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相變應力波(精)

  • 作者：唐志平|責編:劉信力//趙穎
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030740595
  • 出版日期：2022/12/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：362
人民幣：RMB 198 元      售價：元
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內容大鋼
    本書是作者團隊在7個國家自然科學基金項目的連續資助下，歷經二十余年，系統開展了衝擊相變理論和實驗研究成果的基礎上，凝練總結而成，主要涉及應力波的新分支：相變應力波。由於相變能強烈改變材料的力學性質和應力波傳播特性，對於材料和工程結構的響應和破壞特性具有顯著影響，其機理和規律不同於傳統彈塑性波。相變對工業生產、加工、新材料合成、國防工程、武器效應，也具有很高的應用價值，因此，本書具有重要的參考價值。
    本書可作為動高壓物理、爆炸與衝擊領域科研人員的參考書，也可作為物理、力學、材料科學、地球物理等專業的高年級本科生和研究生的教學用書，以及作為大專院校土木、機械、材料、交通、地質、海洋和航空航天等工程學科和動態相關的教師及科研工作者的參考書。
作者介紹
唐志平|責編:劉信力//趙穎
目錄
序
前言
第1章  緒論
  1.1  固體中的應力波
  1.2  材料的衝擊相變
  1.3  衝擊相變本構模型
  1.4  相變應力波
  1.5  內容安排
第2章  應力波和相變熱力學基礎
  2.1  概述
  2.2  物質坐標和空間坐標
  2.3  一維應力控制方程
    2.3.1  微分型控制方程
    2.3.2  間斷面守恆方程
  2.4  一維應變控制方程
    2.4.1  一維應變下的應力–應變約定
    2.4.2  一維應變守恆方程
    2.4.3  間斷條件和衝擊絕熱線
  2.5  相、相變及其分類
  2.6  相變的熱力學關係
  2.7  高壓衝擊相變的R-H線
  2.8  相變速率方程
  2.9  附錄：熱力學勢函數
第3章  衝擊相變本構模型
  3.1  相變本構模型概述
  3.2  Hayes衝擊相變熱力學模型
    3.2.1  衝擊相變熱力學模型
    3.2.2  相變速率演化方程
    3.2.3  Hayes衝擊相變模型的討論
  3.3  考慮靜水壓和偏應力共同作用的相變臨界準則
    3.3.1  簡介
    3.3.2  「應力誘發」相變臨界準則
    3.3.3  「形變誘發」相變臨界準則
    3.3.4  逆相變臨界準則
  3.4  衝擊下「應力誘發」相變的三維本構模型
    3.4.1  N相系統中「應力誘發」相變的臨界準則
    3.4.2  「應力誘發」混合相變形過程的描述
    3.4.3  「應力誘發」相變的演化方程
    3.4.4  「應力誘發」相變本構的一維形式
  3.5  衝擊下「形變誘發」相變的三維本構模型
  3.6  一維簡化型唯象熱彈性衝擊相變模型
    3.6.1  典型一維熱彈性馬氏體相變的應力–應變曲線
    3.6.2  一維簡化熱彈性相變模型
第4章  一維半無限介質中相變波的傳播
  4.1  一維相變波概述
  4.2  一級熱彈性可逆相變介質中的相變波
    4.2.1  不同類型間斷面和基本作用
    4.2.2  半無限介質中一維可逆相變波的傳播
  4.3  弱間斷加卸載條件下一維相變波的傳播
    4.3.1  連續加卸載條件下的弱間斷相邊界

