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☆☆☆☆☆

出版者:Prentice Hall

作者:Robert L. Norton

出品人:

页数:984

译者:

出版时间:2005-5-20

价格:USD 190.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780131481909

丛书系列:

图书标签:

机械
工程
design
机械设计
工程力学
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具体描述

For courses in Machine Design. Machine Design presents the subject matter in an up-to-date and thorough manner with a strong design emphasis. This textbook emphasizes both failure theory and analysis as well as emphasizing the synthesis and design aspects of machine elements. The book points out the commonality of the analytical approaches needed to design a wide variety of elements and emphasizes the use of computer-aided engineering as an approach to the design and analysis of these classes of problems.

《工程材料学：从微观结构到宏观性能的深入解析》简介本书旨在为工程专业的学生和研究人员提供一本全面、深入且具有实践指导意义的工程材料学教科书。不同于侧重于特定机械设计或制造工艺的著作，《工程材料学：从微观结构到宏观性能的深入解析》将视角聚焦于材料本身的本质——其内部结构、相关的物理化学原理，以及这些内在特性如何决定其宏观力学、热学、电学和化学性能。本书的核心目标是建立起材料的微观世界与我们日常工程应用之间的清晰桥梁。核心内容与结构本书内容组织严谨，从材料的基本科学原理出发，逐步深入到材料分类、性能表征和实际应用中的失效分析，共分为五个主要部分： --- 第一部分：材料科学基础与原子结构（The Foundation）本部分奠定了理解所有工程材料的基础。我们首先回顾晶体学和固态物理学的基本概念，这对于理解材料的微观排列至关重要。第一章：工程材料的分类与研究范畴本章首先界定了工程材料的四大主要类别：金属、陶瓷、聚合物和复合材料。我们不仅讨论了它们的传统划分，还引入了对新兴功能材料（如智能材料、纳米材料）的初步认识。重点阐述了材料科学与材料工程之间的关系，即如何通过对材料结构的控制来实现特定的宏观工程目标。第二章：原子结构与化学键合详细探讨了原子内部结构、电子排布（包括价电子理论），并深入分析了主要的化学键类型：离子键、共价键、金属键和范德华力。通过量子力学原理的简化阐述，解释了不同键合类型如何直接影响材料的熔点、电导率和硬度等基本属性。第三章：晶体结构与缺陷工程这是理解金属和陶瓷性能的关键章节。我们系统地介绍了晶体结构（体心立方、面心立方、六方最密堆积等），并着重探讨了晶体缺陷的分类与重要性，包括点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）。位错理论被详细解析，解释了塑性变形的机制，并引入了如何通过引入第二相粒子或晶界来“阻碍”位错运动，从而强化材料的工程意义。 --- 第二部分：热力学、动力学与相图（The Equilibrium）材料的性能受其热力学稳定性和演化过程的严格制约。本部分侧重于描述材料在不同温度和压力下的相平衡状态及其转变过程。第四章：材料热力学导论从吉布斯自由能出发，讨论了材料体系的平衡条件。重点分析了扩散过程的热力学驱动力，以及如何应用Arrhenius方程来描述原子在晶格中的迁移率。第五章：相图的解读与应用这是材料工程中的核心工具。本章详细讲解了一组分、两组分和三组分相图的构建与解读。特别关注了杠杆定律、冷却曲线分析以及固相线和液相线的重要性。通过对二元合金（如Fe-C系中的铁素体、奥氏体、渗碳体）的深入案例研究，展示了相图在预测材料微观结构演变中的决定性作用。第六章：相变动力学相变不仅需要热力学上的驱动力，还需要足够的时间和合适的路径。本章引入了形核与长大理论（包括均匀形核和非均匀形核），并通过T-T-T（时效-温度-转变）图和C-C-T（连续冷却转变）图，解释了淬火、回火等热处理过程如何控制最终材料的微观结构和机械性能。 --- 第三部分：机械性能与形变机制（The Strength）本部分聚焦于材料对外部机械载荷的响应，探讨了强度、韧性、疲劳和蠕变等关键性能的物理机制。第七章：弹性形变与应力-应变分析讨论了胡克定律在各向异性材料中的应用，详细解析了杨氏模量、剪切模量和泊松比的物理意义。