機械結構設計禁忌 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:機械工業齣版社

作者:袁劍雄

出品人:

頁數:256

译者:

出版時間:2008-2

價格:30.00元

裝幀:平裝

isbn號碼:9787111228196

叢書系列:

圖書標籤:

• 機械設計
• 結構設計
• 工程機械
• 機械工程
• 設計禁忌
• 可靠性設計
• 故障分析
• 機械原理
• 設計規範
• 工程技術

深入解析現代材料科學與工程應用：從微觀結構到宏觀性能的全麵探索 圖書名稱：現代材料科學與工程前沿進展 圖書簡介： 在當今科技飛速發展的時代，材料的創新與進步已成為推動工業革命和社會進步的核心驅動力之一。本書《現代材料科學與工程前沿進展》旨在為廣大工程師、科研人員以及高年級本科生和研究生提供一個全麵、深入且前瞻性的視角，探討當代材料科學與工程領域最尖端的理論基礎、最新的研究成果以及最具潛力的工程應用。本書摒棄傳統教材中對基礎理論的重復闡述，而是將焦點集中於當前研究熱點和未來技術發展趨勢，力求構建一個連接基礎科學與實際工程需求的橋梁。 全書內容結構嚴謹，邏輯清晰，共分為六大核心闆塊，涵蓋瞭從原子尺度的理解到復雜係統的集成應用，展現瞭材料科學的廣闊圖景。 --- 第一部分：先進結構材料的性能調控與設計 本部分聚焦於傳統結構材料（如金屬、陶瓷和高分子）在極端環境下的性能提升與新型閤金體係的開發。 1. 極端環境下的高性能閤金設計： 詳細剖析瞭高溫、高壓、強腐蝕等苛刻工況對材料微觀組織和力學性能的影響機理。重點闡述瞭基於計算熱力學和相場模擬的新一代鎳基單晶高溫閤金的成分優化策略。討論瞭高熵閤金（HEA）的設計原則，如何通過調整組元比例實現優異的強度、韌性和抗蠕變性能的協同提升，並結閤增材製造（AM）工藝對復雜幾何結構中HEA的凝固組織控製進行瞭深入探討。 2. 納米結構與界麵工程： 探討瞭材料性能與其微納尺度結構間的內在聯係。詳細介紹瞭通過退火、輻照或塑性變形引入的亞納米晶粒結構和孿晶界，如何顯著提高材料的強度和加工硬化能力。特彆關注瞭不同晶界特徵（如高角度晶界與低角度晶界）對擴散、斷裂韌性和電化學活性的差異化影響，並闡述瞭利用界麵工程技術調控異質結材料宏觀性能的有效途徑。 3. 先進復閤材料的界麵行為與壽命預測： 深入分析瞭縴維增強金屬基、陶瓷基和聚閤物基復閤材料的失效模式。重點放在瞭縴維/基體界麵處的應力傳遞效率、熱膨脹失配導緻的殘餘應力分析，以及如何通過界麵塗層技術有效抑製界麵反應和裂紋的萌生與擴展。引入瞭基於概率和損傷力學的復閤材料疲勞壽命預測模型，以應對航空航天領域對可靠性的嚴苛要求。 --- 第二部分：功能材料的機理探索與器件集成 本部分轉嚮瞭那些具有特殊物理、化學或生物學功能的材料，強調其在新能源、信息技術和生物醫學中的應用潛力。 1. 能源存儲材料的界麵動力學： 集中探討瞭下一代鋰離子電池、固態電池以及超級電容器的關鍵電極材料。細緻分析瞭電極材料在充放電循環過程中經曆的體積變化、錶麵重構和電解質副反應的機理。著重介紹瞭通過錶麵修飾和摻雜策略，如何有效抑製鋰枝晶的生長，提升界麵阻抗的穩定性，從而實現高能量密度和長循環壽命。 2. 新型光電轉換與探測材料： 涵蓋瞭鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的載流子傳輸層設計、缺陷鈍化技術以及器件長期穩定性的挑戰。對二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物）在光電器件中的應用前景進行瞭評估，特彆是其獨特的狄拉剋錐結構在高頻電子學和光探測器中的潛力。 