彈性與非彈性的測量和應(yīng)用

內(nèi)容概要

內(nèi)容提要
本書共分四篇，較全面
地闡述了彈性與非彈性測量
的理論、特征參數(shù)的檢測方
法及其主要應(yīng)用，其中包括
彈性與非彈性的表述方法，
特征參數(shù)間的相互關(guān)系，各
向同性和各向異性體（含復
合材料）彈性模量與耗損系
數(shù)測量方法的理論、檢測技
術(shù)及應(yīng)用，弛豫或松弛的特
征與檢測方法。所涉及的測
量方法有靜態(tài)加載法、共振
法、超聲波法等各類標準方
法及其他常用方法。
本書可供從事材料實驗
研究、質(zhì)量控制、工程設(shè)計
的廣大科技人員及大專院校
相關(guān)專業(yè)的師生使用。

作者簡介

李昕，男，吉林扶余人，教授級高級工程師。
1938年生于北京，1962年畢業(yè)于北京大學物理系，
在北京冶金研究所（現(xiàn)首鋼冶金研究院）長期從事
物理性能研究，是國內(nèi)動態(tài)彈性、熱膨脹等物理性
能實驗研究學科帶頭人；發(fā)表論文約50篇，主持制
定國家標準9項，專利1項，獲省部級獎7項，編著
了《金屬物理性能手冊》（兩主編之一）、《工程
材料測試手冊?物理卷》（篇主編）。兼任全國彈
性測試研討會常設(shè)組組長、北京金屬學會理化分會
副主任等職。
蔣瑞興，1957年畢業(yè)于南京無線電工業(yè)學
校，分配到電子工業(yè)部第10研究所工作，1978
年任工程師，1986年任高級工程師，1988年起
任分所所長?，F(xiàn)為中國電子學會高級會員，電
子機械工程分會委員。四十余年從事機械濾波
器的研制，曾先后獲得省部級以上科技成果獎
10項，發(fā)表論文10余篇，并從1960年起在國內(nèi)
首先涉足彈性合金物理電測法的研究，參與我
國多項檢測國家標準的制定。1989年獲四川省
自學成才一等獎，1992年被機械電子工業(yè)部授
予有突出貢獻的專家，同年成為享受政府特殊
津貼的專家。
陳洪蓀，男，浙江上虞人，西北有色金屬研究院
教授級高級工程師。1936年11月出生，1962年畢業(yè)于
北京大學物理系物理專業(yè)。曾任西北有色金屬研究院
材料物理研究所所長、中國有色金屬學會理化檢驗學
術(shù)委員會副主任委員。畢生從事金屬物理性能的檢測
及研究工作，主編《金屬材料物理性能手冊》；著作
有《金屬物理性能檢測讀本》、《金屬的彈性各向異
性》等；論文有“金屬材料物理性能檢測技術(shù)的現(xiàn)狀
及動向”、“金屬彈性模量的統(tǒng)計計算”等。
龔俊杰，男，湖南新化人。電子工業(yè)部第20研究
所高級工程師。1941年8月生，1964年畢業(yè)于西安交
通大學金屬材料專業(yè)。曾任電子工業(yè)部電子科學研究
院第二屆新材料專家組成員、中國電子學會金屬材料
及熱處理專業(yè)委員會委員、第三屆全國熱處理標準化
委員會委員、陜西省電子學會理事兼副秘書長。長期
從事電子工業(yè)合金材料的研究、開發(fā)與應(yīng)用，在彈性
合金研究方面有獨創(chuàng)成果，其中“有色金屬強度與硬
度換算表”、“鈹青銅的熱處理”、“鎳鈹鎂高彈性
合金的研究”、“高強度鋁合金輕架天線”等成果，
分別獲國家科技進步三等獎，電子工業(yè)部二、三等獎
和陜西省電子科技成果一等獎。發(fā)表論文20余篇，編
輯多本論文集。

