Fatigue and Fracture Mechanics (Astm Special Technical Publication// Stp)

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出版者:Astm Intl
作者:
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1999-05
价格:USD 117.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780803124868
丛书系列:
图书标签:
  • Fatigue
  • Fracture mechanics
  • Materials science
  • Mechanical engineering
  • Structural integrity
  • Failure analysis
  • ASTM standards
  • Engineering materials
  • Stress analysis
  • Damage tolerance
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具体描述

材料科学前沿:深入探索结构完整性与失效机制 本书简介: 本书汇集了结构材料科学、机械工程以及材料失效分析领域的前沿研究成果,旨在为工程师、研究人员和高级学生提供一个全面而深入的视角,以理解和预测复杂载荷条件下材料的性能与寿命。内容聚焦于宏观与微观尺度的相互作用,探讨了从基础断裂理论到实际工程应用中的关键挑战。 第一部分:材料本构行为与损伤演化 本部分首先回顾了现代材料力学的基础理论,重点阐述了应力-应变关系在非线性范围内的描述。我们深入探讨了塑性变形的物理机制,包括位错运动、晶界效应以及对宏观性能的影响。材料的各向异性,特别是在轧制、锻造或增材制造过程中引入的微观结构纹理,被详细分析其对力学响应的调控作用。 高周疲劳与低周疲劳的交界分析: 阐述了在不同应力幅值和循环次数下的疲劳损伤积累模型。传统S-N曲线的局限性被讨论,并引入了基于应变范围(Coffin-Manson关系)和能量累积的预测方法。特别关注了疲劳裂纹萌生阶段,涉及表面粗糙度、残余应力和微观缺陷的综合影响。 蠕变与高温性能: 针对航空航天和能源领域面临的高温运行环境,详细解析了蠕变过程中的扩散机制(Nabarro-Herring和Coble蠕变)以及稳态和瞬态蠕变速率的计算模型。高温下的氧化、腐蚀与机械载荷的耦合作用——即腐蚀疲劳(Creep-Fatigue Interaction)——是本章的重点,展示了如何通过时间-温度参数(如Larson-Miller参数)进行寿命外推。 先进材料的特殊行为: 涵盖了复合材料(纤维增强聚合物和金属基复合材料)在不同载荷模式下的分层与基体开裂行为。对增材制造(AM)金属部件的内部缺陷(如未熔合、孔隙率)如何影响其疲劳性能进行了定量的风险评估。 第二部分:断裂力学原理及其工程应用 本部分系统地介绍了线弹性断裂力学(LEFM)和弹塑性断裂力学(EPFM)的核心概念,并将其扩展至更复杂的结构问题。 应力强度因子与裂纹扩展: 详细推导了不同几何形状和载荷条件下裂纹尖端的应力场解。重点分析了混合模式(Mode I, II, III)下的应力强度因子计算,并探讨了其在评估结构安全性中的关键作用。 韧性材料的断裂判据: 对基于能量释放率($G$)和断裂韧度($K_{Ic}$)的断裂判据进行了深入的阐述。对于厚大构件,讨论了裂纹钝化、小规模屈服(SSY)和大范围屈服(LRY)条件下的评估方法,特别是使用J积分(Rice's Integral)来量化裂纹尖端塑性场的能量积累。 裂纹尖端塑性区模型: 对Dugdale模型和Hutchinson-Needleman-Tvergaard (HNT) 模型进行了详尽的比较分析,重点说明了塑性应变集中如何影响裂纹的实际扩展路径和速度。 结构完整性评估与安全因子: 引入了基于风险的检验(RBI)和可靠性分析方法。通过对关键结构尺寸(如最小起裂尺寸、稳定扩展的临界尺寸)的计算,指导工程师制定合理的维修和退役决策。 第三部分:疲劳裂纹萌生与扩展的微观机制 本部分将视角聚焦于材料内部微观结构与疲劳过程的相互作用,揭示宏观观察现象背后的物理本质。 疲劳裂纹萌生机制: 深入探讨了表面、亚表面缺陷(如夹杂物、氧化物、加工硬化层)作为应力集中源的作用。分析了循环加载下晶粒内部的滑移带形成、孪晶诱导塑性(TWIP)以及空洞的形成与连接过程。 疲劳裂纹扩展的微观控制因素: 考察了裂纹扩展速率($da/dN$)与应力比($R$)和环境因素的关系。重点研究了环境辅助断裂(Environmental Assisted Cracking, EAC),包括氢致脆化(Hydrogen Embrittlement)和应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking, SCC)的动态过程,并介绍了如何通过“应力腐蚀裂纹(SCC)”的慢速扩展速率来区分其与纯疲劳的区别。 残余应力与表面工程技术: 分析了通过滚压、喷丸等表面处理技术引入的表面残余压应力对疲劳寿命的显著提升作用。探讨了残余应力场在裂纹萌生和扩展过程中的动态演化规律。 第四部分:无损评估与寿命预测的先进技术 本部分面向实际工程应用,介绍了用于监测结构健康和评估剩余寿命的现代技术。 超声波检测技术(UT)与声发射(AE): 讨论了高频超声波在识别和量化内部裂纹尺寸、取向和深度方面的最新进展。详细阐述了声发射技术在实时监测材料内部微小损伤事件(如塑性变形、基体开裂、基体/纤维脱粘)中的灵敏度与信号处理方法。 数字图像相关(DIC)在应变场测量中的应用: 介绍了DIC技术如何提供全场、非接触式的应变和位移测量,特别是在复杂载荷下的裂纹尖端应变梯度分析中的独特优势。 疲劳寿命预测的计算方法: 比较了基于应力寿命法、基于应变寿命法和基于断裂力学法的寿命预测模型的适用范围和精度。引入了概率和统计方法,用于处理材料性能固有的随机性,实现更可靠的寿命预测。 本书为读者提供了从原子尺度理解失效机理到宏观尺度评估结构可靠性的完整知识体系,是从事材料研发、结构设计和维护工程领域专业人士不可或缺的参考资料。

