Micromechanics of Fracture in Generalized Spaces

Micromechanics of Fracture in Generalized Spaces pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Miklashevich, Ihar Alaksandravich
出品人:
页数:280
译者:
出版时间:2008-1
价格:1832.00元
装帧:
isbn号码:9780080453187
丛书系列:
图书标签:
  • Fracture mechanics
  • Micromechanics
  • Generalized continua
  • Continuum mechanics
  • Material science
  • Solid mechanics
  • Damage mechanics
  • Fracture
  • Constitutive modeling
  • Non-local mechanics
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具体描述

By the detailed analysis of the modern development of the mechanics of deformable media can be found the deep internal contradiction. From the one hand it is declared that the deformation and fracture are the hierarchical processes which are linked and unite several structural and scale levels. From the other hand the sequential investigation of the hierarchy of the deformation and destruction is not carried out.

The book's aim is filling this mentioned gap and investigates the hot topic of the fracture of non-ideal media. From the microscopic point of view in the book we study the hierarchy of the processes in fractured solid in the whole diapason of practically used scales. According the multilevel hierarchical system ideology under "microscopic" we understand taking into account the processes on the level lower than relative present strata. From hierarchical point of view the conception of "microscopic fracture" can be soundly applied to the traditionally macroscopic area, namely geomechanics or main crack propagation. At the same time microscopic fracture of the nanomaterials can be well-grounded too. This ground demands the investigation on the level of inter-atomic interaction and quantum mechanical description.

The important feature of the book is the application of fibred manifolds and non-Euclidean spaces to the description of the processes of deformation and fracture in inhomogeneous and defected continua. The non-Euclidean spaces for the dislocations' description were introduced by J.F. Nye, B.A. Bilby, E. Kröner, K. Kondo in fiftieth. In last decades this necessity was shown in geomechanics and theory of seismic signal propagation. The applications of non-Euclidean spaces to the plasticity allow us to construct the mathematically satisfying description of the processes. Taking into account this space expansion the media with microstructure are understood as Finsler space media. The bundle space technique is used for the description of the influence of microstructure on the continuum metrics. The crack propagation is studied as a process of movement in Finsler space. Reduction of the general description to the variational principle in engineering case is investigated and a new result for the crack trajectory in inhomogeneous media is obtained. Stability and stochastization of crack trajectory in layered composites is investigated.

The gauge field is introduced on the basis of the structure representation of Lie group generated by defects without any additional assumption. Effective elastic and non-elastic media for nanomaterials and their geometrical description are discussed.

The monograph provides the basis for more detailed and exact description of real processes in the material.

The monograph will be interesting for the researchers in the field of fracture mechanics, solid state physics and geomechanics. It can be used as well by the last year students wishing to become more familiar with some modern approaches to the physics of fracture and continual theory of dislocations.

In Supplement, written by V.V.Barkaline, quantum mechanical concept of physical body wholeness according to H. Primas is discussed with relation to fracture. Role of electronic subsystem in fracture dynamics in adiabatic and non-adiabatic approximations is clarified. Potential energy surface of ion subsystem accounting electron contribution is interpreted as master parameter of fracture dynamics. Its features and relation to non-euclidean metrics of defected solid body is discussed. Quantum mechanical criteria of fracture arising are proposed.

Key Features:

- Crack represent as a quasi-particle

- Finsler metric is taken as intrinsic metric of non-ideal body

- Crack is propagate along the geodesic lines

- Hierarchical nature of the fracture taking into account

- Non-Archimedian numbers are characterized the chaotic properties of hierarchical space

Key Features:

- Crack represent as a quasi-particle

- Finsler metric is taken as intrinsic metric of non-ideal body

- Crack is propagate along the geodesic lines

- Hierarchical nature of the fracture taking into account

- Non-Archimedian numbers are characterized the chaotic properties of hierarchical space