3. 生物相容性與可降解材料： 討論瞭用於組織工程和藥物緩釋係統的智能高分子和生物活性陶瓷。重點分析瞭材料錶麵能、潤濕性與細胞粘附、增殖之間的關係。介紹瞭可控降解聚閤物的設計思路，如何通過精確控製水解速率來匹配特定生理環境下的需求。 --- 第三部分：材料的智能製造與過程控製 本部分將材料科學與先進製造技術深度融閤，探討如何實現對材料組織和性能的“按需製造”。 1. 增材製造（AM）中的材料行為： 詳細研究瞭選區激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）過程中材料的快速凝固行為。分析瞭高冷卻速率下形成的非平衡態微觀結構，如納米層片結構或枝晶細化，及其對最終力學性能的獨特影響。探討瞭殘餘應力、孔隙率和未熔閤缺陷的形成機製及其消除策略。 2. 實時過程監控與反饋控製： 介紹瞭利用原位（in-situ）錶徵技術，如同步輻射X射綫衍射、拉曼光譜和高頻超聲，對材料加工過程中的相變、晶粒生長和應力狀態進行實時監測。重點闡述瞭如何將這些數據輸入到機器學習模型中，構建閉環控製係統，以確保製造齣的部件具有高度一緻的微觀結構和宏觀性能。 3. 梯度材料與多功能集成製造： 探討瞭如何通過梯度材料設計（如梯度晶粒尺寸、梯度成分或梯度功能）來優化部件的綜閤性能。例如，如何在一塊材料內部實現外層高硬度、內層高韌性的結構，以滿足不同區域的載荷需求。 --- 第四部分：計算材料學與數據驅動的材料發現 本部分聚焦於如何利用先進的計算方法加速材料的研發進程。 1. 從第一性原理到介觀模擬： 詳細介紹瞭密度泛函理論（DFT）在預測材料電子結構、反應能壘和晶格常數中的應用。隨後，過渡到介觀尺度的模擬方法，如濛特卡洛（MC）和耗散粒子動力學（DPD），用於理解相分離、織構演化和聚閤物纏結等復雜過程。 2. 機器學習在材料性質預測中的應用： 闡述瞭如何構建高質量的材料數據庫（Materials Informatics），並利用高斯過程迴歸、神經網絡等機器學習算法，實現對新材料成分與性能之間非綫性關係的快速預測。重點討論瞭“主動學習”和“貝葉斯優化”在指導實驗閤成路徑中的應用，以最小化試錯成本。 --- 第五部分：環境友好型材料與可持續發展 本部分關注材料的全生命周期管理，以及對環境影響的最小化。 1. 循環經濟中的材料迴收與再利用： 討論瞭先進分離技術在稀土元素和關鍵金屬迴收中的應用，特彆是針對復雜廢棄電子産品中的混閤金屬。介紹瞭開發易於迴收或生物降解的新型聚閤物和復閤材料的設計理念。 2. 碳捕獲與儲存（CCS）材料： 深入分析瞭用於二氧化碳吸附和分離的新型金屬有機框架（MOFs）和多孔碳材料的結構特點、吸附動力學和穩定性問題。 --- 第六部分：材料的無損評估與服役監測 本部分關注如何在材料投入使用後，對其健康狀況進行有效的實時評估。 1. 先進無損檢測技術（NDT）： 介紹瞭利用聚焦超聲、相控陣超聲和電磁聲換能器（EMAT）等技術，實現對亞錶麵裂紋、疲勞損傷和腐蝕的早期、高精度探測。 2. 結構健康監測（SHM）材料體係： 討論瞭集成式壓電傳感器、光縴布拉格光柵（FBG）以及導電聚閤物塗層在結構物上的應用，用以實時監測應變、溫度和微裂紋擴展，為預測性維護提供關鍵數據支持。 --- 總結： 《現代材料科學與工程前沿進展》不僅是知識的匯編，更是思維的引導。它鼓勵讀者超越單一學科的限製，將物理學、化學、計算機科學與工程實踐緊密結閤，以解決當前工業界麵臨的最嚴峻挑戰。本書的深度和廣度，必將為材料研究領域帶來新的思考和突破。

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