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目录信息

读后感

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捧读《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP),我首先被其严谨的学术氛围所吸引。作为一名在材料科学领域深耕多年的研究者,我深知疲劳和断裂是材料在实际应用中最为常见的两种失效模式,而对其深入的理解,是实现高性能、长寿命材料设计的关键。我期望这本书能够为我提供最新的研究进展和前沿理论。特别是,我对书中关于疲劳裂纹萌生机制的微观解释,以及不同材料(如合金、陶瓷、聚合物)在疲劳过程中的独特表现,抱有浓厚的兴趣。我也希望能从中学习到先进的断裂力学分析方法,包括如何利用数值模拟技术(如有限元分析)来预测裂纹的扩展路径和断裂行为。想象一下,在开发新型的先进复合材料用于航空航天领域,或者设计用于极端环境(如深海、太空)下的关键部件时,对其疲劳和断裂性能的准确评估是至关重要的。这本书,就像一位博学的导师,正向我展示着材料科学的奥秘,我期待它能为我的研究提供新的思路和方向,推动我在材料失效机制的研究上取得新的突破。

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这部《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP)在我眼中,不仅仅是一本技术手册,更是一次智识的探险。在我个人的学习和工作旅程中,无数次与材料的“极限”发生对话,这些对话,往往是在设计决策的十字路口,是在实验结果的困惑不解中。我迫切地想要理解,材料是如何在日复一日的“疲劳”中逐渐积累损伤,最终走向“断裂”的。这本书,以其专业而庄重的姿态,承诺了这样一次深刻的对话。我期待书中能够深入剖析疲劳裂纹的形核机制,探讨不同材料体系(如金属、复合材料、聚合物)在疲劳加载下的微观结构演变。同时,我也对书中关于断裂韧性测试方法及其标准化(ASTM STP的意义在此体现)的论述抱有浓厚的兴趣,这对于保证测试结果的可比性和工程应用的可信度至关重要。我曾设想,在处理一些高风险、高可靠性要求的工程问题时,比如核电站的设备、航天器的关键部件,或是医疗植入物,对材料的疲劳和断裂行为的精准预测是不可或缺的。这本书,或许能为我提供一把钥匙,让我能够深入理解这些材料的内在属性,从而在设计和制造过程中,最大限度地提升其安全性与使用寿命。我期待它能引领我穿越理论的迷雾,抵达实践应用的明朗彼岸,让我能够更自信、更从容地应对工程挑战。

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一本名为《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP)的书籍,在我手中沉甸甸的,封面设计简洁而专业,透露着一种深沉的学术气息。我拿到这本书,并非出于一时兴起,而是被其主题所深深吸引。作为一名在工程领域摸爬滚打多年的从业者,深知材料性能在承受各种载荷下的行为至关重要,而疲劳与断裂力学,无疑是理解和预测这种行为的基石。这本书的出现,仿佛在我知识的版图上点亮了一块重要的区域,让我看到了系统性掌握这一复杂学科的可能。我期待它能为我解答诸多实践中遇到的困惑,例如,在设计精密仪器时,如何精确评估零部件在长期循环载荷下的寿命,如何避免因微小缺陷引发的灾难性断裂。我也希望它能提供更深入的理论洞察,帮助我理解材料在不同环境因素(如温度、腐蚀)影响下的疲劳失效机制,从而在设计之初就规避潜在的风险。这本书的出版信息,ASTM Special Technical Publication,本身就带有一种权威和严谨的背书,让人对其内容的学术价值和实用性有了初步的信心。我设想着,它可能汇集了该领域的最新研究成果,包含了来自不同专家学者的见解,为我们这些渴望不断学习和进步的工程师提供了一扇窗户,让我们能够站在巨人的肩膀上,审视这个充满挑战又充满机遇的领域。我迫不及待地想翻开它,去探索那里面蕴藏的知识宝库,去感受那些严谨的公式、精妙的实验设计以及深刻的理论分析所带来的启发。

