Damage and Fracture Mechanics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Boukharouba, Taoufik (EDT)/ Elboujdaini, Mimoun (EDT)/ Pluvinage, Guy (EDT)

出品人:

页数:614

译者:

出版时间:2009-8-12

价格:GBP 251.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789048126682

丛书系列:

图书标签:

数学
Springer
2009
损伤力学
断裂力学
材料力学
结构力学
失效分析
应力强度因子
断裂韧性
疲劳断裂
数值模拟
工程材料

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具体描述

《结构健壮性与失效分析》内容简介：本书旨在深入探讨结构在实际服役环境中可能面临的各种挑战，并系统性地阐述如何评估和预测结构的完整性与可靠性。我们关注的重点并非仅仅局限于材料本身的微观断裂行为，而是将视野放宽至宏观结构的受力状态、载荷历程、环境影响以及制造缺陷等多种因素的综合作用。通过对这些复杂相互作用的深入剖析，本书旨在为工程师、研究人员以及对结构工程有浓厚兴趣的读者提供一个全面而实用的知识框架，帮助他们理解并解决现实世界中的结构失效问题。本书首先从结构设计的基本原则出发，强调在设计阶段就应充分考虑材料的力学性能、载荷的复杂性以及潜在的失效模式。我们将详细介绍不同类型的载荷，包括静态载荷、动载荷、冲击载荷以及疲劳载荷，并分析它们对结构性能的影响。此外，环境因素，如温度、湿度、腐蚀性介质以及辐射，其潜在的加速材料老化和结构退化的作用也将被深入讨论。随后，本书将转向对结构承载能力的量化分析。我们将介绍各种经典的力学理论，并在此基础上延伸到更先进的分析方法，以应对复杂几何形状和非均质材料的挑战。在这一部分，我们将重点关注应力集中、应变分析以及变形行为的预测。书中将详细阐述如何利用有限元分析（FEA）等数值模拟技术，在计算机环境中复现结构的受力情况，从而精确计算出关键部位的应力分布和变形量。这些模拟结果不仅是指导结构优化的重要依据，也是预测结构潜在薄弱环节的关键。在结构失效的根源分析方面，本书将重点探讨材料的固有缺陷、制造过程引入的损伤以及使用过程中累积的疲劳损伤。我们将详细介绍不同类型的材料缺陷，例如微裂纹、夹杂物、气孔以及晶界偏析，并分析它们如何成为裂纹萌生和扩展的起点。同时，我们也将深入研究焊接、铸造、锻造等制造工艺对材料微观结构的影响，以及这些影响如何降低结构的整体强度和韧性。疲劳损伤是导致许多结构在设计寿命内发生失效的罪魁祸首。本书将花大量篇幅来阐述疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂机理。我们将详细介绍S-N曲线、Miner法则以及裂纹扩展速率方程等疲劳分析方法，并结合实际案例，展示如何评估结构在循环载荷下的剩余寿命。此外，我们还将讨论应力腐蚀裂纹（SCC）和氢致开裂（HIC）等环境辅助裂纹的失效模式，并探讨相应的防护措施。本书的另一重要组成部分是对结构失效的预测与评估。我们将介绍断裂力学中的关键概念，如应力强度因子（K）、断裂韧性（KIC）、J积分以及裂纹尖端张开位移（CTOD）。这些参数能够有效地表征材料抵抗裂纹扩展的能力，并为预测结构的临界载荷和剩余寿命提供理论基础。我们将详细讲解如何利用这些断裂力学参数，结合实际结构的几何尺寸和材料性能，来评估结构在存在缺陷情况下的安全性。除了理论分析，本书还强调实验验证的重要性。我们将介绍各种用于评估材料性能和结构行为的实验方法，包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验、疲劳试验以及断裂韧性试验。通过对这些实验数据的分析，我们可以验证数值模拟的结果，并对结构的实际性能进行更准确的评估。本书还将介绍无损检测（NDT）技术，如超声波检测（UT）、射线检测（RT）、涡流检测（ET）以及磁粉检测（MT），它们在发现和评估结构中的内部和表面缺陷方面发挥着至关重要的作用。在结构可靠性分析方面，本书将介绍概率论和统计学的方法，用于量化结构的失效风险。我们将探讨如何建立可靠性模型，并计算结构的可靠性指标，如失效率、平均无故障时间（MTTF）以及平均修复时间（MTTR）。这些可靠性指标对于保险、维护以及风险管理至关重要。最后，本书将关注结构失效后的修复与寿命延长策略。我们将讨论各种修复技术，包括焊接修复、机械连接修复以及复合材料修补。同时，我们还将探讨如何通过定期检查、维护保养以及改进运行条件来延长结构的服役寿命，并降低失效的风险。总而言之，《结构健壮性与失效分析》提供了一个从宏观到微观、从理论到实践、从分析到预测的完整视角，旨在帮助读者深入理解结构在各种复杂工况下的行为，并掌握有效的分析和评估工具，最终实现结构的安全性、可靠性和经济性的平衡。本书适用于航空航天、汽车制造、桥梁工程、石油化工、能源工业等各个涉及结构设计与应用的领域。