软材料表面失稳力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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冯西桥，曹艳平，李博 著

图书标签:

• 软物质物理
• 表面力学
• 失稳现象
• 材料力学
• 连续介质力学
• 界面与表面
• 微结构力学
• 非线性力学
• 流体力学
• 聚合物物理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030540935

版次：01

商品编码：12306700

包装：精装

丛书名： “十三五”国家重点出版物出版规划项目软物质前沿科学丛书

开本：32开

出版时间：2018-01-01

页数：544

正文语种：中文

内容简介

本书是一本关于软材料与生物软组织力学的专著，介绍了软材料失稳力学的基本理论、数值、实验方法及其应用，主要内容是作者在该领域取得的研究成果。全书共17章，介绍了软材料稳定性理论的国内外研究现状、基本理论与数值计算方法、在不同几何和载荷下薄膜-基底系统的失稳分析与形貌演化、基于失稳技术的表面形貌制备方法、生物软组织由于非均匀生长所引起的表面失稳与形貌演化等。

目录

丛书编委会
丛书序
前言
第1章 绪论
1.1 软材料及其变形特点
1.2 表面失稳技术的应用
1.2.1 平版印刷技术
1.2.2 功能表面仿生制备
1.2.3 柔性电子器件
1.2.4 材料性质表征
1.2.5 生物组织形态学
1.3 软材料表面失稳力学
1.3.1 理论分析与数值方法
1.3.2 高分子软膜的稳定性
1.3.3 硬膜一软基系统的稳定性
1.3.4 生物软组织的表面失稳
1.4 软材料失稳力学的若干关键问题
1.5 本书内容
参考文献

第2章 弹性稳定性基础理论
2.1 失稳类型
2.1.1 分岔点失稳
2.1.2 极值点失稳
2.2 稳定性判断方法
2.2.l静力法
2.2.2 能量法
2.2.3 动力法
2.3 Koiter弹性稳定性理论
2.3.1 临界失稳分析
2.3.2 后屈曲分析
2.3.3 应用举例之一：压杆失稳
2.3.4 应用举例之二：硬膜软基系统
2.4 软材料本构模型
2.4.1 线弹性本构关系
2.4.2 超弹性本构关系
2.5 本章小结
参考文献

第3章 弹性稳定性计算方法
3.1 牛顿拉普森法
3.2 弧长法
3.3 伪动力学法
3.4 傅里叶谱方法
3.5 算例
3.5.1 膜基系统的整体失稳
3.5.2 膜基系统的局部化失稳
3.6 本章小结
参考文献

第4章 无限大硬膜一软基系统
4.1 平面应变失稳分析
4.2 薄膜的局部化失稳
4.2.1 弹塑性薄膜
4.2.2 超弹性薄膜
4.3 三维失稳分析
4.3.1 实验观察
4.3.2 理论模型
4.3.3 失稳模式
4.3.4 能量分析
4.3.5 表面曲率效应
4.4.含表面微纳米结构薄膜的失稳
4.4.1 量纲分析
4.4.2 计算模型
4.4.3 结果与讨论
4.4.4 应用
4.5 花辦表面微观形貌的形成机理
4.5.1 实验方法
……

第5章 局部载荷作用下的薄膜失稳
第6章 夹层结构失稳分析
第7章 梁-基系统
第8章 非均匀基底上硬膜的失稳
第9章 非线性基底上的薄膜失稳
第10章 柱状核壳结构
第11章 基于失稳的表面形貌制备方法
第12章 表面折痕失稳
第13章 软膜的自发性失稳
第14章 外场作用下弹性软薄膜的失稳
第15章 电场作用下软材料的表面失稳
第16章 生物软组织的表面失稳
第17章 核壳结构的生长失稳分析
索引