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怀揣着对工程科学的敬畏与好奇,我翻开了《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP)。这本书的厚度,以及其所代表的“ASTM Special Technical Publication”这一系列,立刻让我感受到了其学术上的份量和行业内的认可度。在我过去的工程生涯中,曾经多次面临材料在动态载荷下的可靠性问题,尤其是在需要平衡强度、韧性和轻量化之间关系的复杂设计中,对疲劳和断裂的深入理解显得尤为迫切。我期望这本书能够系统性地梳理疲劳寿命预测模型,从经典的S-N曲线到更先进的损伤容限设计理念,为我提供一套完整的分析工具。我对书中关于裂纹扩展速率(da/dN)的讨论,以及影响其的各种因素(如应力比、载荷幅、环境介质等)的阐述,尤其感兴趣。我希望能通过书中详尽的数学推导和实验验证,掌握如何精确计算裂纹在不同载荷条件下的生长轨迹,从而预估结构的剩余寿命。设想一下,在对高层建筑的钢结构进行抗震设计,或者为高速列车设计关键承载部件时,对材料的疲劳裂纹萌生和扩展的精确预测,是保证结构安全的关键。这本书,如同一位经验丰富的设计大师,正向我展示着如何通过科学的手段,预见并规避潜在的失效风险,为工程的稳健运行提供坚实的科学保障。

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拿到《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP)这本书,我的心情是既激动又充满期待。作为一名在机械设计领域打拼多年的工程师,我深切体会到材料在实际工作环境中遇到的各种挑战,尤其是那些承受循环载荷的部件,疲劳失效是它们最常见的“宿命”。这本书的出现,对我来说,无疑是一盏指路明灯,希望能为我解答那些在实践中屡屡遇到的难题。我迫切地想了解书中是如何系统地讲解疲劳寿命的预测方法,特别是那些能够考虑载荷谱不规则变化的先进模型。我特别关注书中关于裂纹萌生阶段的详细描述,以及如何通过无损检测技术来早期发现和评估潜在的裂纹。同时,我也希望书中能够提供关于材料在高温、低温、或者腐蚀环境下,其疲劳性能和断裂韧性会发生怎样的变化。例如,在设计汽车发动机的活塞环、或者舰船的螺旋桨时,这些环境因素的影响是不可忽视的。这本书,就像一位经验丰富的技术顾问,正准备向我传授宝贵的知识和实用的技巧,帮助我更精准地评估和设计那些对可靠性要求极高的工程部件,从而避免意外的失效,保障设备的安全运行。

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手中这本《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP),在我眼中,是一扇通往材料行为深层理解的窗口。我是一名对结构可靠性有着极高要求的工程师,深知材料在服役过程中所经历的“磨损”和“伤害”,最终可能导致灾难性的失效。这本书的出现,正是我寻求解答“为什么”和“如何做”的关键。我非常期待书中能够详细阐述疲劳裂纹的生长动力学,以及影响裂纹扩展速率的各种因素,如应力幅、应力比、以及材料的微观结构。我也希望书中能够提供关于断裂准则的深入讨论,例如 Griffith 理论和 Irwin 理论,以及如何利用这些理论来预测材料在存在裂纹时的临界承载能力。在设计诸如飞机起落架、高速列车车轮,或是风力发电机叶片等关键部件时,对材料在循环载荷下的疲劳寿命和断裂行为的精确预测,是保障设备安全运行的重中之重。这本书,就如同一位资深的材料科学家,正向我展示着材料在承受压力时的“韧性”与“脆弱”,我期望通过学习它,能够更深刻地理解材料的内在规律,从而为我的设计工作注入更强的科学性和可靠性。

