包邮 材料力学行为 第二版-Marc Meyers、Krishan Chawla 著，张哲 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Marc Meyers，Krishan Chawl 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040463361

商品编码：11800933916

包装：平装-胶订

出版时间：2017-02-01

基本信息

书名：材料科学经典著作选译：材料力学行为(第二版)

：179.00元

作者：Marc Meyers、Krishan Chawla

出版社：高等教育出版社

出版日期：2017-02-01

ISBN：9787040463361

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书由美国加州大学圣地亚哥分校Marc André Meyers教授和阿拉巴马大学伯明翰分校Krishan Kumar Chawla教授所著，2009年由英国剑桥大学出版社出版第二版。
第二版书中系统地介绍了各种典型材料的力学行为，不仅涵盖了金属、陶瓷、聚合物及复合材料等传统材料，同时也介绍了*发展的生物材料和电子材料。从材料宏观力学行为和微观机制两条线索介绍了不同材料在各种条件下的变形、损伤与破坏行为及其机理，内容深入浅出、生动形象，是一本描述材料力学行为的经典著作，适合高年级本科生和研究生学习使用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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材料力学行为：探索物质在力的作用下的变形与响应 材料力学，这门研究物质在外力作用下产生变形、应力、应变乃至失效的科学，是工程技术领域中不可或缺的基石。从宏伟的桥梁到微小的电子元件，从翱翔的飞机到深入地下的石油钻井平台，无不依赖于对材料力学行为的深刻理解。本书旨在深入剖析材料在各种载荷条件下的响应机制，揭示其内在的物理规律，并为工程师和科学家提供一套严谨的分析工具，以应对复杂多样的工程挑战。 理解变形的本质：应力和应变 一切材料力学分析的起点，在于理解“应力”与“应变”这两个核心概念。应力，是材料内部抵抗外力作用的内力强度，它描述了单位面积上所承受的力。我们可以想象一根被拉伸的弹簧，施加的拉力在弹簧内部产生了向内的抵抗力，这就是应力。根据力的方向和作用方式，应力可以分为正应力（垂直于截面的力）和剪应力（平行于截面的力）。正应力又分为拉应力和压应力，分别代表材料被拉伸或压缩的趋势。 而应变，则是材料在应力作用下发生的几何形状的变化，它是相对的变形量。同样以弹簧为例，当施加拉力时，弹簧的长度会增加，这种长度的增加与原长度之比，就是拉应变。剪应变则描述了材料在剪切力作用下发生的角度变化。应力与应变之间存在着密切的关系，这种关系是材料力学研究的核心内容。 材料的弹性与塑性：可逆与不可逆的变形 材料在受力时的行为并非千篇一律，其中一个关键的区分在于其变形的可逆性。当外力移除后，如果材料能够完全恢复到其原始形状，这种变形就被称为“弹性变形”。在弹性变形范围内，应力与应变通常遵循一定的线性关系，最典型的便是胡克定律（Hooke's Law），它指出在弹性限度内，应力与应变成正比。