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出版者:化学工业

作者:沃伦J.史密斯

出品人:

页数:629

译者:

出版时间:2011-8

价格:198.00元

装帧:

isbn号码:9787122110770

丛书系列:

图书标签:

• 光学
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• 光学工程
• 现代光学
• 光电技术
• 光学设计
• 光学仪器
• 激光技术
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• 精密光学
• 光通信
• 光学材料

深入解析材料科学与结构力学在先进航空航天系统中的应用 书籍名称： 现代材料科学与结构设计在航空航天工程中的前沿进展 内容提要： 本书聚焦于航空航天工程领域中至关重要的两个基石：先进材料的开发与应用，以及复杂结构的高效、可靠设计。随着飞行器向着更高速度、更严苛环境（如高超声速、深空探索）迈进，对结构材料的性能提出了前所未有的挑战。传统的工程材料已难以满足对轻量化、高比强度、耐极端温度、优异抗疲劳和抗蠕变性的需求。因此，本书系统性地梳理了当前正在塑造未来航空航天格局的革命性材料体系，并探讨了如何将这些新材料无缝集成到先进结构设计流程中。 全书共分为六大部分，深度覆盖了从基础理论到工程实践的多个层面，旨在为从事航空航天器设计、制造、测试和研发的工程师、科研人员及高年级本科生和研究生提供一本全面且深入的参考手册。 --- 第一部分：航空航天结构对材料性能的特殊要求与挑战 本部分首先为读者构建了一个清晰的背景框架，阐述了航空航天应用环境的极端性。我们详细分析了不同飞行阶段（起飞、巡航、再入）对材料提出的热力学、力学和环境适应性要求。 热环境的极端化： 探讨了高超声速飞行器激波层产生的极端热载荷，以及深空任务中面临的剧烈温差变化。重点分析了材料的热膨胀系数、热导率和耐烧蚀性能指标。 力学性能的极限探索： 深入讨论了疲劳、断裂韧性、抗冲击性以及长期服役下的蠕变行为。对于关键承力结构件，如何通过材料微观结构的调控来提升其在复杂载荷组合下的可靠性，是本部分的核心内容。 环境腐蚀与防护： 针对高空、高湿或极端低温的服役环境，解析了应力腐蚀开裂、氢脆等失效模式。详细介绍了当前主流的表面工程技术，如先进涂层和复合材料界面保护层的设计原理。 --- 第二部分：革命性的先进材料体系 本部分是全书的重点之一，着重介绍那些正在或即将应用于新一代飞行器和航天器的创新材料。 金属基复合材料（MMC）与层状材料： 阐述了如何通过先进的粉末冶金、原位反应法等技术，将陶瓷或特定金属颗粒均匀分散到金属基体中，实现轻量化和刚度的协同提升。重点分析了先进的铝锂合金、高熵合金在机身结构中的应用潜力及加工限制。 陶瓷基复合材料（CMC）的突破： 详细论述了碳化硅（SiC）基CMC在发动机热端部件（如涡轮叶片、燃烧室）中的关键地位。讲解了纤维编织技术、基体渗透技术（如化学气相渗透CVI和液相浸渍/烧结LVI/Sintering）对材料性能的影响，以及如何解决其脆性断裂的挑战。 