結構與材料的疲勞 第2版 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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圖書標籤:

• 疲勞
• 結構疲勞
• 材料疲勞
• 疲勞壽命
• 疲勞強度
• 斷裂力學
• 材料力學
• 結構工程
• 損傷力學
• 可靠性工程

店鋪： 哈爾濱市學府書店圖書專營店

齣版社： 航空工業齣版社

ISBN：9787516504031

商品編碼：1294743507

ISBN:9787516504031
內容介紹

本書全麵係統地論述瞭工程結構與材料的疲勞的基本概念、理論基礎、分析方法、試驗技術和工程應用。分6個部分介紹瞭恒幅載荷下的疲勞與裂紋擴展、載荷譜與變幅載荷下的疲勞與裂紋擴展、疲勞試驗與分散性、特殊疲勞條件、連接接頭與結構的疲勞，以及縴維一金屬層闆的疲勞抗力。並給齣瞭習題和答案以及案例分析，對未來疲勞研究進行瞭展望。
本書可作為研究生教材，亦可作為本科生選修課教材，並可供航空航天、材料和機械等工程領域的科技人員參考。

目錄

第1章 結構與材料的疲勞——引言
1.1關於本書的內容
1.2關於本書的使用
1.3關於本書所附的光盤
參考文獻
第1部分 恒幅載荷下的疲勞
第2章 材料中的疲勞現象
2.1 引言
2.2疲勞壽命的不同階段
2.3裂紋起始
2.4裂紋擴展
2.5關於疲勞機製的更詳細論述
2.5.1材料的晶體學本質
2.5.2夾雜處的裂紋起始
2.5.3小裂紋、裂紋擴展阻滯、裂紋擴展門檻
2.5.4裂紋核的數量
2.5.5錶麵影響
2.5.6宏觀裂紋擴展與疲勞條紋
2.5.7環境影響
2.5.8循環拉伸和循環扭轉
2.6疲勞斷裂的特徵
2.6.1微觀特徵
2.6.2宏觀特徵
2.7本章要點
參考文獻
第2部分 載荷譜與變幅載荷下的疲勞
第3部分 疲勞試驗與分散性
第4部分 特殊疲勞條件
第5部分 連接接頭與結構的疲勞
第6部分 縴維—金屬屋闆的疲勞抗力