弹性模量（Young's Modulus）便是描述材料抵抗拉伸或压缩变形能力的度量，弹性模量越大，材料越“硬”，越不易发生弹性变形。泊松比（Poisson's Ratio）则描述了材料在单向受力时，横向应变与纵向应变的比值。 然而，当外力超过一定阈值，即“弹性极限”时，材料的变形就变得不可逆，进入“塑性变形”阶段。此时，即使移除外力，材料也无法完全恢复原状，会留下永久性的形变。塑性变形是材料内部原子键的重排、位错的运动等微观机制共同作用的结果。屈服强度（Yield Strength）是衡量材料开始发生显著塑性变形的关键指标，它标志着材料从弹性行为向塑性行为的转变。理解材料的屈服强度对于防止结构失效至关重要，因为它意味着材料已经进入了一个新的、更易发生变形甚至破坏的阶段。 失效的边界：强度与断裂 工程设计的最终目标之一，是确保结构在预期的载荷下不会发生失效。材料的失效模式多种多样，但都与材料的“强度”密切相关。强度，是指材料抵抗失效的能力。除了屈服强度，我们还关注抗拉强度（Ultimate Tensile Strength），即材料在拉伸过程中能够承受的最大应力。超过抗拉强度后，材料的变形会急剧增大，最终导致断裂。 断裂，是材料在应力作用下发生宏观分离的最终失效形式。断裂力学（Fracture Mechanics）是材料力学的一个重要分支，它研究裂纹在材料中扩展并导致结构失效的过程。裂纹的存在会显著降低材料的承载能力，特别是在应力集中区域。断裂韧性（Fracture Toughness）是衡量材料抵抗裂纹扩展能力的关键参数，它决定了在存在裂纹的情况下，材料能够承受的最大应力。对于一些脆性材料，即使在低应力下也可能发生瞬时断裂，而对于韧性材料，则需要更大的裂纹或更高的应力才能导致断裂。 复杂应力状态下的行为：多轴应力与失效准则 在实际工程应用中，材料常常同时承受多个方向的应力，形成“多轴应力状态”。例如，一个受压的圆柱体，在径向和轴向上都承受着应力。在这种复杂的多轴应力状态下，材料的失效行为会比单轴应力状态更加复杂。为了预测材料在多轴应力下的失效，科学家们发展了各种“失效准则”（Failure Criteria）。 著名的失效准则包括冯·米塞斯（von Mises）准则和库仑-摩尔（Mohr-Coulomb）准则。冯·米塞斯准则主要适用于金属材料的塑性变形，它基于材料的偏应力张量来预测屈服。库仑-摩尔准则则更广泛地应用于岩石、混凝土等颗粒状材料，它结合了正应力和剪应力来描述材料的强度。这些失效准则为工程师在设计复杂结构时，评估材料在不同应力组合下的安全裕度提供了重要的理论依据。 疲劳与蠕变：时间的考验 除了瞬时载荷，材料还可能长期承受反复的应力或高温环境。在这种情况下，材料会表现出“疲劳”（Fatigue）和“蠕变”（Creep）等长期力学行为。 疲劳是指材料在反复变化的载荷作用下，即使应力低于其静态屈服强度，也会发生损伤累积并最终导致断裂的现象。许多工程结构，如飞机机翼、桥梁、汽车曲轴等，都面临着疲劳失效的风险。疲劳寿命（Fatigue Life）是衡量材料抵抗疲劳能力的重要指标，它通常通过S-N曲线（应力-寿命曲线）来表示。理解材料的疲劳机理，并采取适当的设计和维护措施，对于提高工程结构的可靠性和安全性至关重要。 蠕变是指材料在恒定应力作用下，随时间推移发生的缓慢而连续的塑性变形。这种现象在高温环境下尤为显著，例如燃气轮机叶片、核反应堆部件等。蠕变会导致结构尺寸发生缓慢变化，甚至在长时间后发生失效。