《工程材料的断裂行为与寿命预测》 内容简介 本书系统深入地探讨了各类工程材料在实际服役条件下所展现出的复杂断裂行为、疲劳损伤演化机制及其在结构寿命预测中的应用。全书内容紧密围绕材料的微观结构特征与宏观力学性能之间的内在联系展开，旨在为材料工程师、结构设计人员以及科研工作者提供一套全面、严谨且具有实践指导意义的理论框架与分析方法。 第一部分：材料断裂的本构理论与表征 本书首先从断裂力学的基本原理出发，详细阐述了在线性弹性断裂力学（LEFM）框架下，裂纹尖端应力场和应变场的精确描述，重点分析了应力强度因子（$K$）的计算方法及其在评估结构抗断裂能力中的核心作用。随后，内容深入到弹塑性断裂力学（EPFM）领域，详尽介绍了J积分理论的物理意义、数学推导及其在处理裂纹扩展过程中的优势。塑性区尺寸的估计、裂纹尖端等效C积分的应用，以及小范围屈服假设的适用性边界被细致讨论。 对于高韧性材料，本书还专门辟出一章，聚焦于断裂韧性的表征，包括对拉伸-压缩试样（Tension-Compression specimens）和弯曲试样（Bend specimens）的试验标准（如ASTM E399, E1820）解读。在此基础上，引入了更为先进的能量释放率（Strain Energy Release Rate, $G$）概念，并讨论了其与J积分在小裂纹扩展过程中的等效性。 第二部分：疲劳损伤的微观机理与宏观演化 疲劳是工程结构失效的最主要原因之一。本书用大量篇幅剖析了材料的疲劳过程，将其分解为裂纹萌生、亚临界扩展和最终断裂三个阶段。 在裂纹萌生方面，本书着重分析了表面形貌对疲劳寿命的决定性影响。内容涵盖了循环塑性损伤模型，如Masing准则、Chaboche非线性随动硬化模型，以及Saint-Venant-Masing效应在低周疲劳（LCF）中的体现。对微观层面的分析，则深入探讨了滑移带的形成、微孔洞的成核与聚集，以及晶界在疲劳过程中对裂纹路径的控制作用。 在裂纹扩展阶段，本书详细阐述了Paris-Erdogan规律及其修正形式，强调了$Delta K$（应力强度因子范围）在控制裂纹扩展速率中的主导地位。针对不同载荷条件，如高应力幅下的“恒速扩展”和低应力幅下的“阈值效应”，提供了详细的实验数据拟合和模型构建方法。此外，环境因素对疲劳的影响，特别是应力腐蚀开裂（SCC）和氢致脆化（Hydrogen Embrittlement）的协同作用机制，也得到了充分的讨论，并提出了预测腐蚀疲劳寿命的耦合模型。 第三部分：先进材料的特殊失效模式 随着工程应用对材料性能要求的提高，本书对新型和复杂材料的失效特性进行了专门研究。 1. 复合材料与层合结构： 详细分析了纤维增强复合材料（FRP）在不同铺层角度下的刚度退化与损伤容限。重点讨论了基体开裂、纤维/基体脱粘以及孔隙对层间剪切强度（ILSS）的影响，并引入了基于内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）的界面断裂分析方法，用于模拟分层扩展过程。 2. 增材制造（AM）材料： 针对增材制造过程中特有的快速凝固、残余应力积累和致密度问题，分析了由未熔合区、微孔隙和晶粒组织变化导致的疲劳性能下降。本书提供了AM部件特有的疲劳裂纹萌生和扩展模型的建立指南。 3. 高熵合金与纳米结构材料： 探讨了高熵合金中复杂的相变动力学和应变梯度效应如何影响其断裂韧性。对于纳米结构材料，讨论了尺寸效应（Size Effect）在断裂过程中的表现，以及表面能和晶界扩散在小尺度变形中的主导作用。 第四部分：寿命预测与结构完整性评估 本书的最后部分致力于将理论模型转化为实际的工程预测工具。 内容涵盖了基于损伤容限（Damage Tolerance）的设计哲学，以及概率性寿命评估方法。详细介绍了时间-循环计数（Time-to-Cycle Counting）技术，如Rainflow 循环计数法，用于将随机载荷谱转化为等效疲劳损伤累积量。损伤累积模型，包括Miner线性累积准则的局限性及其改进模型（如非线性累积模型和损伤耦合模型），被清晰地阐述。 对于在役结构的完整性评估，本书提供了基于无损检测（NDT）技术获取的初始裂纹尺寸，结合可靠的断裂/疲劳模型，进行剩余寿命预测的流程图和案例分析。这包括安全评估中裂纹扩展速率的校准、安全系数的确定，以及寿命延长的策略制定。 全书案例丰富，数据详实，理论深度与工程应用紧密结合，旨在帮助读者掌握现代材料失效分析与预测的核心技术。

评分☆☆☆☆☆

当我在书架上看到《软材料表面失稳力学》这本书时，我被它所揭示的专业领域深深吸引。虽然我并非科班出身，但对科学的探索欲望一直很强烈。我一直在思考，为什么我们日常生活中的很多物品，比如手机屏幕的保护膜，或者是皮肤，在受到挤压或拉伸时，会产生各种各样的图案和纹理？这些看似随意的变形背后，是否隐藏着深刻的力学原理？这本书的名字听起来就解答了这些疑问。我希望能在这本书里找到关于软材料力学行为的清晰解释，特别是那些能够用通俗易懂的语言来描述的理论。我希望作者能够带领我走进一个全新的世界，让我理解为什么有些材料在特定条件下会变得不稳定，为什么表面会出现像波浪一样的褶皱，或者突然像拉面一样被拉长。我期待书中能够提供一些实用的分析方法，能够帮助我理解和预测软材料在不同应用场景下的表现，或许还能启发我在设计更具创新性的产品时，如何巧妙地利用这些失稳现象。