    4.3.2  高於相變完成應力的連續加卸載滯回條件下相變波的傳播
  4.4  不可逆相變材料中的相變波和梯度材料的形成
    4.4.1  強間斷加卸載條件下相變波傳播的解析解
    4.4.2  連續卸載條件下相變波傳播的數值方法
    4.4.3  連續卸載條件下梯度材料形成的分析
  4.5  二級相變材料中相變波的傳播
    4.5.1  二級相變波
    4.5.2  二級相變波傳播的一般規律
    4.5.3  外場作用下二級相變和一級相變的互相轉化
第5章  一維有限介質中相變波的傳播規律及其應用
  5.1  可逆相變材料中波在邊界的反射圖譜
    5.1.1  可逆相變材料中波在自由面的反射
    5.1.2  可逆相變材料中波在固定端的反射
  5.2  矩形脈衝載荷下可逆相變有限介質中相變波的傳播
    5.2.1  右端為自由面的有限介質中相變波的傳播
    5.2.2  右端為固定端的有限介質中宏觀相變波的傳播
  5.3  不可逆相變材料中波在界面的反射
    5.3.1  自由面的反射
    5.3.2  固定端的反射
  5.4  動載下不可逆相變波在有限桿中的傳播
    5.4.1  矩形脈衝載入下不可逆有限桿中相變波的傳播
    5.4.2  突載入荷連續卸載下不可逆有限桿中梯度材料的形成
  5.5  相變引起金屬靶板異常層裂的應力波分析
    5.5.1  傳統層裂和「相變層裂」
    5.5.2  純鐵DT2和FeMnNi合金層裂實驗結果簡介
    5.5.3  本構模型和簡化假定
    5.5.4  衝擊相變對純鐵異常層裂影響的應力波分析
    5.5.5  FeMnNi合金
  5.6  相變材料等厚對稱碰撞的層裂規律探索
    5.6.1  FeMnNi材料等厚對稱高速碰撞實驗
    5.6.2  FeMnNi合金等厚對稱碰撞的相變層裂規律探索
  5.7  脈衝載荷下半無限相變桿（板）的異常反向層裂現象
    5.7.1  彈塑性半無限長桿受脈衝載入下的應力波響應
    5.7.2  半無限相變桿（板）中的異常反向層裂
  5.8  有限桿中不可逆相變波傳播理論的應用
    5.8.1  相變Taylor桿實驗
    5.8.2  實驗結果與分析
第6章  溫度對相變波傳播的影響
  6.1  實驗裝置和瞬態測溫原理
    6.1.1  紅外測溫基本原理和裝置
    6.1.2  溫度標定和檢驗
  6.2  衝擊下NiTi合金溫度變化規律的實驗研究
    6.2.1  試樣和標定
    6.2.2  實驗結果和分析
  6.3  相變波和溫度界面的基本相互作用
    6.3.1  控制方程
    6.3.2  波系與溫度界面的基本作用
    6.3.3  波系與溫度界面作用的實驗測試
  6.4  相變波在溫度梯度桿中的傳播
    6.4.1  相變模型和基本方程

    6.4.2  具有單一固定溫度界面桿中相變波傳播的解析解
    6.4.3  溫度梯度材料中相變波傳播的數值方法
    6.4.4  溫度梯度遞增分佈時的SME桿中相變波的傳播
    6.4.5  SME桿溫度遞減分佈時入射彈性波的傳播和演化
  6.5  熱力耦合作用下相變波的傳播
    6.5.1  相變過程中的熱效應
    6.5.2  相變波區域溫度場的分佈
    6.5.3  考慮熱效應時相變波的傳播
第7章  一維薄壁管中拉（壓）扭複合應力下的耦合相變波理論
  7.1  引言
  7.2  基本方程
    7.2.1  守恆方程
    7.2.2  混合相區的增量型本構方程
  7.3  複合應力載入下混合相區的耦合相變波理論
  7.4  混合相區耦合快波和慢波應力路徑的分區特性
  7.5  薄壁管中耦合相變波的典型載入路徑和波形
    7.5.1  典型路徑1：突加扭轉剪應力至混合相區
    7.5.2  典型路徑2：預扭至混合相區再突加壓扭載荷
    7.5.3  典型路徑3：預扭至混合相區再突加拉扭載荷
  7.6  耦合相變衝擊波理論
    7.6.1  耦合相變衝擊波假設
    7.6.2  廣義雨貢鈕方程
    7.6.3  不同載入條件下的耦合相變衝擊波
  7.7  耦合相變衝擊波的數值模擬
    7.7.1  數值模擬理論
    7.7.2  材料參數和初始條件
    7.7.3  終態位於區域3的模擬結果
    7.7.4  模擬解和理論解的比較
第8章  耦合相變波的薄壁管實驗
  8.1  引言
  8.2  薄壁管壓扭複合載入實驗方法和原理
  8.3  率相關彈塑性薄壁管中的複合應力波
    8.3.1  鋼管中的典型實驗信號
    8.3.2  材料的幾種動態彈塑性本構模型
    8.3.3  模型預測和實驗波形的對比
  8.4  NiTi合金薄壁管中的複合應力相變波
    8.4.1  預扭–縱向衝擊實驗的設計和信號預測
    8.4.2  NiTi管壓扭複合衝擊載入實驗和初步結果
  8.5  拉扭複合載入技術
    8.5.1  實驗原理
    8.5.2  實驗裝置
  8.6  304不鏽鋼管的預扭衝擊拉伸實驗
    8.6.1  純衝擊拉伸實驗
    8.6.2  預扭衝擊拉伸實驗
  8.7  NiTi薄壁管中拉扭耦合相變波的實驗研究
    8.7.1  NiTi合金薄壁管的純衝擊拉伸實驗
    8.7.2  NiTi薄壁管的預扭–衝擊拉伸實驗
  8.8  NiTi合金薄壁管預扭衝擊拉伸的數值模擬
  8.9  小結
第9章  一維應變壓剪複合載入下的相變波理論

