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出版者:Goodheart-Willcox Pub

作者:Walker, John R./ Polanin, W. Richard

出品人:

頁數:376

译者:

出版時間:

價格:535.00 元

裝幀:Pap

isbn號碼:9781590706428

叢書系列:

圖書標籤:

• 焊接
• 圖紙閱讀
• 焊接符號
• 焊接工藝
• 金屬加工
• 工程製圖
• 藍圖
• 技術圖紙
• 工業技術
• 焊接技能

好的，以下是關於一本名為《Welding Print Reading》的圖書的詳細簡介，該簡介描述瞭該書不包含的內容，但同時詳細闡述瞭一本與焊接圖紙閱讀相關但主題不同的圖書可能涵蓋的領域和深度，旨在提供一個詳盡且內容豐富的參考，同時避免提及任何與《Welding Print Reading》直接相關的具體信息或技能。 --- 圖書名稱：高級金屬結構設計與製造中的計算力學應用 第一部分：計算力學基礎與有限元方法（FEM）的深化 本書深入探討瞭現代工程設計中至關重要的計算力學理論，特彆是針對復雜金屬結構係統。它首先迴顧瞭經典連續介質力學的基礎，強調瞭本構關係、應力-應變張量在非綫性材料行為中的應用，如彈塑性變形和蠕變效應。隨後，本書將重點放在有限元方法（FEM）的理論框架構建上。讀者將學習如何選擇和構建適用於不同物理問題的單元類型，包括但不限於四麵體、六麵體和殼單元的數學基礎。書中詳述瞭高階插值函數的選擇、數值積分（如高斯求積）的精確性分析，以及網格質量對計算結果穩定性和收斂性的決定性影響。 特彆關注的是，本書對非綫性問題的處理進行瞭深入的闡述。這包括幾何非綫性（大變形分析）、材料非綫性（如應變硬化和損傷模型）和接觸非綫性（如多點接觸和摩擦模型的數值實現）。章節中詳細介紹瞭求解非綫性方程組的迭代方法，如牛頓-拉夫遜法及其修正形式，並討論瞭如何有效處理收斂性問題，例如使用綫搜索或步長控製策略。此外，本書還將引入更高級的求解器技術，如預條件子技術，用於加速大型稀疏矩陣方程組的求解。 第二部分：結構動力學與疲勞壽命預測 本捲深入研究瞭結構在動態載荷作用下的響應，這是評估材料長期可靠性的關鍵。內容涵蓋瞭單自由度和多自由度係統的自由振動分析、模態分析（Eigenvalue Analysis）及其工程意義。隨後，本書轉嚮迫近振動和瞬態動力學響應的數值模擬，重點介紹中心差分法、Newmark-$eta$ 法等時間積分方案的穩定性和準確性對比。 疲勞分析是本部分的核心。本書不局限於傳統的S-N麯綫方法，而是轉嚮基於應變或斷裂力學原理的更精確的疲勞壽命預測。詳細討論瞭低周疲勞（LCF）和高周疲勞（HCF）的適用範圍和建模差異。在損傷纍積方麵，Miners 準則及其在隨機載荷譜下的修正應用被細緻剖析。更重要的是，本書將介紹基於斷裂力學（Fracture Mechanics）的裂紋擴展分析，特彆是應力強度因子（Stress Intensity Factor, SIF）的計算方法，包括使用J積分和Vitami-Rice $Delta$ G 等能量釋放率指標，用於評估結構缺陷的臨界尺寸和剩餘壽命。 第三部分：熱-機械耦閤分析與殘餘應力控製 現代製造過程，如焊接、鑄造或熱處理，必然引入顯著的溫度梯度和隨後的殘餘應力場。本書緻力於構建和求解這些熱-機械耦閤問題。首先，它詳細闡述瞭瞬態熱傳導問題的有限元離散化，包括考慮對流、輻射和內部熱源的邊界條件處理。接著，本書構建瞭熱應力與熱應變之間的關係，並將其耦閤到前述的結構力學模型中。 在殘餘應力的模擬方麵，本書強調瞭後處理技術的重要性。讀者將學習如何通過“虛擬冷卻”技術來分離齣加工過程中産生的殘餘應力。此外，書中還探討瞭如何利用數值方法來預測和優化熱輸入參數，以最小化最終結構中的有害殘餘應力分布，這對於保證結構在後續服役中的幾何穩定性和抗屈麯能力至關重要。 第四部分：先進材料的本構建模與數值實現 本部分將目光投嚮工程中日益廣泛使用的先進材料係統，並要求更精細的材料模型。內容包括復閤材料層閤闆的宏觀力學建模，如通過經典層閤闆理論（CLT）確定闆的有效剛度。對於金屬材料，本書將介紹損傷力學（Damage Mechanics）模型，特彆是內聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）在模擬材料分層、界麵脫粘和裂紋萌生方麵的應用。 此外，書中將涉及增材製造（Additive Manufacturing, AM）過程中的特定挑戰。這包括模擬材料熔池的凝固過程、快速冷卻導緻的微觀結構演化，以及由此産生的各嚮異性材料特性和內部缺陷的形成。對這些復雜材料行為的精確數值描述，是實現下一代結構高性能化的前提。 第五部分：高性能計算與結果驗證 最後，本書討論瞭將上述復雜的數值模型轉化為高效的工程解決方案的實踐問題。內容包括並行計算的基礎，如域分解技術和MPI/OpenMP的應用，以加速大型模型的求解時間。在模型驗證與校準方麵，本書強調瞭對比實驗數據和經典解析解的重要性，並介紹瞭後處理技術，如敏感性分析和不確定性量化（Uncertainty Quantification, UQ）的基本概念，以評估模型預測的可靠性區間。 本書麵嚮具備堅實工程力學背景的研究人員、結構工程師和高級分析師，旨在提供一套完整的、可用於解決復雜金屬結構設計與分析挑戰的計算工具箱和理論深度。

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