書籍目錄

目錄
第1篇 彈性常數(shù)測量的理論與方法
1固體的彈性與彈性常數(shù)
1.1彈性與彈性變形的基本規(guī)律
1.2晶體的彈性系數(shù)與材料的彈性常數(shù)
1.3彈性的影響因素
1.3.1原子核外電子與晶格固有振動等結(jié)構(gòu)特征的影響
1.3.2晶體擇優(yōu)取向的影響
1.3.3變形速率的影響
1.3.4溫度的影響
1.3.5磁場或磁性轉(zhuǎn)變的影響
1.3.6相變的影響與超彈性
1.4彈性與其他物理性能間的關(guān)系
2靜態(tài)彈性常數(shù)的測量方法
2.1靜態(tài)楊氏模量測量方法
2.1.1靜載拉伸法
2.1.2懸臂梁法
2.1.3簡支梁法
2.2靜態(tài)切變模量測量方法
2.2.1適用范圍
2.2.2測量原理
2.2.3測量條件與要求
2.3靜態(tài)泊松比測量方法
2.3.1適用范圍
2.3.2測量原理
2.3.3測量條件與要求
3動態(tài)彈性常數(shù)的共振測量方法
3.1桿狀試樣楊氏模量測量方法
3.1.1彎曲共振法
3.1.2縱共振法
3.2桿狀試樣切變模量測量方法
3.2.1適用范圍
3.2.2測量原理
3.2.3測量條件與要求
3.2.4應(yīng)用與發(fā)展概況
3.3高阻尼材料彈性常數(shù)檢測方法
3.3.1適用范圍
3.3.2測量原理
3.3.3測量條件與要求
3.3.4應(yīng)用與發(fā)展概況；
3.4圓板彈性常數(shù)檢測方法
3.4.1適用范圍
3.4.2測量原理
3.4.3測量條件與要求
3.4.4應(yīng)用與發(fā)展概況
3.5小尺寸球體與單晶彈性常數(shù)檢測方法
3.5.1球形樣品彈性常數(shù)的測量
3.5.2單晶體彈性常數(shù)的測量
4動態(tài)彈性常數(shù)的波速測量方法
4.1固體中的聲波波速與彈性常數(shù)
4.1.1固體中的聲波
4.1.2無限介質(zhì)中的縱波與橫波波速
4.1.3細桿中的拉伸波與扭轉(zhuǎn)波波速
4.1.4桿中的彎曲波波速
4.2波速值的修正與基本參數(shù)間的關(guān)系
4.2.1尺寸因素的影響及其修正
4.2.2各類波速測量中基本參數(shù)間的關(guān)系
4.2.3波速與彈性常數(shù)間的關(guān)系
4.3波速簡易測量方法
4.3.1厚度計法
4.3.2瞬間接觸法
4.4常規(guī)試樣的精密測量方法
4.4.1脈沖回波法
4.4.2超聲干涉法
4.4.3相位比較法
4.5特殊試樣的波速測量方法
4.5.1單平面試樣與表面波波速測量
4.5.2小尺寸試樣的波速測量
4.5.3高阻尼材料的波速測量
5其他彈性測量方法與方法綜述
5.1其他彈性測量方法
5.1.1射線衍射技術(shù)的應(yīng)用
5.1.2激光技術(shù)的應(yīng)用
5.2彈性測量方法統(tǒng)計綜述
5.2.1測量方法標準化概況
5.2.2不同方法結(jié)果間的比較
5.2.3方法的應(yīng)用
參考文獻
第2篇 彈性的各向異性
1基本概念
1.1各向異性的概念及意義
1.2各向異性的本質(zhì)
1.2.1單晶材料
1.2.2多晶材料
1.2.3復合材料
1.3各向異性與不均勻性
2張量與群論基礎(chǔ)
2.1張量
2.2群論
3各向異性材料的彈性表征
3.1廣義胡克定律 剛度與柔度
3.2工程彈性常數(shù)
3.2.1工程彈性常數(shù)的定義
3.2.2工程彈性常數(shù)的取向分布
3.3彈性柔度與工程彈性常數(shù)的關(guān)系
3.3.1以工程彈性常數(shù)表示柔度系數(shù)
3.3.2以柔度系數(shù)表示工程彈性常數(shù)
4常見金屬材料的彈性各向異性特征
4.1正交異性
4.2橫向同性
4.3立方對稱
5多晶金屬彈性模量的統(tǒng)計計算
5.1按取向分布函數(shù)統(tǒng)計剛度系數(shù)
5.2按反極圖統(tǒng)計楊氏模量
6金屬織構(gòu)的彈性分析方法
6.1晶體彈性各向異性的圖像表示
6.1.1晶體的三維彈性各向異性極射赤面投影圖
6.1.2晶體諸晶面的二維彈性各向異性圖像
6.2六方金屬織構(gòu)的彈性分析
6.3立方金屬織構(gòu)的彈性分析
6.3.1定性分析