功能化与智能材料： 介绍了形状记忆合金（SMA）、压电材料在结构健康监测（SHM）和主动控制系统中的集成方案。探讨了电活性聚合物在主动气动弹性控制中的初步应用研究。 增材制造（AM）材料的特性与验证： 聚焦于选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）技术对钛合金和镍基超合金微观结构和宏观性能的影响。重点讨论了增材制造过程中的残余应力控制和缺陷表征方法。 --- 第三部分：面向极端环境的结构设计理论与方法 材料性能的提升必须与合理的结构设计相结合。本部分将传统结构力学与新材料特性深度耦合。 多尺度建模与仿真： 介绍了如何从原子尺度（分子动力学）到晶粒尺度（晶体塑性有限元CPFEM），再到宏观结构尺度进行多层次的力学行为预测。特别关注了如何将材料的微观缺陷引入到结构分析模型中，以提高预测的准确性。 薄壁结构与蜂窝芯材的优化： 针对减轻结构重量的核心需求，详细分析了复合材料蜂窝夹层结构在抗压失稳和界面剪切载荷下的设计准则。引入了拓扑优化方法在实现结构轻量化和应力集中最小化中的应用案例。 疲劳寿命预测的改进模型： 鉴于航空航天结构的高可靠性要求，本章摒弃了传统的应力-寿命法，转而采用基于断裂力学（裂纹扩展速率）和损伤容限（Damage Tolerance）的设计理念，并结合服役载荷谱的随机性进行寿命评估。 --- 第四部分：先进连接技术与制造工艺的耦合 先进材料往往难以通过传统方法进行连接和加工。本部分关注制造环节中的关键技术突破。 复合材料的连接技术： 深入分析了粘接、铆接、机械连接在复合材料结构中的适用性。重点研究了层压板的脱层（Delamination）问题与连接界面的应力分布，以及如何通过植入增强纤维来提升连接点的承载能力。 增材制造结构的后处理与性能提升： 讨论了增材制造部件在成形后的热等静压（HIP）处理对消除内部孔隙、细化晶粒结构的关键作用。 自适应与自修复结构概念： 介绍了在结构中预埋微胶囊或纤维网络，以期在发生微裂纹时释放修复剂，实现结构的“自愈合”功能，延长结构的使用寿命。 --- 第五部分：结构健康监测（SHM）与寿命评估 保障长期飞行安全，实时监测结构状态至关重要。 无损检测（NDT）技术的集成： 评述了超声波、红外热成像、相控阵技术在检测复合材料内部损伤（如分层、孔隙）中的最新进展。探讨了如何将这些传感器集成到结构内部，实现真正的原位监测。 基于数据的剩余使用寿命（RUL）预测： 结合传感器数据与先进的机器学习算法，开发能够实时评估结构当前损伤状态并预测其剩余安全寿命的分析工具。 --- 第六部分：案例研究与未来展望 本部分通过对现有或正在研发的先进飞行器（如高超声速飞行器、新一代运载火箭箭体）关键结构部分的分析，展示了新材料与新设计方法的集成应用效果。最后，对未来十年航空航天结构领域可能出现的颠覆性技术（如超材料结构、极端温度下的先进热防护系统）进行了前瞻性探讨。 本书特色： 本书强调理论深度与工程实践的紧密结合，配备了大量详实的实验数据、工程案例图解和关键公式推导，是理解和掌握现代航空航天结构与材料领域前沿知识的权威参考书。 目标读者： 航空航天工程、机械工程、材料科学与工程等相关专业的工程师、研究人员及研究生。

