《材料力学性能》比较全面和系统地介绍了固体材料在外加载荷及环境因素作用下的变形破坏特点以及相应的力学性能指标表征方法和测试方法。
《材料力学性能》绪论中对一些描述力学状态及行为的基本概念做了简要介绍,然后分3篇详细介绍了材料力学性能的有关知识。第1篇为材料力学性能的试验评测,第1~8章。该篇内容主要围绕材料力学性能的试验测试方法展开,介绍了拉伸、压缩、扭转、弯曲、剪切等静载试验以及硬度试验方法,动态力学分析、疲劳、冲击等动载试验以及摩擦磨损试验方法,还有材料的缺口敏感性试验、断裂韧度试验、疲劳裂纹扩展试验以及环境温度和介质影响下的试验。这一部分旨在描述材料的各种力学行为,并测定相应的力学性能指标。第2篇为材料力学行为的机理分析,第9~11章。该篇内容主要围绕材料变形破坏的规律和机理展开,介绍了材料的弹性变形、塑性变形以及断裂和损伤。这一部分旨在解释材料各种力学行为的特点和机制,并探讨相应的影响因素,揭示材料力学性能的共性规律。第3篇为典型材料的力学性能特点,第12~13章。该篇内容主要分析了不同种类材料的力学性能特点,包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、岩土材料等。第3篇是前两篇内容的综合应用,并进一步补充说明了各种材料的一些个性规律。这种架构体现了从现象到本质、再到应用的工程科学思想。
《材料力学性能》着力强调宏观规律与微细观机理的结合,注重各种力学性能指标的测试方法和物理意义研究,对材料的变形和破坏规律进行了科学的分类和比较。
《材料力学性能》可作为材料科学与工程、工程力学、机械、采矿、化工等专业本科生的教材,也可作为相关专业研究生、教师、科研人员及工程技术人员的参考书。
人类的文明史,就是一部人类利用材料改造自然的历史。人类从最早只能利用石块、树枝,发展到冶炼并使用铜、铁、钢等各种金属材料,20世纪初又出现并开始使用塑料、橡胶等高分子材料。目前,人类已经可以制造并使用纳米材料。综观历史,充分研究并合理认识材料的性能,对于更为有效地利用已有材料以及开发新的材料都是大有裨益的。
材料力学性能是材料性能的一个重要方面,是对材料变形和破坏行为的表征。对材料力学性能的研究也是对材料所有性质的研究中较为透彻和成熟的。因为不管是石器时代还是青铜器时代,人类最初利用材料都是力学方面的应用。发展至今,材料力学方面的应用仍是最广泛和最基础的。不过,对材料的力学研究比对材料力学方面的应用要晚得多。最初,人们根据建筑和机械制造的要求去积累材料的宏观力学性能,然后借此经验去选材、设计,这是相当粗糙的,直至后来数学和物理学的发展,人类才开始定量研究材料的宏观力学性能。如今,随着物理学、化学的蓬勃发展,随着材料科学、信息科学的日新月异,通过各种先进的检测技术,人类对材料力学性能的研究也越来越深入,越来越完善。借助高性能计算机,人类可以迅速完成对某一复杂结构的力学计算,优选出合理的方案。借助各种电子显微镜,人类可以了解材料力学行为的微细观状况,进而揭示材料力学性能的内在机理。
研究揭示材料变形破坏的力学行为特点和规律不仅是材料学和力学研究的重点,也是诸多相关工程实践中的一个基本科学问题。材料的力学行为表征和控制是一个涉及材料学、力学、物理学、化学、冶金、机械、化工、测控、安全等诸多学科的交叉领域。各种工程技术的发展对材料的力学稳定性和安全性提出了越来越高的要求,而现代测试技术以及材料加工技术的发展也为材料满足这些要求提供了保障。随着科技的发展,材料力学性能的研究也不断深入,从而得以更加科学合理地控制材料的变形破坏过程。
材料力学性能作为相关专业的一门专业基础课,在培养相关领域的科研人员和工程技术人员方面发挥着重要的作用。了解和掌握材料的力学行为规律和性能特点,不仅是材料制备和加工的基础,也是合理开展力学分析的基础。随着材料学的蓬勃发展,各种新材料层出不穷,既有材料的潜能也不断得以提升。随着力学的蓬勃发展,各种新理论不断涌现,既有理论的局限性也不断得以修正。编者在多年的教学过程和科研过程中积累了一些心得体会,深感这门课程涉及面极广,不仅有许多经典的概念和方法需要认真学习掌握,也有不少新兴的概念和方法值得了解和借鉴。尽管目前国内外有许多相关的教材,其中不乏经典传世之作,也有一些新颖独特的专著,这些都让人受益匪浅。编者还是希望能将这十几年的教学与科研体会整理出来,通过本书与大家交流,希望能对学习和了解材料的力学性能特点有所帮助。
在本书的编撰过程中,编者力求既能涵盖相关的基本知识,又能体现一些最新知识。限于许多本科高校教学学时设置,为了便于学生自学,本书尽可能对各个知识点给出详尽解释说明,力图做到浅显易懂。