  9.1  基本方程
    9.1.1  守恆方程
    9.1.2  本構方程
  9.2  混合相的特徵波速解的理論推導
  9.3  典型的波系結構討論
    9.3.1  相變臨界條件
    9.3.2  相變臨界條件為橢圓
    9.3.3  相變臨界面交線為雙曲線
    9.3.4  拉壓不對稱係數為
  9.4  Escobar等的NiTi合金壓剪複合衝擊實驗
  9.5  實驗結果的進一步分析
  9.6  拉壓不對稱條件下反射波對剪切信號的影響
    9.6.1  分類
    9.6.2  類型一
    9.6.3  類型二
    9.6.4  類型三
    9.6.5  類型四
  9.7  綜合兩次實驗考慮α的範圍
第10章  壓剪複合衝擊下材料近界面的剪切失效及機制
  10.1  引言
  10.2  聚合物試件壓剪衝擊實驗以及剪切波衰減現象
    10.2.1  壓剪實驗構型及測量原理
    10.2.2  聚合物試件中的剪切波衰減現象
  10.3  回收試樣的顯微觀測和剪切失效物理機制的探討
    10.3.1  偏光顯微鏡原理簡介
    10.3.2  尼龍66的橫向失效細觀分析
    10.3.3  聚丙烯的橫向失效細觀分析
  10.4  理想彈塑性近似時的壓剪複合波的解析解
    10.4.1  簡介
    10.4.2  理論推導
  10.5  壓剪複合載入過程中剪切波衰減的力學機制
  10.6  討論
第11章  橫向衝擊下梁中相變彎曲波的傳播
  11.1  引言
  11.2  半無限長梁彈塑性彎曲波理論簡介
    11.2.1  基本假定和方程
    11.2.2  彈性彎曲波
    11.2.3  塑性彎曲波
  11.3  矩形截面偽彈性（PE）梁的彎矩–曲率相變模型
    11.3.1  PE材料相變本構模型的簡化
    11.3.2  PE梁彎曲變形假定
    11.3.3  PE梁截面內應力–應變分佈和相邊界的運動
    11.3.4  PE梁的彎矩–曲率關係
  11.4  有限元計算方法簡介
    11.4.1  幾何模型與載入條件
    11.4.2  后處理
  11.5  半無限梁中彈性彎曲波的傳播
    11.5.1  彌散特性
    11.5.2  彈性彎曲波是不斷發展的
    11.5.3  彈性彎曲波的波速

    11.5.4  彈性彎曲波隨載荷幅值的變化
  11.6  半無限梁中相變彎曲波的產生與傳播
    11.6.1  相變彎曲波的形成
    11.6.2  相變彎曲波的發展
    11.6.3  相變彎曲波隨載荷幅值的變化.
    11.6.4  材料進入2相彈性后的彎曲波的傳播
  11.7  有限長梁（懸臂樑）中相變彎曲波的傳播
    11.7.1  彈性彎曲波在固定端的反射
    11.7.2  端面反射與相變彎曲波的相互作用
    11.7.3  2相彈性的影響
  11.8  矩形脈衝作用下半無限長梁中相變彎曲波的卸載行為
    11.8.1  彈性階段卸載可能發生相變
    11.8.2  相變彎曲波的卸載過程
  11.9  矩形脈衝作用下懸臂樑中相變彎曲波受到的複雜作用
  11.10  偽彈性PE懸臂樑的橫向衝擊實驗裝置和測試方法
  11.11  打擊PE懸臂樑自由端的橫向衝擊實驗
    11.11.1  典型結果
    11.11.2  撞擊早期PE梁中應力波的傳播
    11.11.3  根部相變鉸的形成和梁的響應
  11.12  打擊PE梁1/3處時的典型實驗結果
    11.12.1  高速CCD記錄的梁的總體運動與變形
    11.12.2  早期相變彎曲波的傳播
    11.12.3  相變鉸的演化與梁的運動
  11.13  打擊PE梁1/3處實驗的數值模擬
    11.13.1  模擬實驗參數和材料模型
    11.13.2  早期相變彎曲波的形成和傳播
    11.13.3  梁擺動至最大撓度過程中相變鉸的發展和演化
參考文獻

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