《結構與材料的疲勞：深入探索材料在循環載荷下的性能與設計考量》 圖書簡介 本書《結構與材料的疲勞：深入探索材料在循環載荷下的性能與設計考量》並非一本直接介紹“結構與材料的疲勞”這一特定書籍的書籍。相反，它是一部關於工程領域中至關重要的“材料疲勞”這一科學概念的獨立、詳盡的研究專著。本書旨在為工程師、研究人員、材料科學傢以及對結構可靠性有深入瞭解需求的各界人士，提供一個全麵、係統且富有洞察力的知識體係。我們將從宏觀的結構行為，逐步深入到微觀的材料機製，勾勒齣材料在反復應力作用下從萌生損傷到最終失效的完整生命周期，並在此基礎上，探討如何通過科學的設計和先進的材料選擇，顯著提升結構件的耐久性和安全性。 第一篇：疲勞現象的本質與宏觀錶徵 本篇將為讀者構建對疲勞現象的整體認知。我們將從工程實踐中常見的疲勞失效案例齣發，闡述疲勞並非單一事件，而是材料在經曆多次載荷循環後，逐漸纍積損傷，最終導緻災難性失效的過程。 第一章：疲勞失效的普遍性與工程意義 我們將迴顧曆史上及現代工程中具有裏程碑意義的疲勞失效事件，例如航空器的早期設計缺陷、橋梁結構的突然斷裂、以及鏇轉機械部件的早期損耗等。這些案例將生動地揭示疲勞問題對結構安全、經濟效益以及社會影響的深遠意義。 在此基礎上，我們將明確定義“疲勞”的概念，區分其與靜載荷失效、衝擊失效等其他失效模式的區彆。我們將強調疲勞失效的幾個關鍵特徵：低應力水平下的發生、材料性能的突然下降、以及缺乏明顯的宏觀塑性變形跡象。 工程設計中對疲勞的考量，不僅僅是滿足強度要求，更重要的是要預測並控製結構件在預期工作壽命內的可靠性，從而實現經濟高效且安全可靠的設計。 第二章：應力、應變與疲勞行為的基礎 本章將深入探討應力與應變在疲勞過程中的作用。我們將迴顧材料力學中的基本概念，包括彈性變形、塑性變形、以及應力-應變麯綫。 我們特彆關注在循環載荷作用下，材料內部産生的應力-應變關係，包括應力幅、應變幅、應力比（R值）以及平均應力等關鍵參數。我們將解釋這些參數如何直接影響材料的疲勞壽命。 通過詳細的圖錶和數據分析，我們將展示不同材料在不同應力-應變條件下的循環響應，例如循環硬化、循環軟化以及穩定循環行為。讀者將瞭解到，理解和量化這些循環行為是進行疲勞分析的基礎。 第三章：S-N麯綫（應力-壽命麯綫）的構建與應用 S-N麯綫是評估材料疲勞性能最基礎也是最重要的工具之一。本章將詳述S-N麯綫的實驗測定方法，包括鏇轉彎麯疲勞試驗、軸嚮拉-壓疲勞試驗等。 我們將詳細解析S-N麯綫的形狀特徵，包括高周疲勞區（HCF）、低周疲勞區（LCF）以及疲勞極限（或疲勞強度）的概念。對於不同材料體係（如金屬、聚閤物、陶瓷復閤材料）的S-N麯綫特點，我們將進行對比分析。 本書將強調S-N麯綫的統計學意義。疲勞壽命具有固有的離散性，因此S-N麯綫的繪製需要進行大量的試驗數據統計分析，以獲得可靠的設計準則。我們將介紹基於概率的疲勞壽命預測方法，以及如何利用S-N麯綫進行工程設計，例如確定結構件的許用應力或預期的壽命。 第四章：裂紋萌生與擴展的宏觀觀測 本章將著重於從宏觀層麵觀察疲勞失效過程中的關鍵階段——裂紋的萌生與擴展。我們將介紹使用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）等先進成像技術，對疲勞斷口的形態進行細緻觀察。 我們將分析典型的疲勞斷口特徵，包括“海灘紋”（beach marks）和“條痕”（striations）等，這些紋理清晰地記錄瞭裂紋在不同載荷周期下的進展過程。我們將解釋如何通過這些宏觀特徵來判斷材料的失效原因和大緻壽命。 本章還將初步介紹疲勞裂紋擴展的速率和行為，為後續深入探討微觀機製和斷裂力學奠定基礎。 第二篇：疲勞損傷的微觀機製與斷裂力學 本篇將進一步深入到材料的微觀世界，揭示疲勞損傷發生的根本原因，並引入先進的斷裂力學理論來定量分析裂紋的擴展。 第五章：微觀尺度下的疲勞損傷機製 我們將探討在原子、晶粒和亞晶層麵，應力集中如何導緻局部區域的塑性變形。我們將詳細闡述位錯的運動、增殖和交互作用在疲勞損傷纍積中的核心作用。 本章將重點介紹位錯纏結、空位産生、以及相界麵的滑移等微觀機製，它們是疲勞裂紋萌生的源頭。我們將結閤顯微組織學分析，展示不同材料在循環加載下的微觀損傷演變過程。 對於閤金材料，我們將分析相變、晶界滑移以及夾雜物等微觀結構特徵對疲勞性能的影響，並探討如何通過材料的微觀設計來提高抗疲勞能力。 第六章：疲勞裂紋萌生理論 本章將係統介紹疲勞裂紋萌生的各種理論模型。我們將從錶麵缺陷、微觀裂紋源（如夾雜物、滑移帶不協調滑移）等角度，闡述裂紋是如何在應力集中點處開始形成。 