蠕变行为的预测和控制，对于设计承受高温和长期载荷的工程结构至关重要。 断裂与韧性：理解材料的内在弱点 材料的断裂行为，特别是脆性断裂，是工程师必须高度关注的潜在风险。脆性断裂是指材料在应力较低且变形很小的情况下发生的突然断裂，其特征是断口表面通常较为平整。例如，玻璃、陶瓷等材料就表现出明显的脆性。而韧性材料则在断裂前会发生显著的塑性变形，断口通常粗糙且具有纤维状的外观。 断裂韧性是衡量材料抵抗裂纹扩展能力的关键参数。它决定了在存在裂纹的情况下，材料能够承受的最大应力。对于存在缺陷或裂纹的工程构件，即使整体应力远低于材料的屈服强度，也可能因为应力集中而导致裂纹快速扩展，最终发生断裂。断裂力学为我们提供了一套定量分析裂纹扩展风险的理论框架，有助于我们预测结构的剩余寿命，并制定合理的检测和维修策略。 加载速率和温度的影响：动态与环境因素 材料的力学行为并非静态不变，它们会受到加载速率和温度等动态因素的影响。 加载速率（Strain Rate）是指应变的变化速率。对于大多数材料而言，加载速率越快，材料的强度和屈服应力往往越高，而断裂时的伸长率可能较低。这是因为在高应变速率下，材料内部的塑性变形机制可能受到限制。在某些特殊情况下，例如冲击载荷，这种速率效应会更加明显。 温度也是影响材料力学行为的重要因素。在较低温度下，许多材料会表现出更强的脆性。随着温度升高，材料的塑性变形能力通常会增强，屈服强度和抗拉强度可能下降，而延性则会增加。然而，在高温下，蠕变现象会变得突出。理解材料在不同温度下的行为，对于选择合适的材料并进行安全设计至关重要，尤其是在极端温度环境下工作的设备，如航空航天器和高温炉。 材料选择与性能优化：工程实践的智慧 掌握了材料力学行为的基本原理，工程师们便能更明智地选择材料，并根据具体的应用需求对其性能进行优化。材料选择是一个权衡的过程，需要在强度、韧性、硬度、成本、重量、耐腐蚀性等多种因素之间找到最佳平衡。例如，在需要高强度和轻质的航空领域，铝合金、钛合金和碳纤维复合材料是常见的选择；而在需要高硬度和耐磨损的工具制造中，高碳钢和硬质合金则更为适用。 此外，通过热处理、合金化、表面改性等手段，可以显著改善材料的力学性能。例如，淬火和回火可以提高钢的强度和韧性；合金化可以改变金属的强度、硬度、耐腐蚀性等。理解这些材料加工和改性过程如何影响材料的微观结构，进而影响其宏观力学行为，是材料科学与工程领域的核心研究内容。 结语 材料力学行为的研究，是一门严谨而迷人的科学。它不仅揭示了物质在力的作用下所遵循的普遍规律，更直接指导着我们设计和建造各种各样的工程结构，保障着人类社会的进步与安全。本书将带领读者深入探索这一领域，从基础的概念到前沿的应用，为理解和应用材料力学行为提供坚实的理论基础和广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它的全面性和前瞻性。它不仅系统地梳理了材料力学行为的经典理论，还对一些新兴领域，如智能材料、生物材料以及纳米材料的力学行为进行了探讨。我特别关注书中关于智能材料力学行为的章节，这部分内容让我对材料在外部刺激下如何改变其力学性能有了全新的认识。例如，书中就详细介绍了形状记忆合金、压电材料以及磁致伸缩材料等智能材料，并分析了它们在力学、电学、磁学等方面的耦合行为。这对于未来新材料的设计和应用，具有极其重要的指导意义。这本书不仅是学习材料力学行为的必备参考，更是一扇通往未来材料科学研究的窗口。

