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        極端力學(xué)條件下的材料

        2014-12-17 17:33:38彭金平
        關(guān)鍵詞:力學(xué)力學(xué)性能沖擊

        彭金平

        我們非常熟悉材料在常溫、靜載作用下的宏觀(guān)力學(xué)性能,但如果將材料置于極端的力學(xué)條件下,材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生哪些變化呢?本書(shū)從理論基礎(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用兩方面給出我們最詳細(xì)的答案。書(shū)中詳細(xì)綜述了不同材料(金屬、脆性材料、聚合物、含能材料等)在極端條件下力學(xué)性能的變化,描述了通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)從外部對(duì)材料施加諸如動(dòng)態(tài)壓縮、偏振沖擊等動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的極限載荷,討論了在這些極端條件下材料的力學(xué)響應(yīng)。

        全書(shū)共9章:1.介紹了極端自然條件,包括火山爆發(fā)、海嘯等,以及火山作用等對(duì)太陽(yáng)系造成的影響,另外,從爆炸物、沖擊波、應(yīng)變速率等方面介紹了動(dòng)力載荷的基本概念。2.提出了基本的分析框架,從載荷狀態(tài)開(kāi)始分析,包括屈服強(qiáng)度、彈性極限應(yīng)力、極限拉伸強(qiáng)度、殘余應(yīng)變;進(jìn)而對(duì)固體中的彈性波、沖擊載荷、材料在受到外界強(qiáng)度后的反應(yīng)、動(dòng)態(tài)壓縮后材料的應(yīng)力釋放以及多孔材料的壓縮試驗(yàn)等進(jìn)行了分析;還提及了數(shù)值模擬的相關(guān)內(nèi)容。3.綜述了給固體材料施加動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的極限載荷,運(yùn)用從彈性極限以及臨界閥值等材料特性,來(lái)獲取材料的響應(yīng);本章還詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)中使用的靜態(tài)高壓設(shè)備,并且搭建了研究施加中等應(yīng)變力的載荷以及沖擊和準(zhǔn)等熵的載荷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。4.本章主要介紹了監(jiān)測(cè)刺激響應(yīng)的方法;首先分析了需要測(cè)試的性能、實(shí)驗(yàn)的有效性等;然后介紹了不同的傳感器,用于跟蹤材料在動(dòng)態(tài)載荷下的狀態(tài);還涉及到用動(dòng)態(tài)X射線(xiàn)衍射的方法來(lái)獲取材料晶格的信息。5.這一章重點(diǎn)分析了FCC(面心立方),BCC(體心立方),HCP(密排六方)三種金屬材料在沖擊壓縮、拉伸斷裂等極端條件下的力學(xué)性能改變(力學(xué)強(qiáng)度、剪切應(yīng)力、狀態(tài)轉(zhuǎn)變、塑性形變等)。6.本章重點(diǎn)討論了脆性材料的結(jié)構(gòu),分析了其脆性斷裂、裂紋擴(kuò)展速度等;研究了玻璃和多晶陶瓷材料在沖擊載荷作用、動(dòng)態(tài)壓縮作用下的力學(xué)性能變化及材料相應(yīng)的刺激響應(yīng)。7.分析了聚合物的分類(lèi)和性能,討論了聚合物材料的高應(yīng)變率載荷下的特性;以聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等聚合物為例,討論了聚合物在外部施加動(dòng)態(tài)壓縮作用、偏振沖擊作用下的力學(xué)響應(yīng)。8.本章介紹了含能材料的分類(lèi)和響應(yīng)途徑,研究了含能材料在動(dòng)態(tài)壓縮作用下的力學(xué)響應(yīng);同時(shí),還涉及了引爆炸工程技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容。9.最后一章總結(jié)了宇宙中的凝聚物質(zhì)的結(jié)構(gòu),以及這些物質(zhì)在極端情況下(兆巴壓力和10000K溫度)的力學(xué)性能變化,還分析了材料在不同狀態(tài)的極限載荷下的力學(xué)響應(yīng);并且縱觀(guān)了整個(gè)宇宙的不同狀態(tài)的物質(zhì)(固體、液體、氣體、等離子體)在極限自然條件下的力學(xué)性能變化,分析了這些力學(xué)性能變化對(duì)小行星的影響。

        本書(shū)作者畢業(yè)于劍橋大學(xué),他用畢生的精力研究了材料在極限條件下的性能變化。作者是美國(guó)物理學(xué)會(huì)凝聚態(tài)物質(zhì)沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)組的前任主席,曾在曼徹斯特、劍橋、帝國(guó)理工等校任教。作者還是英國(guó)原子武器研究所(AWE)杰出的科學(xué)家之一。因此,作為凝聚態(tài)物質(zhì)研究領(lǐng)域的頂尖科學(xué)家的研究精華,該書(shū)值得收藏與閱讀。

        本書(shū)特別適合凝聚態(tài)物理、材料學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)者使用。對(duì)于研究金屬材料、高分子物理、高分子化學(xué)、含能材料、爆炸工程力學(xué)、材料力學(xué)性能、地球物理學(xué)等領(lǐng)域的專(zhuān)家和研究者來(lái)說(shuō),本書(shū)無(wú)疑可以作為極具參考價(jià)值的工具書(shū)閱讀。endprint

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