植物材料（木、竹）斷裂力學 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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邵卓平 著

圖書標籤:

• 植物材料
• 木材力學
• 竹材力學
• 斷裂力學
• 材料力學
• 生物材料
• 結構力學
• 木材工程
• 竹材工程
• 力學性能

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030337900

版次：1

商品編碼：10971260

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2012-04-01

用紙：膠版紙

頁數：164

正文語種：中文

內容簡介

《植物材料（木、竹）斷裂力學》係統地闡述瞭植物材料（木、竹）的斷裂破壞行為和強韌性機理，內容涉及木材構造的力學特徵及應力應變關係、木材順紋理斷裂、木材橫紋理斷裂、木材裂尖應力場的有限元分析和開裂方嚮預測、木材損傷斷裂過程的聲發射特性分析與Felicity效應、竹結構的力學特徵與組分力學性質、竹材的層間斷裂性質以及竹材橫嚮斷裂的物理模型與能量吸收機製。
《植物材料（木、竹）斷裂力學》可供材料科學與工程專業、木材科學與工程專業的本科生、研究生學習使用，也可供相關領域的研究人員、工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1.1 斷裂力學産生簡史
1.2 材料力學與斷裂力學
1.3 木材斷裂力學及研究進展
1.3.1 對木質材料強度的預測
1.3.2 斷裂力學結閤聲發射技術在分析木材裂紋擴展機製上的應用
1.3.3 國內在木材斷裂力學領域的研究進展
1.3.4 竹材斷裂性質的研究
1.4 本書的主要內容
參考文獻

第2章 木材構造的力學特徵及應力應變關係
2.1 木材構造的力學特徵
2.2 固體材料的應力應變關係
2.3 工程彈性常數
2.4 木材的工程彈性常數
2.5 平麵應力與平麵應變的概念
2.5.1 等厚平闆與平麵應力
2.5.2 長柱體與平麵應變
2.5.3 平麵問題的應力應變關係
2.6 木材彈性係數的測定
2.6.1 電測法測試木材彈性係數簡介
2.6.2 數字散斑相關方法測試木材彈性係數簡介
2.6.3 彈性常數的限製
參考文獻

第3章 木材順紋理斷裂
3.1 引言
3.2 綫彈性斷裂力學的原理
3.2.1 裂紋及特徵
3.2.2 應力強度因子K及K準則
3.2.3 能量釋放率G及G準則
3.2.4 K與G關係
3.3 各嚮異性材料斷裂力學
3.4 綫彈性斷裂力學在木材中應用的特殊性
3.5 木材順紋理斷裂應力強度因子KIC
3.5.1 測試應力強度因子的基本方法
3.5.2 不同厚度下CT試件的KTLIC
3.5.3 不同裂紋長度下WOL試樣的KTLIC
3.6 能量法測試木材順紋斷裂韌性GTLIC
3.6.1 試材與試樣
3.6.2 DCB試驗與結果
3.6.3 木材順紋開裂能量釋放率（GIC）與臨界應力強度因子（KIC）的關係
3.7 應用分形理論研究木材順紋理斷裂
3.7.1 引言
3.7.2 分形原理
3.7.3 實驗與分析
3.7.4 順紋理斷麵分維數與斷裂韌性的關係
3.8 木材順紋理Ⅲ型斷裂性質
3.8.1 引言
3.8.2 試材與方法
3.8.3 實驗與結果
3.9 本章小結
參考文獻

第4章 木材橫紋理斷裂
4.1 引言
4.2 木材橫紋理裂紋尖端應力場分析
4.3 橫紋理裂紋開裂方嚮
4.4 木材啓裂時臨界應力強度因子的測試
4.4.1 試材和測試方法
4.4.2 啓裂斷裂韌性KLTIC的測試與計算結果
4.5 橫紋理裂紋對木材常規強度的影響
4.5.1 含垂直紋理裂紋時的抗彎強度
4.5.2 含垂直紋理裂紋時的衝擊韌性
4.5.3 含垂直紋理裂紋時的順紋抗拉強度
4.6 木梁Ⅰ型層裂和木膠閤闆彎麯脫層損傷中的應變能釋放率
4.7 本章小結
參考文獻

第5章 木材裂尖應力場的有限元分析和開裂方嚮預測
5.1 材料與方法
5.1.1 材料與基礎數據
5.1.2 斷裂分析模型
5.2 裂紋尖端應力場
5.2.1 Mises應力場
5.2.2 垂直和平行原裂紋麵的σy、σx應力場
5.2.3 開裂方嚮預測
5.3 對木材界麵強度與韌性的討論
5.4 本章小結
參考文獻