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这本书的排版和装帧工艺，绝对是业内顶尖水平。要知道，涉及到大量数学符号和复杂公式的书籍，如果排版稍有不慎，就很容易让人阅读体验直线下降。但这本书的处理方式非常优雅，公式对齐、变量定义、上下标的区分都处理得恰到好处，即便是跨页的长公式也能保持视觉上的连贯性。而且，它在参考文献的选取上也非常用心，既包含了经典名著，也引用了近几年国际顶级期刊上的最新成果，构建了一个非常完整的知识网络。我特别关注了其中关于偏振光学和非线性光学交叉领域的内容，作者居然能用如此简洁的语言，把那些高度抽象的张量分析讲得有条不紊，这让我对作者的表达能力佩服得五体投地。它给我的感觉是，作者不仅是该领域的专家，更是一位杰出的教育家，懂得如何用最有效的方式将复杂的知识体系高效地传递给读者。

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这本书的封面设计得相当有质感，那种深蓝色的背景配上银灰色的字体，一看就知道是专业领域的硬货。我最先吸引我的就是它在内容组织上的那种匠心独运。比如，它对基础理论的阐述，完全不是那种枯燥的公式堆砌，而是巧妙地融入了大量的实际应用案例。读起来你会发现，即便是那些看似高深的傅里叶光学，也能被讲解得非常直观易懂。作者显然深谙“授人以渔”的道理，他不仅仅告诉你“是什么”，更会深入剖析“为什么”和“怎么做”。特别是关于成像系统设计的那一章，简直可以作为教科书来使用，从像差的理论分析到实际的镜片组装调试，逻辑链条清晰得让人叹服。我尤其欣赏作者对于新技术的包容性，他并没有局限于传统的经典光学，而是花了相当大的篇幅去探讨了微纳光学和计算成像的最新进展，这对于我们这些需要紧跟行业前沿的研究人员来说，无疑是雪中送炭。而且，书中的插图质量极高，很多都是原创的、高分辨率的示意图，极大地辅助了对复杂概念的理解，这一点在很多同类书籍中是很难得的。

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坦白说，我之前读过几本号称是“现代”光学工程的书，但大多内容陈旧，停留在上世纪八九十年代的技术水平。然而，这本《现代光学工程》则完全不同，它仿佛是为未来十年行业发展而撰写的指南。让我印象深刻的是它对“智能光学系统”的探讨，这在很多传统教材中是缺失的。书中详细阐述了如何将机器学习算法融入到光学元件的自适应控制和波前整形技术中去，这绝对是当前光学工程领域最热门的方向之一。作者对这些前沿概念的把握不仅准确，而且还提供了可供参考的算法框架和仿真思路，这对于我们想把理论快速转化为实际产品的工程师来说，价值不可估量。阅读它，就像是获得了一张通往未来实验室的门票，让我对光学技术未来的发展方向有了更清晰、更具操作性的认知和规划。

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初次翻阅这本大部头，我最大的感受是它的深度和广度都达到了一个令人敬畏的程度。它不仅仅是一本工具书，更像是一部光学工程领域的百科全书式的著作。我发现，作者在处理电磁波与物质相互作用的章节时，那种严谨的数学推导和物理图像的结合，达到了教科书级别的范本水准。我记得自己花了整整一个下午，才完全消化了其中关于波导耦合效率的分析部分，那种层层递进的论证过程，充分展现了作者深厚的学术功底。更有趣的是，书中穿插了一些光学史上的经典争论和里程碑式的发现，这些历史的侧面描写，让冰冷的科学知识瞬间变得有温度、有故事性。它不是那种让你读完后只记住几个公式的快餐读物，而是需要你沉下心来，带着笔和草稿纸去细细研读的“慢餐”。我甚至发现，书中某些关于系统集成和公差分析的经验之谈，比我过去几年在项目中学到的还要精辟，这无疑为我未来的工作提供了更坚实的理论支撑和实践指导。

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这本书的整体行文风格非常沉稳大气，字里行间透露着一种历经沉淀后的深刻洞察力，绝非坊间那些浮于表面的“速成”手册可比。它在对实验数据处理和误差分析部分的论述尤其细致入微，作者没有回避实际工程中那些令人头疼的“不确定性”问题，反而将其视为设计优化过程中的重要组成部分。我喜欢它那种“从宏观到微观，再回归系统”的结构安排，先建立起整个光学系统的全局观，然后再深入到每一个子模块的物理机制，最后再汇总到整体性能的优化上。这种层级分明的叙事结构，极大地降低了读者理解复杂系统的认知负荷。对我个人而言，最实用的部分是它对测试测量标准的介绍，很多国内标准与国际标准之间的细微差异和取舍，这本书都进行了深入的对比和分析，这对于从事对外合作或国际贸易的技术人员来说，是非常宝贵的“潜规则”知识。

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这个书翻译的真是呵呵了 各种错误 慧差？非理性变异指数？ 你确定这不是一本哲学宗教书？ 这两个翻译的不知道是不是搞光学的NAIVE

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扫了一遍

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