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《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP)这本书,对我而言,不仅仅是一本技术参考书,更是一次深入的学术对话。在我的工程实践中,我时常会遇到材料在复杂载荷和严苛环境下失效的问题,而疲劳和断裂力学正是解释这些现象的核心理论。我希望能通过这本书,系统性地掌握疲劳寿命预测的各种方法,从传统的基于应力-寿命(S-N)曲线的方法,到更先进的基于应变-寿命(ε-N)曲线以及损伤容限设计理念。我尤其关注书中关于断裂韧性测试及其标准化(ASTM STP的意义在此体现)的论述,这对于确保测试结果的准确性和工程应用的可靠性至关重要。我期待书中能提供详细的案例分析,展示如何在实际工程设计中应用疲劳和断裂力学的原理,来评估和提高结构的安全性。例如,在设计高精度仪器中的精密零部件,或者大型桥梁的结构组件时,对材料的疲劳和断裂性能的深入理解,是确保其长期稳定运行的基础。这本书,就像一位经验丰富的工程师,正向我传授着如何“听懂”材料在承受应力时的“语言”,从而做出更明智的设计决策,提升工程的整体可靠性。

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《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP)这本书,在我手中,仿佛承载着无数工程师的智慧与经验。当我翻阅它的目录时,便能感受到其内容的深度和广度。在我的职业生涯中,我曾多次在材料的可靠性问题上陷入困境,尤其是在处理那些需要承受复杂载荷组合和长期服役的工程构件时。我期望这本书能够提供一套系统性的方法论,帮助我更深入地理解材料在疲劳和断裂过程中的行为。我特别希望能从中学习到如何运用断裂力学的概念,例如断裂韧度(KIC)和断裂能(GIC),来评估材料在存在预制裂纹或微缺陷时的承载能力。我也对书中关于疲劳裂纹扩展速率(da/dN)的理论模型及其影响因素的讨论,抱有浓厚的兴趣,这对于预测结构的剩余寿命至关重要。设想一下,在设计航空飞行器机翼的受力结构,或者高压容器的壳体时,对材料在反复加载和潜在裂纹存在下的行为的精确预测,是确保结构安全性的基石。这本书,如同一个集大成的知识库,正等待着我深入探索,去解锁材料失效的内在规律,为我的工程实践提供坚实的理论支撑和可靠的解决方案。

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手握着这本《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP),我首先被它所传递出的严谨与深度所震撼。其分量不仅仅体现在纸张的厚度上,更体现在它所承载的知识体系的广度和复杂性。我曾经在多个科研项目中,因为对材料在循环应力下的行为缺乏深入的理解而遭遇瓶颈,甚至导致项目进度受阻。尤其是当涉及到高应力、高疲劳寿命要求的关键部件时,传统的设计方法往往显得力不从心。这本书的出现,正是我寻求突破的契机。我期望它能提供一套系统性的理论框架,从宏观的应力分析到微观的晶粒变形机制,全面阐释疲劳失效的各个环节。我特别关注书中对于裂纹萌生、扩展以及断裂韧性等核心概念的讲解,希望能通过书中详细的公式推导和案例分析,掌握量化评估材料抗疲劳和抗断裂能力的方法。例如,对于飞机结构、桥梁梁体、以及高性能车辆的底盘组件等,其安全性和可靠性是至关重要的,而这些往往都与材料的疲劳和断裂性能息息相关。我希望能从这本书中学习到如何运用断裂力学的参数,如应力强度因子、断裂韧度等,来预测材料在存在缺陷情况下的承载能力,从而设计出更安全、更经济的结构。这本书就像是一位经验丰富的导师,正等待着我向它请教,去揭示那些隐藏在材料失效背后的科学奥秘,为我未来的工程实践提供坚实的基础和可靠的指导。

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当《疲劳与断裂力学》(ASTM Special Technical Publication // STP)展现在我面前时,它所散发出的严谨科学气息,立即引起了我内心深处的共鸣。作为一名长期致力于材料研究与应用的技术人员,我深知材料的服役寿命和失效模式是工程设计中不可回避的关键环节,而疲劳和断裂力学正是揭示这些秘密的核心学科。我期待这本书能够为我提供更加深入的理论视角,去理解材料在复杂应力状态下的行为。特别是对于一些新材料的开发和应用,如何评估其在长期服役条件下的疲劳性能和断裂可靠性,是我一直在探索的课题。我希望书中能够提供关于材料微观结构与宏观性能之间关系的详细分析,探讨不同晶体结构、晶界特征、以及是否存在夹杂物或孔隙等缺陷对疲劳萌生和裂纹扩展的影响。我也对书中关于断裂韧度、裂纹尖端塑性区大小等断裂力学关键参数的计算和测量方法,抱有极大的期待,这些参数直接关系到材料在加载过程中的安全性。想象一下,在设计航空发动机叶片、或者潜水艇的耐压壳体时,材料的抗疲劳和抗断裂能力是决定性的。这本书,仿佛一位渊博的学者,将引领我深入材料的内在世界,去理解它们是如何在应力之下展现出独特的“性格”,从而为更安全、更可靠的工程应用提供科学依据。

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