工程材料 1 特性、应用与设计·导读版 第3版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

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1．工程材料及其性能1

1.1　引言2

1.2　材料选择实例4

A．价格及实用性15

2．材料价格及实用性17

2.1 引言18

2.2　材料价格相关数据18

2.3　材料的应用方式20

2.4　无处不在的材料21

2.5　指数增长及消费倍增时间23

2.6　资源供应24

2.7　展望26

2.8　结论27

B．弹性模量29

3．弹性模量31

3.1　引言32

3.2　应力的定义32

3.3　应变的定义35

3.4　胡克定律36

3.5　杨氏模量的测量37

3.6　杨氏模量相关数据38

4．原子键合43

4.1　引言44

4.2　一次键45

4.3　二次键48

4.4　物质的凝聚态51

4.5　原子间的作用力51

5．固体中的原子堆垛55

5.1 引言56

5.2　晶体中的原子堆垛56

5.3　密排结构和晶格能56

5.4　晶体学58

5.5　晶面指数60

5.6　晶向指数61

5.7　其他简单而重要的晶体结构62

5.8　聚合物中的原子堆积64

5.9　无机玻璃体中的原子堆垛65

5.10　固体的密度66

6．杨氏模量的物质基础73

6.1　引言74

6.2　晶体的模量74

6.3　橡胶和玻璃转变温度76

6.4　复合材料78

6.5　小结81

7．模量限制型设计实例研究85

7.1　实例1：望远镜镜面——包括材料选择以减小轮盘在其自身重力下的偏转86

7.2　实例2：材料选择以提供满足刚度要求而重量最小的横梁91

7.3　实例3：材料选择以使具有给定刚度的横梁成本最小化93

C．屈服强度、抗拉强度及延展性97

8．屈服强度、抗拉强度及延展性99

8.1 引言100

8.2　线性及非线性弹性：滞弹性性能100

8.3　非弹性（塑性）性能的负载延伸曲线101

8.4　塑性流变的真应力—应变曲线103

8.5　塑性力106

8.6　抗拉测试106

8.7　数据107

8.8　硬度测试108

8.9　本章所提到术语的修正及一些有用的关系式111

9．晶体中的位错和屈服现象119

9.2　理想晶体的强度120

9.1 引言120

9.3　晶体中的位错122

9.4　作用于位错上力128

9.5　位错的其他性质129

10．强化方法和多晶体的塑性131

10.1　引言132

10.2　强化机制132

10.3　固溶强化132

10.4　沉淀和弥散强化133

10.5　加工硬化135

10.6　位错屈服强度135

10.7　多晶体的屈服136

10.8　总结评述139

11．塑性流变的连续谱形141

11.1 引言142

11.2　屈服的开始和剪切屈服强度k142

11.3　硬度测试的分析144

11.4　塑性失稳：抗拉载荷下缩颈145

12．屈服限制型设计实例研究153

12.1 引言154

12.2　实例1：基于弹性设计的弹簧材料154

12.3　实例2：基于塑性设计的压力容器材料159

12.4　实例3：大应变塑性——金属轧制160

D．快速断裂、脆性断裂和韧性167

13．快速断裂和韧性169

13.2　快速断裂的能量判据170

13.1　引言170

13.3　Gc、Kc数据175

14．快速断裂的微观机制181

14.1　引言182

14.2　裂纹扩展机制1：延性撕裂182

14.3　裂纹扩展机制2：劈裂184

14.4　复合材料，包括木材186

14.5　避免脆性合金187

15．快速断裂实例研究191

15.1　引言192

15.2　实例1：氨贮罐的快速断裂192

15.3　实例2：静水压试验中有机玻璃压力窗的爆炸195

15.4　实例3：甲烷贮罐聚氨脂类泡沫护套的破裂198

15.5　实例4：木制阳台栏杆的坍塌202

16．脆性材料的随机断裂209

16.1 引言210

16.2　强度的统计法和韦伯分布212

16.3　实例研究：液态甲烷贮罐聚氨脂泡沫护套的破裂216

E．疲劳失效221

17．疲劳失效223

17.1　引言224

17.2　无裂纹构件的疲劳性能224

17.3　有裂纹构件的疲劳性能228

17.4　疲劳机制230

18．疲劳设计237

18.2　无裂纹构件的疲劳数据238

18.1　引言238

18.3　应力集中239

18.4　缺口敏感性系数240

18.5　焊缝的疲劳数据241

18.6　疲劳改善技术242

18.7　超过设计的疲劳循环244

18.8　根据疲劳裂纹检验压力容器246

19．疲劳失效中的实例研究251

19.1　引言252

19.2　实例研究1：无裂纹构件的高周疲劳——管状元件机械装置的失效252

19.3　实例研究2：无裂纹构件的低周疲劳——潜水吊耳的失效260

19.4　实例研究3：有裂纹构件的疲劳——Stretham发动机的安全性264

F．蠕变变形和断裂271

20．蠕变和蠕变断裂273

20.1　引言274

20.2　蠕变测试和蠕变曲线277

20.3　蠕变弛豫280

20.4　蠕变损伤和蠕变断裂282

20.5　抗蠕变材料283

21．扩散的动力学理论287

21.1　引言288

21.2　扩散和菲克定律289

21.3　关于扩散系数的数据293

21.4　扩散机制294

22．蠕变机制和抗蠕变材料299

22.1　引言300

22.2　蠕变机制：金属和陶瓷300

22.3　蠕变机制：聚合物307

22.4　选择抗蠕变材料309

23．涡轮叶片——蠕变限制型设计实例研究311

23.1　引言312

23.2　涡轮叶片所需性能313

23.3　镍基超合金314

23.4　工程开发——叶片冷却318

23.5　未来发展：金属和金属基复合材料319

23.6　未来发展：高温陶瓷321

23.7　成本有效性322

G．氧化和腐蚀325

24．材料的氧化327

24.1　引言328

24.2　氧化能328

24.3　氧化速率329

24.4　数据332

24.5　微观机制332

25．干式氧化实例研究337

25.1　引言338

25.2　实例研究1：制造不锈合金338

25.3　实例研究2：保护涡轮叶片339

25.4　连接操作：最终考虑343

26．材料的湿蚀345

26.2　湿蚀346

26.1　引言346

26.3　作为湿式氧化驱动力的电压差347

26.4　湿式氧化速率350

26.5　局部侵蚀350

27．湿蚀实例研究357

27.1　引言358

27.2　实例研究1：地下管道的保护358

27.3　实例研究2：用作轻质厂房屋顶的材料360

27.4　实施研究3：车辆排气系统363

H．摩擦、磨耗和磨损367

28．摩擦和磨损369

28.2　材料间的摩擦370

28.1　引言370

28.3　摩擦系数相关数据373

28.4　润滑374

28.5　材料的磨损375

28.6　表面及整体性能377

29．摩擦和磨损实例研究381

29.1　引言382

29.2　实例研究1：滑动轴承的设计382

29.3　实例研究2：用于滑雪橇滑脚的材料385

29.4　实例研究3：高摩擦性橡胶387

I．金属、陶瓷、聚合物和复合材料的设计391

30．材料设计393

30.1　引言394

30.2　设计方法论396

31．最终实例研究：汽车设计中的材料和能源考虑399

31.1　引言400

31.2　能源和汽车400

31.3　获得能源经济的途径400

31.4　汽车材料组成402

31.5　替代材料402

31.6　制造方法408

31.7　结论410

附录1　符号和公式411

附录2　参考文献419

索引421