评分☆☆☆☆☆

这本《软材料表面失稳力学》的书名，一下子就勾起了我内心深处对那些“变化多端”材料的好奇。我常常在想，为什么有些东西看起来软软的，但稍微一用力，它就变了形状，甚至还会出现一些奇奇怪怪的纹路。特别是那些在生活中随处可见的软材料，比如我们穿的衣服，孩子玩的橡皮泥，还有医疗用的敷料，它们在受到外力时，表面到底发生了什么？这本书听起来就像一本揭秘软材料“情绪”变化的说明书。我非常希望书中能用很形象的方式，解释什么是“失稳”，以及它在软材料表面是如何表现出来的。我希望看到一些关于褶皱、拉伸、甚至断裂的有趣例子，并且知道这些现象发生的“原因”。如果这本书还能教我一些简单的方法，让我能够观察和理解这些软材料的变形，那简直太棒了。我期待它能让我对身边这些看似普通的材料，有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

对于这本书，《软材料表面失稳力学》，我抱有极大的好奇心，但同时也带着一丝专业的审慎。我是一名在工程领域工作多年的研究人员，我深知力学理论在理解和预测材料行为中的关键作用。我尤其关注那些具有高度非线性和复杂边界条件的材料系统，而软材料无疑是这类系统中的典型代表。我希望这本书能够深入探讨软材料失稳的内在机理，不仅仅停留在现象的描述，而是能够提供扎实的理论框架和数学模型。比如，书中是否会涉及如大变形理论、非线性有限元方法等先进的分析工具，来模拟和预测软材料在各种复杂载荷下的失稳行为？我尤其期待书中能够详细阐述不同失稳模式的形成条件和演化过程，例如褶皱、屈曲、撕裂等，以及这些模式与材料本构关系、几何形状、边界条件等因素之间的相互作用。此外，如果书中能提供一些关于实验验证的案例，或者与实际工程应用紧密结合的分析，那将极大地提升这本书的价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来就充满了知识的厚度，"软材料表面失稳力学"——光是这几个字，我就能想象到里面会涉及多少精妙的理论和复杂的计算。我一直对材料的形变和稳定性非常感兴趣，特别是那些我们生活中常见的，但又往往被我们忽略的软材料，比如橡胶、凝胶、生物组织等等。它们不像金属那样坚硬，却有着不可思议的柔韧性和适应性。而"失稳"这个词，更是点亮了我对这本书的期待。我知道，任何材料在受到外力作用时，都存在一个临界点，一旦超过这个点，材料的宏观形态就会发生剧烈的、甚至是灾难性的改变。这本书会不会深入探讨软材料在承受压力、拉伸、弯曲等过程中，其表面是如何从稳定状态走向失稳，又会以怎样的方式出现褶皱、断裂、或者其他奇特变形的呢？我非常期待书中能有丰富的图例和案例分析，能够生动地展示这些微观层面的力学行为，并且能够将理论知识与实际应用相结合，例如在设计更稳定的生物植入物、更耐用的柔性电子产品，或是更具弹性的服装等方面，提供有价值的指导。我想，这本书一定会是一次关于材料科学前沿的深度探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

《软材料表面失稳力学》这个书名，给我一种严谨而又充满挑战的感觉。我一直认为，理解事物的本质，需要深入其微观层面，而力学，正是揭示物质行为规律的基石。这本书聚焦于“软材料”的“表面失稳”，这说明它探讨的是材料在受力状态下，其表面的稳定性是如何被打破的。我猜想，书中会涉及很多关于材料的本构模型，比如非牛顿流体、粘弹性材料等等，以及在这些模型下，材料表面会经历怎样的力学演化。我特别好奇的是，这本书是否会深入探讨一些具体的失稳现象，例如在接触力学中，软材料表面的压痕效应，或者在生物力学中，细胞膜的褶皱形成。我希望书中能够提供一些能够指导实际应用的方法，比如如何设计更具稳定性的软材料器件，或者如何预测和控制材料在使用过程中的失效模式。这本书，听起来就像一把钥匙，能够打开我对软材料复杂力学行为的理解之门。