第6章 木材損傷斷裂過程的聲發射特性分析與Felicity效應
6.1 引言
6.2 木材損傷與木材細觀損傷基本構元
6.3 材料、設備與方法
6.3.1 試材與試樣
6.3.2 設備
6.3.3 AE研究方法
6.4 實驗結果與分析
6.4.1 彎麯試驗
6.4.2 産生純Ⅰ型層間損傷的DCB試驗與産生胞壁屈麯與塌潰損傷的壓縮試驗
6.4.3 木材不同損傷類型的聲發射特徵
6.5 Felicity效應
6.6 本章小結
參考文獻

第7章 竹結構的力學特徵與組分力學性質
7.1 引言
7.2 竹結構的力學特徵
7.3 竹材組分的力學性質
7.3.1 混閤律方法
7.3.2 單束縴維測試方法
7.3.3 拉伸破壞的斷口分析
7.4 毛竹節間材與節部材的構造與強度差異研究
7.4.1 材料與方法
7.4.2 竹節與節間材的結構差異
7.4.3 竹節與節間材的強度差異
7.5 本章小結
參考文獻

第8章 竹材的層間斷裂性質
8.1 引言
8.2 竹材的Ⅰ型層裂性質
8.2.1 試驗原理
8.2.2 試樣與方法
8.2.3 結果與分析
8.2.4 Ⅰ型斷麵分析
8.3 竹材的Ⅱ型層間斷裂
8.3.1 試驗原理
8.3.2 試材與方法
8.3.3 結果與分析
8.4 本章小結
參考文獻

第9章 竹材橫嚮斷裂的物理模型與能量吸收機製
9.1 引言
9.2 竹材橫嚮斷裂的特徵
9.3 竹材韌性斷裂的能量吸收機製
9.3.1 對增強體的力學簡化
9.3.2 基本組織的變形和開裂
9.3.3 界麵脫黏分離
9.3.4 縴維斷裂及斷後應力重新分布
9.3.5 竹縴維束抽拔
9.3.6 實例計算
9.4 橫斷麵分析
9.5 本章小結
參考文獻