评分☆☆☆☆☆

这本书的到来，就像为我打开了一扇通往材料世界深处的大门。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的老友，循循善诱地引导我探索材料的奥秘。我特别欣赏作者们在讲解复杂概念时所采用的类比和形象化手法，让那些原本高深的理论变得触手可及。例如，在解释塑性变形的机制时，书中用到了晶体滑移的微观模型，并将其与宏观材料的形变联系起来，这让我豁然开朗。同时，书中对于不同材料体系，如金属、陶瓷、聚合物以及复合材料，其力学行为的差异化分析，也为我提供了宝贵的比较视角。我尤其关注了书中关于材料疲劳和蠕变的章节，这些都是工程实践中至关重要的议题。作者们不仅详细阐述了这些现象的机理，还提供了多种预测和评估方法，并辅以大量的实验数据和图表，这让我在理论学习的同时，也能清晰地看到实验证据的支持。这本书的结构也非常合理，从基础概念到高级应用，循序渐进，逻辑严密。即使是一些我认为自己已经掌握的内容，通过这本书的重新梳理，也发现了一些之前忽略的细节，或者有了更深刻的理解。我敢说，这本书的价值远不止于它的价格，它是一笔宝贵的知识财富。

评分☆☆☆☆☆

我被这本书深深地吸引住了，特别是它在讲解材料的本构关系方面的详尽程度。书中对于不同材料模型，如线弹性、弹塑性、粘弹性以及粘塑性等，都进行了深入的阐述，并提供了相应的数学描述。作者们还非常注重理论与实验的结合，通过大量的实验数据和图表，来验证和说明这些模型。我特别喜欢关于高分子材料粘弹性的章节，这部分内容通常比较抽象，但书中通过引入松弛时间和蠕变模量等概念，并结合 Maxwell 模型和 Kelvin 模型等经典模型，让我对高分子材料随时间变化的力学行为有了更清晰的认识。书中还探讨了温度、加载速率等因素对高分子材料粘弹性行为的影响，这对于理解和设计高分子材料的应用至关重要。这本书为我提供了一个非常全面的框架，来理解和分析各种材料在不同条件下的力学响应。

评分☆☆☆☆☆

这本书的数学推导非常严谨，但又不会让人感到枯燥乏味。作者们在展示数学公式的同时，总是会给出清晰的物理解释和几何意义，这使得复杂的推导过程变得易于理解。我特别欣赏书中关于材料非线性力学行为的讨论。随着工程应用的不断深入，越来越多的材料需要考虑其非线性效应，例如大变形、大应变以及材料本身的非线性等。书中对这些非线性行为的数学模型进行了详细的介绍，并提供了相应的求解方法。例如，在分析金属塑性变形时，书中就详细讨论了非线性本构关系，以及如何使用有限元方法来求解非线性问题。这本书为我理解和处理复杂的工程问题，提供了强大的理论工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言非常专业，但又保持着一种令人愉悦的可读性。作者们在处理复杂的力学概念时，始终坚持从基本原理出发，循序渐进地引导读者。我特别欣赏书中关于材料疲劳寿命预测的章节。它不仅详细介绍了 S-N 曲线、Miner 累积损伤理论等经典方法，还引入了断裂力学在疲劳分析中的应用，以及一些先进的数值模拟方法。这使得我对材料在循环载荷下的寿命评估有了更系统和深入的理解。书中还提供了许多实际工程案例，展示了如何将这些理论应用于实际问题中，这对于我这样的工程师来说，具有非常高的参考价值。例如，在分析飞机结构疲劳寿命时，书中就给出了详细的计算流程和注意事项，让我能够更好地理解这些复杂的设计挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在攻读材料科学博士的学生，我一直在寻找一本能够深入且全面地涵盖材料力学行为的参考书。这本书真的超出了我的预期！它在材料的本构关系、应力-应变分析以及失效准则等基础理论方面，都进行了详尽而深刻的阐述。作者们在讲解这些内容时，不仅仅是给出公式，更是深入剖析了每个公式背后的物理意义和适用范围，这对于建立扎实的理论基础至关重要。我尤其赞赏书中关于应力张量和应变张量的介绍，它们不仅清晰地定义了这些关键概念，还通过几何解释和矩阵表示，帮助读者直观地理解。此外，书中对于材料在不同加载条件下的行为，如弹性、塑性、粘弹性以及断裂等，都进行了详尽的讨论，并且提供了丰富的案例分析。例如，在处理材料在高温下的蠕变问题时，书中不仅介绍了经典的蠕变模型，还讨论了不同微观机制对蠕变行为的影响，这对于理解材料在极端环境下的长期性能非常有帮助。这本书的参考文献也非常丰富，为我进一步深入研究提供了宝贵的线索。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的封面设计并不算特别吸引人，但当我翻开它之后，我就知道自己找到了一个宝藏。作者们以一种非常清晰和有条理的方式，将材料力学行为这个看似复杂的主题分解成一个个易于理解的部分。我特别喜欢书中关于材料各向异性力学行为的讲解，这对于理解很多高性能材料的性能至关重要。书中不仅解释了各向异性的来源，还提供了分析和预测各向异性材料力学性能的数学工具。例如，在讨论复合材料的力学性能时，书中就非常细致地分析了纤维取向、体积分数以及基体性质等因素如何影响材料的整体力学响应。另外，书中关于冲击载荷下材料行为的讨论，也给我留下了深刻的印象。这种动态的力学行为往往比静态行为更难理解，但书中通过理论模型和实验结果的结合，让我对材料在快速加载下的响应有了更清晰的认识。对于那些需要处理高速碰撞或冲击问题的工程师来说，这本书无疑是一份非常宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这不仅仅是一本关于材料力学行为的书，更是一本关于如何思考材料的入门指南。作者们在书中巧妙地将材料的微观结构、成分以及加工工艺与其宏观力学性能联系起来。我尤其喜欢书中关于材料失效分析的章节。它不仅列举了各种常见的失效模式，如断裂、疲劳、蠕变、磨损等，还深入探讨了这些失效模式的根本原因。书中还介绍了多种失效分析的方法和技术，如金相检验、扫描电镜观察、应力分析等，并提供了大量真实的失效案例。这些内容让我对如何诊断和预防材料失效有了更深刻的认识。特别是在处理一些疑难杂症的材料失效问题时，这本书提供的思路和方法，简直是解决了我的燃眉之急。