我們將分析錶麵光潔度、錶麵處理（如噴丸、滾壓）以及材料錶麵狀態對裂紋萌生速率的影響。 我們將介紹一些預測裂紋萌生壽命的模型，例如基於臨界應變準則、臨界能量準則等，並討論這些模型的局限性。 第七章：斷裂力學在疲勞裂紋擴展中的應用 本章將引入斷裂力學的基本原理，特彆是綫彈性斷裂力學（LEFM）。我們將闡述應力強度因子（K）的概念，以及它如何錶徵裂紋尖端的應力狀態。 我們將詳細介紹疲勞裂紋擴展的Paris定律，即裂紋擴展速率（da/dN）與應力強度因子幅（ΔK）之間的冪律關係。我們將解釋Paris定律的物理意義，以及其在預測疲勞壽命中的重要作用。 本書將討論影響裂紋擴展速率的關鍵因素，包括應力比（R）、載荷頻率、環境因素（如腐蝕疲勞）以及材料的微觀結構。我們將提供豐富的實驗數據和實例，來說明如何利用斷裂力學來定量分析和預測疲勞裂紋的擴展過程。 第八章：疲勞裂紋擴展的階段性特徵與斷裂韌性 我們將進一步細分疲勞裂紋的擴展過程，將其劃分為萌生期、穩定擴展期（Paris區）和加速擴展期。我們將分析每個階段的微觀機製和力學行為。 本章將引入斷裂韌性（KIC）的概念，並闡述它與疲勞裂紋擴展的相互關係。我們將分析當裂紋尺寸達到臨界值時，可能發生的瞬態斷裂（快斷）。 我們還將探討在低周疲勞（LCF）條件下，塑性變形對裂紋擴展的影響，並介紹塑性斷裂力學（PFM）的基本思想。 第三篇：影響疲勞性能的關鍵因素與設計策略 本篇將聚焦於工程實踐中影響材料疲勞性能的各種因素，並在此基礎上，提齣係統化的設計策略和失效分析方法。 第九章：材料性能對疲勞壽命的影響 我們將深入分析不同材料體係（如高強度鋼、鋁閤金、鈦閤金、鎂閤金、復閤材料、高分子材料）在疲勞載荷下的行為差異。我們將討論閤金元素、熱處理、顯微組織（晶粒度、相分布、第二相粒子）等因素如何影響材料的疲勞極限、疲勞強度和斷裂韌性。 對於非金屬材料，如聚閤物和復閤材料，我們將分析其獨特的疲勞機理，包括鏈斷裂、界麵脫粘、縴維斷裂等。 本書還將介紹疲勞性能的評估方法，如顯微硬度測試、無損檢測技術等。 第十章：載荷特性對疲勞行為的影 本章將詳細探討不同載荷類型（如拉-壓、彎麯、扭轉）對材料疲勞性能的影響。我們將分析加載模式對局部應力集中的影響，以及由此産生的疲勞損傷纍積差異。 我們將深入研究循環載荷的幅值、頻率、以及加載波形（如正弦波、方波、鋸齒波）對疲勞壽命的影響。例如，高頻率加載可能導緻熱纍積效應，從而影響疲勞壽命。 對於復雜載荷序列，如隨機載荷和變幅載荷，我們將介紹纍積損傷理論（如Miner綫性損傷法則）及其應用，並討論其局限性。 第十一章：環境因素對疲勞性能的影響 本章將重點關注環境對材料疲勞性能的影響，特彆是腐蝕疲勞。我們將詳細闡述電化學腐蝕、化學腐蝕、氧化等環境因素如何加速疲勞裂紋的萌生和擴展。 我們將分析不同材料在不同環境介質（如水、海水、酸、堿、高溫氣體）中的腐蝕疲勞行為。 本書將介紹緩解環境影響的措施，例如材料錶麵防護、塗層技術、以及環境控製等。 第十二章：結構設計與疲勞可靠性 本章將迴歸到工程設計的層麵，係統闡述如何通過閤理的結構設計來提高構件的抗疲勞性能。我們將重點討論以下方麵： 應力集中控製： 如何通過圓角過渡、避免尖角、優化截麵形狀等手段，降低應力集中係數，延緩裂紋萌生。 錶麵處理技術： 介紹噴丸、滾壓、錶麵熱處理等技術在提高錶麵殘餘應力、改善錶麵粗糙度方麵的作用。 材料選擇與優化： 基於對材料疲勞性能的深入理解，如何選擇最適閤特定工況的材料。 疲勞壽命預測與驗證： 如何結閤理論計算、數值模擬（如有限元分析）和實驗驗證，對結構件的疲勞壽命進行可靠預測。 失效分析與改進： 在結構件發生疲勞失效後，如何通過係統的失效分析，找齣失效原因，並提齣改進設計或工藝的建議。 第十三章：先進的疲勞評估技術與未來展望 本章將介紹一些當前和未來的先進疲勞評估技術，包括： 無損檢測（NDT）技術： 如超聲波檢測、渦流檢測、X射綫檢測、熒光滲透檢測等，在疲勞裂紋早期檢測中的應用。 數字圖像相關（DIC）技術： 在疲勞試驗中實時監測錶麵變形和裂紋擴展。 多尺度模擬與多物理場耦閤： 將微觀模擬與宏觀有限元分析相結閤，實現更精確的疲勞預測。 智能材料與自修復材料： 探討新型材料在提升疲勞壽命方麵的潛力。 最後，本書將展望疲勞研究的未來發展方嚮，包括對復雜載荷、復雜材料體係、極端環境條件下的疲勞行為的深入研究，以及如何構建更具魯棒性和可靠性的疲勞設計標準。 本書旨在為讀者提供一個紮實、全麵且具有前瞻性的疲勞知識體係。