前言/序言

植 物 材 料（木、竹）斷 裂 力 學 本書簡介 本書聚焦於自然界中兩種重要可再生資源——木材與竹材——的斷裂力學行為研究，旨在為木結構工程、竹結構工程、材料科學以及生物力學領域的研究人員、工程師和從業者提供一套係統、深入且實用的理論與實驗指導。 第一部分：材料基礎與結構特性 本書的開篇首先對木材和竹材的微觀結構、宏觀形態及其力學性能進行瞭詳盡的闡述。木材作為一種典型的生物復閤材料，其獨特的橫觀各項異性（Anisotropy）是理解其斷裂行為的關鍵。我們將詳細剖析縴維素、半縴維素和木質素的分子結構如何影響細胞壁的力學響應，並深入探討年輪結構、射綫組織、紋理方嚮（如弦嚮、徑嚮、軸嚮）對材料整體強度的製約。 竹材，作為一種獨特的草本植物，其內部結構呈現齣明顯的管狀中空特性。本書將係統梳理竹材的解剖學特徵，包括竹壁的密度梯度、維管束的分布規律以及不同部位（竹竿下部、中部、上部）的力學差異。我們將基於這些結構特性，建立相應的力學模型，為後續的斷裂分析奠定基礎。 第二部分：斷裂力學基本理論迴顧與應用 在對材料特性有充分認識的基礎上，本書第二部分將係統迴顧經典的斷裂力學理論，並著重探討如何將其應用於各嚮異性、非均勻的植物材料。 我們首先會復習基於應力強度因子（Stress Intensity Factor, $K$）的綫彈性斷裂理論，包括裂紋尖端場的應力場解析。隨後，重點轉嚮韌性材料的斷裂行為，如彈塑性斷裂力學。我們將詳細介紹彈性能量釋放率（Strain Energy Release Rate, $G$）的概念，並闡述其在預測裂紋擴展中的核心作用。 針對木材和竹材的特殊性，本書將引入準靜態斷裂的概念，研究材料在緩慢加載或應力鬆弛條件下的裂紋萌生與擴展過程。我們還將探討等效綫彈性斷裂參數（Equivalent Linear Elastic Fracture Parameters）的構建方法，以簡化對復雜生物材料的分析。 第三部分：木材的斷裂行為與建模 木材的斷裂行為深受其水分狀態和加載方嚮的影響。本書專門開闢章節深入探討含濕量對斷裂韌性的調製作用。木材的乾燥收縮、吸濕膨脹會在材料內部引入殘餘應力，這些內部應力場將極大地影響裂紋擴展的路徑和能量需求。 在木材斷裂路徑分析方麵，我們將結閤脆性斷裂和韌性斷裂的特點。脆性斷裂通常沿著細胞壁或射綫方嚮擴展，而韌性斷裂則涉及縴維的拉伸、滑移和橋接效應。本書將采用相場（Phase-Field）方法和擴展有限元法（XFEM）來模擬木材內部裂紋的非綫性擴展，特彆是對縴維橋接作用（Fiber Bridging）和基體損傷（Matrix Damage）的有效捕捉。 針對工程應用，本書將詳細介紹木材的層裂（Splitting）斷裂問題，即平行於紋理方嚮的斷裂模式。我們將基於Griffith理論和Irwin-Orowan模型，建立評估木材抗層裂能力的指標體係，並提供在結構設計中如何通過幾何約束和連接設計來抑製層裂的實用建議。 第四部分：竹材的斷裂特性與結構完整性 竹材作為一種具有高度等級結構的材料，其斷裂行為比木材更為復雜。竹材的斷裂常常是多尺度、多模式的耦閤作用。 本書將係統分析竹材不同部位的斷裂韌性差異，特彆是竹節與竹塢（節間）之間的力學突變。我們將利用數字圖像相關（DIC）技術和掃描電鏡（SEM）對竹材斷裂麵進行高分辨率分析，揭示其內部管狀結構在受力時如何發生屈麯、壓潰和縴維拉伸。 對於竹結構件（如竹闆、竹復閤材料），竹材的斷裂常錶現為界麵脫粘或縴維束的集中失效。本書將引入界麵斷裂力學（Interface Fracture Mechanics）的概念，分析竹材內部維管束與基體之間的粘結強度對整體斷裂性能的影響。同時，針對工程中常見的竹材開裂問題，我們將探討尺寸效應和預應力對竹材延展性和抗斷裂性能的調控機製。 第五部分：實驗技術與標準化評估 理論分析必須有可靠的實驗數據支撐。本書的最後一部分將詳細介紹植物材料斷裂性能的測試方法。 我們將規範化木材和竹材的斷裂韌性測試流程，包括標準的試樣製備（如單邊帶缺口梁試樣，SE(B)）和加載條件。重點介紹三點彎麯試驗、四點彎麯試驗以及雙邊缺口拉伸試驗在評估不同加載模式下斷裂韌性（$G_c$或$J$積分）中的應用。 此外，本書將介紹先進的無損檢測技術，如超聲波聲發射（Acoustic Emission, AE）技術在監測木材和竹材內部微裂紋萌生和擴展過程中的應用，實現對結構健康狀態的實時評估。通過對實驗數據的可靠性分析和統計處理，本書為植物材料的斷裂性能提供瞭一個可信賴的量化評估框架。 本書力求將深奧的斷裂力學理論與豐富的植物材料工程實踐相結閤，為提升木結構和竹結構的長期安全性和耐久性提供堅實的理論和技術支撐。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就相當吸引人，一股濃鬱的學術氣息撲麵而來，讓我這個對材料力學略有瞭解的讀者産生瞭濃厚的興趣。封麵上的圖案，隱約可見的縴維紋理與力學分析圖的結閤，巧妙地暗示瞭這本書的主題——將精密的力學原理應用於我們生活中司空見慣卻又充滿智慧的植物材料。我平時工作中偶爾會接觸到一些建築設計，其中涉及到木結構的運用，但對於其內在的力學性能，尤其是斷裂時的錶現，一直知之甚少。這本書的名字讓我聯想到，它可能不僅僅是枯燥的理論堆砌，而是會深入剖析木材和竹子這些天然材料在受到外力作用時，是如何發生變形、屈服乃至最終斷裂的。我特彆好奇書中是否會涉及一些具體的實驗方法，比如如何測量這些材料的斷裂韌性、應力強度因子等等，以及這些參數對於實際應用又有著怎樣的指導意義。畢竟，瞭解材料的極限，纔能更好地設計和使用它們，確保結構的穩定與安全。這本書的齣現，無疑為我對這些天然材料的認知打開瞭一個全新的視角，我迫不及待地想翻開它，去探索其中蘊含的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的期待，更多是源於對材料科學前沿探索的興趣。雖然我並非直接從事木材或竹材的研究，但我關注材料力學在各個領域的應用和發展。近些年來，隨著環保意識的提升和對可持續發展的重視，天然材料在高性能應用中的潛力逐漸被挖掘。然而，要將這些天然材料真正推嚮更廣泛的高端應用領域，對其力學性能的深入理解，尤其是斷裂行為的精準預測，是不可或缺的。我希望這本書能夠提供一些關於木材和竹子在特定應用場景下的斷裂力學模型，例如在航空航天、汽車製造等對材料性能要求極高的領域。書中是否會探討如何通過改性、復閤等手段來提升這些材料的斷裂韌性，或者如何設計結構以規避潛在的斷裂風險？我非常想知道，作者是如何將現代的斷裂力學理論，特彆是那些在工程領域廣泛應用的理論，如Griffith理論、Paris定律等，成功地應用於分析木材和竹子這種具有復雜微觀結構的天然材料的。

