏体）的重构作用。马氏体相变作为无扩散相变的一个典范，其切变机制和热力学驱动力被细致分解。对于有色金属，如铝合金的时效硬化（析出强化）机制，包括GP区、$eta''$相等析出物的形成，也进行了深入探讨。 机械性能的表征方面，本章涵盖了拉伸试验（屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率）、硬度测试（洛氏、维氏、布氏）、冲击韧性（夏比和艾氏冲击试验）的原理和数据解读。疲劳和蠕变是评估结构可靠性的关键指标，本章会分别介绍S-N曲线、疲劳裂纹的萌生与扩展，以及高温蠕变过程中的稳态和加速阶段。 第三章：陶瓷与玻璃材料 陶瓷材料因其优异的耐高温性、耐腐蚀性和绝缘性而在苛刻环境中具有不可替代的地位。本章系统介绍了陶瓷的结构、制备与性能。 陶瓷的化学键合性质决定了它们是典型的离子型和共价型固体，这解释了其高硬度、高熔点但同时具有脆性的特征。我们分类讨论了氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）、非氧化物陶瓷（如碳化硅、氮化硅）和玻璃。 玻璃的无序结构（长程无序但短程有序）是其区别于晶体材料的关键。本章详述了玻璃的转变温度、粘度随温度的变化规律，以及玻璃态的形成过程。对于晶体陶瓷，其烧结过程——粉末颗粒间的物质迁移和孔隙的消除——是决定最终性能的核心步骤。我们分析了扩散机制在烧结中的作用，并介绍了液相烧结和固相烧结的区别。 本章特别强调了陶瓷的断裂韧性提升策略。由于陶瓷的固有脆性，如何引入增韧机制至关重要。对拉伸强度和断裂韧性的测试方法进行了介绍，并重点分析了第二相粒子（如部分稳定化氧化锆，PSZ）通过相变增韧机制实现增韧的原理。 第四章：高分子材料与复合材料 高分子材料（塑料、橡胶、纤维）因其低密度、易加工性和独特的弹性行为而在轻量化和功能性领域占据重要地位。 本章首先阐述了高分子的结构特征：单体、聚合度、分子量分布（数均、重均分子量）以及拓扑结构（线型、支化型、交联型）。高分子的粘弹性行为是其区别于金属和陶瓷的根本特征，我们通过蠕变和应力松弛实验来量化这种时间依赖性。玻璃化转变温度（$T_g$）和熔点（$T_m$）的测定（通过DSC、TGA等技术）及其对材料使用范围的影响被详细分析。 随后，我们转向复合材料。复合材料通过结合两种或多种材料的优点，实现了性能的协同增强。本章重点讨论了纤维增强复合材料（如碳纤维、玻璃纤维增强环氧树脂）的力学建模。我们应用混合律来预测层合板的宏观性能，并讨论了界面（纤维与基体的结合）对整体强度的决定性作用。不同铺层角度对材料刚度和强度的影响（如各向异性和正交各向异性）被纳入分析框架。 第五章：材料的电学、磁学与热学行为 本章拓宽了材料科学的应用视野，关注材料在电、磁、热场中的响应机制。 在电学性能方面，我们区分了导体、半导体和绝缘体，并基于能带理论解释了它们的导电差异。对本征半导体和掺杂半导体的载流子浓度、迁移率和费米能级的计算进行了详细推导。同时，探讨了介电材料的极化机制（电子、离子、偶极极化）及其在电容器中的应用。 磁性材料部分，从原子尺度的磁矩起源（未成对电子）出发，系统介绍了顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。对居里温度和奈尔温度进行了阐述。我们重点分析了磁畴结构、磁滞回线（矫顽力、剩磁）对硬磁材料（用于永磁体）和软磁材料（用于变压器）设计的重要性。 热学性能方面，本章集中讨论了材料的热传导和热膨胀。热导率的微观本质（晶格振动——声子）被引入，并解释了晶体结构和缺陷如何影响热阻。热膨胀系数（CTE）是材料匹配工程中的关键参数，其计算与应用（如热应力分析）被纳入讨论。 第六章：材料的腐蚀、失效与防护 材料在服役环境中不可避免地会发生性能退化。本章专注于腐蚀机理和失效分析。 电化学腐蚀是金属失效的主要原因。我们从电化学基础出发，解释了阳极反应、阴极反应和电解质的作用，并深入分析了均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）的形成条件。 针对材料失效分析，本章提供了一套系统的诊断流程。这包括宏观检查、无损检测（超声波、X射线）以及破坏后的断口分析。对疲劳断口（疲劳辉纹）、脆性断口（准裂口）和蠕变断口（空洞聚集）的特征进行详细图示讲解，帮助读者识别失效模式。 最后，本章探讨了腐蚀防护的策略，包括牺牲阳极保护法、外加电流法、表面涂层（如油漆、电镀）的应用，以及在材料选择上利用钝化能力强的材料（如不锈钢）以提高服役寿命。 第七章：先进功能材料与可持续性 结语部分展望了材料科学的前沿领域，并强调了可持续发展的责任。 本章介绍了智能材料，如形状记忆合金（NiTi）中马氏体相变诱发的宏观形变与恢复机制；以及压电和磁致伸缩材料在传感器和执行器中的应用。同时，对纳米材料，特别是石墨烯、碳纳米管的独特尺寸效应和电子性能进行了概述。 最后，本书讨论了材料的可持续性。循环经济背景下，对材料的回收、再利用和环境影响评估变得至关重要。我们探讨了“从摇篮到坟墓”的全生命周期评估（LCA）方法，以及如何通过材料设计实现环境友好型工程实践。 --- 本书结构严谨，内容全面，从原子尺度到宏观应用，旨在为工科学生、研究人员和工程师提供一本深入理解和有效利用工程材料的权威参考书。