通過對理論、實驗、以及工程應用的深入探討，我們希望能夠幫助工程師更好地理解材料在循環載荷下的行為，做齣更安全、更可靠、更經濟的設計決策，從而為現代工程的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格非常嚴謹且具有邏輯性，讀起來雖然需要集中精力，但每一步推導都像是精心鋪設的階梯，引導讀者穩步攀登。我此前對疲勞斷口分析的理解比較碎片化，停留在簡單區分韌性區和脆性區。然而，書中對疲勞輝紋（Beach Marks）形成機理的深入探討，以及如何通過分析斷口形貌來反推載荷曆史和環境因素，簡直是一堂生動的法醫鑒定課。它詳細區分瞭不同加載模式（拉伸、壓縮、扭轉以及復閤加載）下裂紋擴展的特徵，並且提供瞭大量的實際案例分析，這些案例並非教科書式的簡化模型，而是包含復雜幾何形狀和邊界條件的真實問題。對於研究生來說，這本書無疑是準備高水平學術報告和進行工程項目研究的絕佳參考。它教會的不僅是“如何計算”，更是“為什麼這樣計算”，這種對基本原理的深刻把握，是任何軟件模擬都無法替代的。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的難度是毋庸置疑的，它不是那種可以輕鬆翻閱的“速成指南”。但正因為其深度和廣度，它纔顯得如此珍貴。我發現它在處理疲勞壽命預測模型時，展現齣瞭極大的包容性。它係統地迴顧瞭從早期基於經驗的模型到現代基於物理的損傷模型的發展脈絡。例如，它對比瞭綫性纍積模型和非綫性纍積模型的適用範圍，並詳細介紹瞭粘塑性本構模型在低周疲勞分析中的應用。對於結構工程師而言，如何選擇最適閤自己項目特點的疲勞評估方法至關重要，這本書正好提供瞭全麵的對比框架和選擇依據。它沒有簡單地推薦某一個“萬能”公式，而是強調瞭模型選擇的閤理性取決於材料狀態、載荷類型和所需的精度等級。這種審慎和客觀的態度，使得這本書的結論更具說服力和指導性。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己對材料科學的理解上升到瞭一個新的維度。它不像某些教科書那樣，把疲勞現象當成一個孤立的力學問題來處理。這本書的視角非常宏大，它將冶金學、錶麵工程學與結構力學緊密地結閤瞭起來。例如，書中詳盡地分析瞭殘餘應力、錶麵粗糙度以及環境腐蝕（如應力腐蝕疲勞）是如何顯著加速疲勞損傷的。我尤其對它闡述的“微觀裂紋萌生”那一章印象深刻，作者沒有迴避復雜的晶體學和微觀結構特徵，而是清晰地解釋瞭位錯運動和晶界滑移如何成為疲勞起始點。這種跨學科的整閤能力，使得這本書的深度遠超同類書籍。它甚至涉及到瞭先進復閤材料和增材製造金屬部件的疲勞特性，這些都是當前工業界麵臨的熱點和難點。閱讀過程中，我常常需要停下來，結閤自己實驗中觀察到的晶界斷裂形貌去印證書中的理論，收獲頗豐。對於結構設計人員來說，瞭解這些“幕後”的材料行為，纔能真正設計齣服役壽命可靠的部件。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是工程力學領域的瑰寶！我最近在研究復雜結構在長期載荷下的失效機製，手頭上的參考資料總是停留在基礎理論層麵，缺乏對實際應用中材料疲勞行為的深入剖析。這本《結構與材料的疲勞 第2版》恰如一場及時雨。它不僅僅羅列瞭傳統的S-N麯綫和Basquin關係，更深入探討瞭斷裂韌性在疲勞裂紋擴展分析中的應用，特彆是關於應力強度因子範圍對裂紋萌生和擴展速率的影響，闡述得非常透徹。作者的圖錶繪製極其精良，復雜的本構關係和多軸疲勞準則在圖示下變得異常直觀。對於像我這樣需要進行嚴謹的壽命預測和結構可靠性評估的工程師來說，書中關於隨機載荷下疲勞損傷纍積的Miner法則的修正版本以及基於能量法的疲勞評估方法，提供瞭極為寶貴的計算工具和理論支撐。我特彆欣賞它對高周疲勞和低周疲勞區域的銜接處理，不再是簡單的割裂，而是用統一的框架去理解材料在不同載荷幅值下的響應差異。這本書無疑是為那些不滿足於錶麵知識，渴望掌握疲勞分析核心技術的人士量身定做的深度學習資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值遠超其定價，特彆是對於從事航空航天、橋梁或壓力容器等高可靠性領域的設計師來說。我最欣賞的是它對於實驗技術和數值模擬的結閤所付齣的努力。書中清晰地介紹瞭各種疲勞測試方法，比如軸嚮拉壓測試、扭轉測試以及鏇轉彎麯測試的設備差異和數據解讀要點。更重要的是，它將有限元分析（FEA）的結果如何有效地橋接到實際的疲勞壽命預測中進行瞭細緻的闡述，特彆是如何處理邊界層效應和網格密度對局部應力奇異性的影響。它提醒讀者，數值模擬的結果必須經過疲勞準則的檢驗纔能投入使用。這種強調理論指導實踐、實踐反哺理論的閉環思考模式，是這本書最核心的魅力所在，讓我每一次重讀都有新的啓發和感悟。