評分☆☆☆☆☆

我之所以對這本書感到好奇，源於我最近在進行一項關於可持續建築材料的研究。在這個過程中，我發現盡管現代建築工業蓬勃發展，但對於像木材和竹子這樣的傳統、可再生材料的深入理解，似乎仍然存在一些空白。特彆是當涉及到結構設計時，我們往往會依賴於一些通用的標準和經驗，而缺乏對這些材料在極端條件下（例如地震、強風等）錶現的精細化分析。這本書的書名，直接點明瞭“斷裂力學”這一關鍵領域，這正是我研究中亟需填補的知識缺口。我期望書中能夠提供關於木材和竹子在不同濕度、溫度、加載方嚮下的斷裂行為的詳盡數據和理論模型。我想知道，它們的斷裂機製是否與金屬或復閤材料有本質上的區彆？它們內部的微觀結構，比如細胞壁的排列、縴維素的取嚮等，又是如何影響其宏觀的力學性能，特彆是斷裂過程的？如果書中能夠提供一些定量分析的案例，甚至是一些計算軟件的應用介紹，那將是極大的幫助，能夠為我後續的研究提供堅實的理論基礎和實用工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，讓我聯想到古老智慧與現代科學的碰撞。木材和竹子作為人類曆史上最悠久的建築和生活材料之一，承載著無數的經驗和技巧。而“斷裂力學”則代錶著現代工程科學的尖端。我很好奇，這本書會如何架起這兩者之間的橋梁。我推測，書中可能會從植物材料的基本結構入手，介紹其作為一種復閤材料的獨特性質，然後逐步引入斷裂力學的基本概念和分析方法。我希望能看到書中對木材和竹子在不同加載模式下的斷裂行為進行詳細的描述，例如拉伸、壓縮、彎麯和剪切下的斷裂特性。此外，我非常想瞭解，在評估這些材料的斷裂性能時，是否需要考慮一些特殊的因素，例如材料的各嚮異性、含水率變化對性能的影響，甚至是生物侵蝕對材料強度的削弱作用。如果書中能夠提供一些關於如何通過數值模擬來預測木材和竹材構件的斷裂壽命，或者如何根據斷裂力學原理來優化設計，以提高其安全性和可靠性的內容，那將是極其有價值的。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的初步想法，更多是齣於一種對自然界材料的敬畏和好奇。從小到大，我們都生活在木材和竹子的包圍之中，它們構成瞭我們的房屋、傢具、工具，甚至藝術品。但我們很少去思考，這些看似柔韌的材料，在承受巨大的力量時，內部究竟發生瞭怎樣的變化？它們是如何抵抗變形，又在何時、以何種方式走嚮最終的“崩塌”？“斷裂力學”這個詞，聽起來就充滿瞭挑戰性，它似乎是將一個非常直觀的現象，用一套嚴謹的數學和物理語言來解讀。我設想，書中可能會詳細介紹不同類型的斷裂，比如韌性斷裂和脆性斷裂，以及它們在木材和竹子中的錶現形式。或許還會探討一些影響斷裂的關鍵因素，例如裂紋的萌生與擴展，以及材料內部的缺陷所扮演的角色。我個人對那些能夠將抽象理論與實際案例相結閤的內容尤其感興趣，比如書中是否會分析一些曆史建築或現代工程項目中的木材或竹材構件的斷裂失效案例，並從中提煉齣寶貴的經驗教訓。