探讨了在复杂应力状态下如何使用莫尔圆进行应力分析，以及屈服准则（如冯·米塞斯准则）。第八章：塑性变形与强化机制深入探讨了金属的塑性流动，位错的滑移与交滑移，以及加工硬化（冷作强化）。随后，系统地介绍了四种主要的工程强化技术：晶粒细化强化、固溶强化、沉淀硬化（析出强化）以及加工硬化，并量化了Hall-Petch关系等关键方程。第九章：断裂力学基础本书引入了经典的韧性断裂力学概念。讲解了Griffith裂纹扩展的能量判据，重点推导和应用了应力强度因子（K）。本章涵盖了线性弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学的基本框架，用于预测材料在存在缺陷时的临界载荷。第十章：疲劳、蠕变与环境影响详细分析了材料在循环载荷下的疲劳失效过程，包括疲劳的萌生、扩展和最终断裂。引入了S-N曲线（Wöhler曲线）的应用。此外，还讨论了高温下的蠕变现象及其阿伦尼乌斯速率依赖性，并初步探讨了腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）对机械性能的协同影响。 --- 第四部分：主要材料体系的性能与调控（The Specifics）本部分将前述的基础知识应用于四大类工程材料的具体分析中，强调结构-性能的对应关系。第十一章：金属合金详细分析了纯金属（如铜、铝）的特性，随后聚焦于合金化效应。深入研究了钢铁材料的热处理工艺（奥氏体化、淬火、回火、正火），解释了马氏体转变的无扩散特性。同时，对镍基高温合金、钛合金和铝合金的微观结构设计进行了专题讨论。第十二章：陶瓷材料探讨了陶瓷（氧化物、非氧化物、复合陶瓷）的离子和共价键特性如何导致其高硬度、耐高温性、但同时脆性的特点。着重分析了晶界在陶瓷材料中作为缺陷而非强化点的特殊作用，以及陶瓷的烧结过程。第十三章：聚合物与高分子科学从分子链结构（结晶度、玻璃化转变温度Tg、熔点Tm）出发，解释了聚合物的粘弹性行为。讨论了加成聚合与缩合聚合，以及通过交联、塑化剂和取向来调控橡胶、塑料和纤维的性能。第十四章：复合材料与先进材料系统介绍了先进复合材料的设计原则，包括纤维增强型（如碳纤维增强环氧树脂）和颗粒增强型。讲解了各向异性材料的有效介质理论，以及金属基复合材料（MMC）和纳米材料的特殊界面效应。 --- 第五部分：材料性能的表征与测试（The Measurement）本部分介绍了工程师用来量化和验证材料性能的实验技术。第十五章：微观结构分析技术详细介绍扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及其衍射模式（SAED）在分析晶体结构和缺陷形貌中的应用。讲解X射线衍射（XRD）用于晶体结构鉴定和残余应力测量。第十六章：宏观性能测试方法系统地介绍标准化的力学测试方法，包括拉伸试验、冲击韧性测试（Charpy/Izod）、硬度试验（洛氏、维氏）的规范和结果解读。讨论了非破坏性测试（NDT）在质量控制中的角色。结语本书结构严谨，理论与工程实践紧密结合，力求在为读者打下坚实材料科学理论基础的同时，培养其在面对真实工程挑战时，能够根据需求“设计”出所需材料结构的能力。本书中的每一个理论推导都致力于解释一个具体的工程现象，确保学习过程的连贯性和实用性。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书实在让我有些摸不着头脑。我以为它会深入探讨现代机械设计中的一些前沿理论，比如如何利用先进的材料科学来优化结构强度，或者探讨在仿真模拟中如何更精确地预测疲劳寿命。然而，翻开目录，我看到的更多是关于基础几何计算和传统公差配合的冗长叙述。这感觉就像是重新阅读一本几十年前的教科书，里面充满了那些在今天的工程实践中，大多已经被自动化软件所取代的基础步骤。我对那些关于螺栓预紧力和键连接强度的详细计算章节感到非常失望，因为对于一个寻求提升实践能力和创新思维的工程师来说，这些内容显得过于基础和耗时。我期望看到的是关于优化算法、拓扑结构设计以及如何将人工智能融入故障诊断流程的讨论，但这些在书中几乎找不到踪影。这种内容的陈旧感，让我不禁怀疑作者是否真的了解当前工业界对“机械设计”的最新要求和挑战。也许对于初学者来说，它能提供一个还算扎实的入门框架，但对于有一定经验的专业人士来说，这本书提供的价值微乎其微，更像是一种对历史的回溯，而非对未来的展望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格极其枯燥、说教意味浓厚，读起来就像是在强迫自己消化一份官方的、毫无感情色彩的规定文件。它缺乏任何能够激发学习兴趣的元素，比如现实世界中的工程挑战、历史上的设计失误教训，或者一些天才工程师的独到见解。每一个公式的引入都显得突兀而冰冷，作者似乎只是机械地堆砌知识点，而完全没有试图建立起知识点之间的内在联系或情感共鸣。我希望能读到一些关于“为什么”的讨论——为什么这些公式是这样推导出来的？它们在实际应用中是如何被打破和超越的？但这本书只提供了“是什么”和“怎么算”。这使得学习过程变成了一种纯粹的记忆任务，而不是一种探索和理解的过程。对于那些需要通过案例驱动学习才能真正掌握复杂概念的人来说，这本书无疑是一剂高效的“安眠药”，它能让你高效地进入梦乡，但对提升实际解决问题的能力帮助不大。

