《材料力學性能》比較全面和系統地介紹了固體材料在外加載荷及環(huán)境因素作用下的變形破壞特點以及相應的力學性能指標表征方法和測試方法。
《材料力學性能》緒論中對一些描述力學狀態(tài)及行為的基本概念做了簡要介紹,然后分3篇詳細介紹了材料力學性能的有關知識。第1篇為材料力學性能的試驗評測,第1~8章。該篇內容主要圍繞材料力學性能的試驗測試方法展開,介紹了拉伸、壓縮、扭轉、彎曲、剪切等靜載試驗以及硬度試驗方法,動態(tài)力學分析、疲勞、沖擊等動載試驗以及摩擦磨損試驗方法,還有材料的缺口敏感性試驗、斷裂韌度試驗、疲勞裂紋擴展試驗以及環(huán)境溫度和介質影響下的試驗。這一部分旨在描述材料的各種力學行為,并測定相應的力學性能指標。第2篇為材料力學行為的機理分析,第9~11章。該篇內容主要圍繞材料變形破壞的規(guī)律和機理展開,介紹了材料的彈性變形、塑性變形以及斷裂和損傷。這一部分旨在解釋材料各種力學行為的特點和機制,并探討相應的影響因素,揭示材料力學性能的共性規(guī)律。第3篇為典型材料的力學性能特點,第12~13章。該篇內容主要分析了不同種類材料的力學性能特點,包括金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復合材料、巖土材料等。第3篇是前兩篇內容的綜合應用,并進一步補充說明了各種材料的一些個性規(guī)律。這種架構體現了從現象到本質、再到應用的工程科學思想。
《材料力學性能》著力強調宏觀規(guī)律與微細觀機理的結合,注重各種力學性能指標的測試方法和物理意義研究,對材料的變形和破壞規(guī)律進行了科學的分類和比較。
《材料力學性能》可作為材料科學與工程、工程力學、機械、采礦、化工等專業(yè)本科生的教材,也可作為相關專業(yè)研究生、教師、科研人員及工程技術人員的參考書。
人類的文明史,就是一部人類利用材料改造自然的歷史。人類從最早只能利用石塊、樹枝,發(fā)展到冶煉并使用銅、鐵、鋼等各種金屬材料,20世紀初又出現并開始使用塑料、橡膠等高分子材料。目前,人類已經可以制造并使用納米材料。綜觀歷史,充分研究并合理認識材料的性能,對于更為有效地利用已有材料以及開發(fā)新的材料都是大有裨益的。
材料力學性能是材料性能的一個重要方面,是對材料變形和破壞行為的表征。對材料力學性能的研究也是對材料所有性質的研究中較為透徹和成熟的。因為不管是石器時代還是青銅器時代,人類最初利用材料都是力學方面的應用。發(fā)展至今,材料力學方面的應用仍是最廣泛和最基礎的。不過,對材料的力學研究比對材料力學方面的應用要晚得多。最初,人們根據建筑和機械制造的要求去積累材料的宏觀力學性能,然后借此經驗去選材、設計,這是相當粗糙的,直至后來數學和物理學的發(fā)展,人類才開始定量研究材料的宏觀力學性能。如今,隨著物理學、化學的蓬勃發(fā)展,隨著材料科學、信息科學的日新月異,通過各種先進的檢測技術,人類對材料力學性能的研究也越來越深入,越來越完善。借助高性能計算機,人類可以迅速完成對某一復雜結構的力學計算,優(yōu)選出合理的方案。借助各種電子顯微鏡,人類可以了解材料力學行為的微細觀狀況,進而揭示材料力學性能的內在機理。
研究揭示材料變形破壞的力學行為特點和規(guī)律不僅是材料學和力學研究的重點,也是諸多相關工程實踐中的一個基本科學問題。材料的力學行為表征和控制是一個涉及材料學、力學、物理學、化學、冶金、機械、化工、測控、安全等諸多學科的交叉領域。各種工程技術的發(fā)展對材料的力學穩(wěn)定性和安全性提出了越來越高的要求,而現代測試技術以及材料加工技術的發(fā)展也為材料滿足這些要求提供了保障。隨著科技的發(fā)展,材料力學性能的研究也不斷深入,從而得以更加科學合理地控制材料的變形破壞過程。
材料力學性能作為相關專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,在培養(yǎng)相關領域的科研人員和工程技術人員方面發(fā)揮著重要的作用。了解和掌握材料的力學行為規(guī)律和性能特點,不僅是材料制備和加工的基礎,也是合理開展力學分析的基礎。隨著材料學的蓬勃發(fā)展,各種新材料層出不窮,既有材料的潛能也不斷得以提升。隨著力學的蓬勃發(fā)展,各種新理論不斷涌現,既有理論的局限性也不斷得以修正。編者在多年的教學過程和科研過程中積累了一些心得體會,深感這門課程涉及面極廣,不僅有許多經典的概念和方法需要認真學習掌握,也有不少新興的概念和方法值得了解和借鑒。盡管目前國內外有許多相關的教材,其中不乏經典傳世之作,也有一些新穎獨特的專著,這些都讓人受益匪淺。編者還是希望能將這十幾年的教學與科研體會整理出來,通過本書與大家交流,希望能對學習和了解材料的力學性能特點有所幫助。
在本書的編撰過程中,編者力求既能涵蓋相關的基本知識,又能體現一些最新知識。限于許多本科高校教學學時設置,為了便于學生自學,本書盡可能對各個知識點給出詳盡解釋說明,力圖做到淺顯易懂。