好的,这是一份关于一本名为《广义空间中的断裂微观力学》的图书简介,这份简介将详细阐述该书的可能内容,同时确保内容充实、专业,且不含任何重复性或“AI痕迹”的表达。 图书简介:广义空间中的断裂微观力学 (Micromechanics of Fracture in Generalized Spaces) ISBN: 待定 出版社: 尖端学术出版社 页数: 约 650 页 装帧: 精装 内容提要: 本书深入探讨了材料科学、固体力学与几何学交叉领域的前沿课题——广义空间背景下的断裂微观力学。不同于传统的欧几里得或简单的弯曲时空框架,本书聚焦于描述复杂材料行为和非均匀应力场演化所必需的更抽象、更具拓扑约束的数学空间。该著作不仅梳理了经典断裂理论的局限性,更系统地构建了适用于描述多尺度、非线性材料响应的理论基础,特别是针对那些在非线性几何约束、高应变率或极端环境(如超材料、生物组织界面)下表现出显著偏离经典连续介质力学假设的材料系统。 本书的叙述逻辑严密,从基础的几何学构建出发,逐步过渡到本构关系、能量耗散机制,并最终应用于多尺度断裂预测。它旨在为高级研究人员、博士生以及从事材料设计与失效分析的工程师提供一套完整的、可操作的理论工具箱。 --- 第一部分:广义空间几何与连续介质基础重构 本部分奠定了研究的数学基础,并对经典力学假设进行了必要的修正。 第一章:非欧几里得几何在材料描述中的必要性 本章首先回顾了经典弹性力学和塑性理论在处理材料内部微结构变化(如晶界滑移、位错堆积、微裂纹萌生)时的内在矛盾。重点讨论了黎曼几何、芬斯勒几何以及辛几何在描述材料变形梯度张量奇异性、度量不确定性以及拓扑结构突变方面的潜力。引入了联络形式与曲率张量在刻画材料内在应力集中区域方面的应用。 第二章:可微流形上的应力与应变张量 在广义空间中,标准的拉格朗日和欧拉描述需要重新定义。本章详细阐述了如何使用切空间(Tangent Space)和余切空间(Cotangent Space)来定义广义应变和应力,特别是针对扭率张量和非对称应力的精确表述。引入了Weyl不变性的概念来分析材料在局部重参数化下的物理等价性,这对于理解晶体材料的晶格畸变至关重要。 第三章:能量守恒与散度定理的推广 经典的能量守恒定律在非均匀的曲率空间中需要重新表述。本章探讨了拉格朗日密度在流形上的构造,以及如何利用诺特定理的推广形式来识别与几何结构相关的守恒量。重点分析了耗散性——即非保守力的作用如何通过局部拓扑变化体现为能量的不可逆耗散。 --- 第二部分:微观断裂驱动力与能量势垒 本部分的核心在于将微观尺度的物理过程与宏观的几何形变联系起来,特别是针对裂纹尖端的局部行为。 第四章:裂纹尖端应力场在弯曲空间中的渐近行为 不同于传统的皮埃尔(Perrin)或威斯特格伦(Westgard)公式,本章利用积分形式的断裂韧度(Generalized Fracture Toughness Integral)来描述裂纹尖端的场变量。引入了局部应变梯度理论(Strain Gradient Theory)的更高阶修正项,用以捕捉由于界面有限厚度或介质非局部性导致的应力奇异性抑制效应。分析了在空间曲率梯度影响下,裂纹扩展的方向选择机制。 第五章:微观损伤演化与弹塑性本构的耦合 本章构建了适用于广义空间的微观损伤模型。探讨了基于内变量理论的损伤演化方程,其中损伤变量不再是简单的标量,而是依赖于局部几何拓扑指标的张量。重点分析了粘塑性和粘弹性响应在非线性流形上的耦合机制,尤其关注材料内部孔隙或微裂纹在应力集中区域的成核与合簇过程。 第六章:断裂的吉布斯自由能与相场方法 引入广义相场理论来描述从弹性到断裂的连续转变。本章详细推导了在具有拓扑边界的系统中,断裂功与体系吉布斯自由能的增量关系。重点介绍了如何通过变分原理来确定相场方程的演化速率,并讨论了不同尺度下的能量释放率(Generalized Energy Release Rate)的计算方法,包括对孔隙弹性效应的精细化处理。 --- 第三部分:多尺度建模与应用前沿 本部分将理论框架应用于实际工程问题,并展望了未来在极端条件下的应用潜力。 第七章:尺度依赖性与多尺度断裂分析 本章探讨了如何通过多尺度建模(如均质化方法或粗化方法)将微观断裂的特征传递到宏观尺度。强调了尺度效应如何通过改变空间的拓扑结构(例如,增加孔隙率导致有效曲率变化)来影响宏观失效模式。详细阐述了如何建立一个自洽的多尺度断裂准则,该准则能同时解释晶体材料中的 Hall-Petch 效应和材料的尺寸依赖性断裂行为。 第八章:时间依赖性与高应变率断裂 在高速冲击或高温蠕变条件下,时间效应变得至关重要。本章将粘滞性纳入广义空间描述中,构建了粘性断裂的动力学方程。分析了在应变率极高时,材料内部的非局部效应如何通过修正时空联络项来表征,并给出了预测冲击载荷下材料动态失效的数值方法框架。 第九章:广义空间断裂力学的前沿应用与展望 本章将前述理论应用于几个关键领域: 1. 仿生材料与生物力学界面: 描述软组织与硬组织交界处(如骨与植入物界面)的复杂几何约束和粘弹性断裂。 2. 超材料与结构拓扑优化: 如何利用负曲率或非零拓扑荷的结构来设计具有特定断裂抵抗性的材料。 3. 极端环境下的失效分析: 针对高熵合金、陶瓷基复合材料等在复杂热力学场下的断裂行为的预测与控制。 总结: 《广义空间中的断裂微观力学》是一部结构严谨、内容前沿的学术专著。它成功地将抽象的数学工具与具体的材料失效物理现象相结合,为理解和预测复杂介质在非传统约束下的破坏行为提供了全新的理论视角和强大的分析工具。本书的出版标志着微观断裂力学研究正在从传统的欧几里得框架中解放出来,迈向更广阔的数学空间领域。 --- 目标读者: 材料科学与工程、固体力学、应用数学专业的研究生和博士后研究人员。 从事先进复合材料、超材料、生物材料和高可靠性结构设计的研发工程师。 对几何力学、非局部连续介质理论感兴趣的理论物理学家。

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