评分☆☆☆☆☆

我对书中对“可靠性工程”的阐述深感失望。可靠性设计应该是现代机械设计中至关重要的一环，它关乎系统在预期寿命内无故障运行的概率，涉及到冗余设计、失效模式与影响分析（FMEA）以及统计学方法。然而，这本书对可靠性的讨论浅尝辄止，仅仅停留在对平均无故障时间（MTBF）的简单定义上，甚至没有深入探讨如何将不确定性纳入设计参数的优化过程。我希望看到如何使用蒙特卡洛模拟来评估复杂系统在各种环境载荷下的性能分布，或者如何根据不同的风险承受等级来制定保守或激进的设计策略。这本书的“可靠性”部分，更像是一个脚注，而不是一个核心章节。它似乎假定所有的设计输入都是完美已知的确定性数据，这在面对真实世界的磨损、温度波动和材料不一致性时，是极其不负责任的简化。因此，如果你想真正学习如何构建一个经得起时间考验、能够预测和管理风险的系统，这本书提供的工具箱显然是空空如也的。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验简直是一场煎熬，这本书的结构混乱得令人发指。章节之间的逻辑跳跃性极大，前一页还在讨论齿轮箱的润滑系统，下一页突然就跳到了轴承的游隙选择，完全没有一个平滑的过渡或内在的联系。更令人恼火的是，插图的质量低劣得让人难以置信。许多示意图模糊不清，标注的尺寸和符号也经常出现错误或者前后矛盾的情况，这在需要精准信息的工程书籍中是绝对不能容忍的。我花了大量时间去猜测图中的意图，这极大地分散了我的注意力，并导致我对某些概念的理解产生了偏差。例如，在介绍弹性元件的设计时，作者似乎混淆了应力集中和应变累积的概念，但由于缺乏清晰的图形辅助，我很难通过文字描述来纠正这种认知上的混淆。如果说一本技术书籍的价值在于清晰、准确地传达知识，那么这本书在这两个最核心的方面都彻底失败了，它更像是一份未经充分编辑和校对的内部讲义草稿，而非一本可以信赖的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能帮助我理解如何将可持续性和环境影响纳入设计决策过程的书籍。现代工程不再仅仅是“能用”和“强度足够”，更要考虑全生命周期的能耗和可回收性。这本书在这方面完全是闭目塞听。它沉溺于传统的强度校核和刚度分析，对于如何选择低碳足迹材料、如何设计易于拆解和回收的产品结构，只字未提。我期待看到关于生命周期评估（LCA）在机械设计流程中的具体应用案例，或者至少是关于如何优化材料使用效率的案例研究。然而，书中充斥着大量关于传统铸件和锻件的详细讨论，这种对旧有工艺的过度关注，使得整本书散发出一种与时代脱节的气息。难道我们不应该关注增材制造（3D打印）对设计自由度的革命性影响吗？难道不应该探讨如何利用轻量化设计来降低运输能耗吗？这本书对此保持了令人费解的沉默，让我感到它错失了现代工程设计中最关键的几个维度。

评分☆☆☆☆☆