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这本《Creating Shapes in Civil and Naval Architecture》的出版，无疑为结构工程和船舶设计领域带来了一股清新的空气。我一直以来都非常关注当代工程美学与功能性结构之间的平衡点，而这本书似乎恰恰触及了这个核心。从我翻阅它开始，最先吸引我的是它对传统几何学原理在现代复杂曲面设计中应用的深刻剖析。它没有停留在纯粹的理论推导上，而是巧妙地将那些深奥的数学概念与实际的施工难度、材料特性进行了无缝对接。例如，书中关于双曲抛物面在大型屋盖结构中如何通过优化分块来降低应力集中的章节，详尽地展示了从草图到有限元分析的全过程，那种逻辑的严密性让人不得不佩服作者深厚的功底。更令人称道的是，作者似乎非常懂得如何引导读者思考——它不直接给出“标准答案”，而是通过一系列精心设计的案例挑战，促使读者主动去探索最优解。我特别喜欢其中对仿生学结构在船舶外形设计中的应用探讨，它不仅仅是简单地模仿自然界的形态，而是深入挖掘了这些形态背后蕴含的流体力学和结构力学原理，这对于那些渴望在设计中实现突破的工程师来说，无疑是一本极具启发性的指南。它的文字流畅而不失学术的严谨，图示清晰且富有设计感，整体呈现出一种跨越学科壁垒的综合性视野，让人在阅读的过程中，不仅学到了知识，更获得了对工程艺术的全新感悟。

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这本书的独特之处在于其超越了单一专业领域的局限性，它以一种近乎哲学的深度探讨了“形”与“力”的关系，并在土木工程和海洋工程这两个看似分离的领域间架设了沟通的桥梁。我一直认为，优秀的结构设计，无论是支撑起一座跨海大桥，还是稳定一艘远洋巨轮，其核心的几何逻辑是相通的。书中关于薄壳结构稳定性的讨论，通过对比拱坝的受力模型与潜艇耐压壳的设计原则，生动地揭示了这种普遍性原理。这种跨界的视野，极大地拓宽了我对结构形态的理解。它不仅仅是教你“如何画出”一个漂亮的曲线，更重要的是让你理解“为什么这个曲线在特定载荷下是最佳的”。我尤其欣赏作者在探讨材料科学如何反作用于形态生成时的论述。例如，当分析高强度钢材在船舶中的应用时，设计空间是如何被拓宽的；反之，当面对新型复合材料时，设计师又该如何解放传统思维去创造全新的、更具效率的形态。这使得本书的每一页都充满了对未来工程可能性的前瞻性思考，而不是简单地对现有规范的复述。