评分☆☆☆☆☆

这本书我真是爱不释手！刚拿到手的时候，就被它沉甸甸的分量和厚实的纸张吸引了。翻开第一页，就被那种严谨而又不失生动的语言风格征服了。作者们显然是将多年的教学和研究经验倾注其中，将抽象的力学概念用非常直观的方式呈现出来。我尤其喜欢其中关于材料断裂机制的讲解，各种裂纹的萌生、扩展和最终失效过程，配以清晰的插图和理论模型，让我对材料的脆弱与坚韧有了全新的认识。那些涉及到微观结构对宏观力学性能影响的章节，更是让我大开眼界。以前总觉得力学就是一堆公式推导，看完这本书才发现，原来每一个公式背后都有着丰富的物理意义和实验依据。作者们不仅在理论深度上做到了极致，在实际应用方面也毫不含糊。例如，关于复合材料力学行为的讨论，不仅解释了不同纤维和基体如何协同工作，还深入探讨了各种失效模式，这对于我正在进行的一些新材料开发项目来说，简直是及时雨。而且，书中大量的实例分析，都是来自真实世界的工程问题，这让学习过程充满了挑战性和成就感。即使是对于那些我之前觉得比较枯燥的章节，作者们也总能找到一个巧妙的角度，将它们变得引人入胜。我强烈推荐给所有对材料力学感兴趣的同行，这本书绝对是不可多得的经典之作！

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人印象深刻。它不仅覆盖了材料力学行为的经典理论，还引入了许多前沿的研究进展。我特别欣赏书中关于材料的宏观和微观力学行为的联系，这让我能够从更根本的层面理解材料的性能。例如，在解释金属的屈服准则时，书中不仅介绍了Mises准则等经典模型，还深入讨论了位错滑移和孪晶等微观机制在材料塑性变形中的作用。这种从微观到宏观的视角，让我能够更全面地理解材料的力学特性。此外，书中关于材料的疲劳寿命预测和断裂韧性评估的方法，也让我受益匪浅。这些内容在工程设计中具有极其重要的意义，而书中提供的详细计算方法和实例分析，能够帮助我更好地应用这些知识。我尤其喜欢书中关于裂纹扩展的章节，它详细介绍了各种断裂力学理论，并提供了计算断裂韧性的方法，这对于理解材料的可靠性至关重要。