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坦率地说，我对技术手册的阅读通常抱有一种审慎的态度，因为它们往往倾向于枯燥和碎片化。然而，《Creating Shapes in Civil and Naval Architecture》却以一种近乎叙事的方式，构建了一个从基础几何到复杂形体生成的完整体系。最让我印象深刻的是它对参数化设计在基础设施中的应用探讨。这本书并未盲目追逐“热点”，而是非常务实地分析了当我们将算法应用于桥梁塔架或船体水线面设计时，如何权衡设计自由度与制造约束之间的微妙关系。书中提出的“形态适应性矩阵”概念，极具创新性，它提供了一种系统化的方法来评估不同设计方案在面对风荷载、水流阻力或施工场地限制时的表现。我特别关注了其中关于如何利用迭代算法优化复杂节点连接的设计部分，它详细展示了如何通过计算机辅助设计工具，实现传统上难以通过手工计算达到的几何精度和结构效率。这种由内而外的解构与重构，让我感受到了作者不仅是理论家，更是一位深谙制造流程的工程师。阅读此书，仿佛是跟随一位技艺精湛的导师，一步步拆解并重新塑造那些我们习以为常的工程奇迹。

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作为一名长期从事历史建筑修复工作的专业人士，我一直深感在经典结构形态的复原过程中，缺乏一本能将历史文献中的描述与现代精确测量技术相结合的权威参考书。这本书的出现，让我眼前一亮，尤其是在关于古代船体与拱券结构的章节。它并非仅仅罗列公式，而是深入探讨了不同历史时期工匠们是如何凭借经验和有限的工具，去实现那些看似不可能的完美曲线。书中对哥特式肋拱的结构受力分析，引入了诸如“应力路径的可视化”这类前沿概念，这对于我们理解并精确复制历史匠人的意图至关重要。我惊喜地发现，作者似乎花了大量时间在原始图纸和现场勘测的对比研究上，这一点从书中对中世纪造船中龙骨与肋骨交接处的细微处理的描述中就能窥见一斑。这种对细节的执着，使得这本书远远超出了普通教科书的范畴，更像是一部工程考古学的实证报告。它成功地在“历史的厚重感”与“现代分析的精确性”之间搭建起了一座坚实的桥梁，使得那些宏伟而复杂的历史建筑和船只的“创建”过程，变得可解构、可理解，甚至可以被重现。对于那些希望将传统智慧融入未来设计的实践者而言，这本书的价值是无可估量的。

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阅读《Creating Shapes in Civil and Naval Architecture》的过程，对我而言，更像是一次对工程思维模式的深度重塑。它摒弃了那种将结构设计视为纯粹技术实现或仅是美学装饰的狭隘观点。作者似乎在倡导一种“整体形态学”的思维方式，即结构的外形本身就蕴含着其所有的功能信息和优化潜力。书中关于流线型设计在降低能耗方面的应用尤其引人入胜，特别是它如何将空气动力学原理巧妙地引入到高层建筑的立面设计中，以应对城市峡谷效应带来的复杂风载。这种跨越尺度的应用转换，显示了作者思维的广度与深度。此外，书中对“设计迭代中的误差累积与控制”的讨论，非常具有实操价值，它提醒我们，在追求几何复杂性的同时，必须对制造精度和现场安装的公差保持清醒的认识。这种对理想与现实之间鸿沟的坦诚面对，使得这本书充满了难得的真诚感。总而言之，这本书不是让你学会套用公式，而是培养你像一位真正的结构艺术家那样去思考和创造。

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马普科学史所结题论文集。形状设计，几何学知识及设计建造应用。

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马普科学史所结题论文集。形状设计，几何学知识及设计建造应用。

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