6.3.2定量分析
7復合材料的彈性各向異性分析
7.1復合材料層片的彈性各向異性
7.1.1主坐標系中的柔度與剛度
7.1.2非主坐標系中的柔度與剛度
7.2層合板的彈性各向異性
7.2.1層合板的彈性表征
7.2.2幾種典型層合板的彈性向向異性特征
8復合材料彈性的預測
8.1縱向楊氏模量E1
8.2縱橫向泊松比μ21
8.3橫向楊氏模量E2
8.3.1蔡韓公式
8.3.2植村山脅公式
8.4縱橫向切變模量G12
9各向異性介質(zhì)中的彈性波
9.1波動方程
9.2傳播張量及其特征值和特征矢量
9.3正交異性介質(zhì)中的彈性波
9.3.1沿2次軸方向傳播的彈性波
9.3.2在對稱面內(nèi)傳播的彈性波
9.4橫向同性介質(zhì)中的彈性波
9.4.1沿6次軸方向傳播的彈性波
9.4.2沿橫向傳播的彈性波
9.5立方對稱介質(zhì)中的彈性波
9.5.1沿4次軸方向傳播的彈性波
9.5.2沿3次軸方向傳播的彈性波
9.5.3沿2次軸方向傳播的彈性波
9.6各向同性介質(zhì)中的彈性波
參考文獻
第3篇 非彈性與振動阻尼的測量與應(yīng)用
1非彈性的基本概念及其表述
1.1非彈性與機械滯后
1.2各向異性與不均勻性
2張量與群論基礎(chǔ)
2.1張量
2.2群論
3各向異性材料的彈性表征
3.1廣義胡克定律 剛度與柔度
3.2工程彈性常數(shù)
3.2.1工程彈性常數(shù)的定義
3.2.2工程彈性常數(shù)的取向分布
3.3彈性柔度與工程彈性常數(shù)的關(guān)系
3.3.1以工程彈性常數(shù)表示柔度系數(shù)
3.3.2以柔度系數(shù)表示工程彈性常數(shù)
4常見金屬材料的彈性各向異性特征
4.1正交異性
4.2橫向同性
4.3立方對稱
5多晶金屬彈性模量的統(tǒng)計計算
5.1按取向分布函數(shù)統(tǒng)計剛度系數(shù)
5.2按反極圖統(tǒng)計楊氏模量
6金屬織構(gòu)的彈性分析方法
6.1晶體彈性各向異性的圖像表示
6.1.1晶體的三維彈性各向異性極射赤面投影圖
6.1.2晶體諸晶面的二維彈性各向異性圖像
6.2六方金屬織構(gòu)的彈性分析
6.3立方金屬織構(gòu)的彈性分析
6.3.1定性分析
6.3.2定量分析
7復合材料的彈性各向異性分析
7.1復合材料層片的彈性各向異性
7.1.1主坐標系中的柔度與剛度
2.1.3弛豫參量的自動測量
2.2扭擺內(nèi)耗與振動衰減測量法
2.2.1葛氏擺法
2.2.2倒擺法
2.2.3復合擺法
2.3振動阻尼與音頻內(nèi)耗測量法
2.3.1幅比法
2.3.2峰寬法
2.3.3衰減法
2.4聲衰系數(shù)與超聲衰減測量法
2.4.1適用范圍
2.4.2測量原理
2.4.3測量條件與要求
2.4.4就應(yīng)用發(fā)展概況
2.5高阻尼材料振動衰耗特性測量法
2.5.1適用范圍
2.5.2測量原理
2.5.3測量條件與要求
2.5.4應(yīng)用發(fā)展概況
2.6粘彈性材料性能工業(yè)檢測
2.6.1正弦力激勵法
2.6.2諧振試驗法
2.6.3自由衰減法
2.7內(nèi)耗絕對測量的有關(guān)問題
2.7.1支撐的影響
2.7.2空氣阻尼的影響
2.7.3測量方法與條件的選擇
3非彈性測量的應(yīng)用
3.1概述
3.2減振降噪技術(shù)中的應(yīng)用
3.2.1粘彈阻尼材料
3.2.2減振合金
3.3金屬固溶體濃度及沉淀析出的研究
3.4擴散參量的測定
參考文獻
第4篇 彈性松弛的測量與應(yīng)用
1彈性松弛概論
1.1松弛現(xiàn)象
1.2應(yīng)力松弛的物理本質(zhì)
1.3應(yīng)力松弛試驗名詞術(shù)語
1.4應(yīng)力松弛曲線與特性指標
2彈性松弛測量方法
2.1拉伸應(yīng)力松弛試驗法
2.1.1靜態(tài)拉伸法
2.1.2動態(tài)拉伸法
2.1.3國標法
2.2彎曲應(yīng)力松弛試驗法
2.2.1等彎矩環(huán)法
2.2.2兩端自由法
2.2.3兩端固定法
2.2.4門德爾貼筒法
2.2.5三點彎曲試驗法
2.3松弛試驗國內(nèi)外標準概述
2.3.1應(yīng)力狀態(tài)
2.3.2溫度控制精度
2.3.3試樣尺寸與形狀
2.3.4施加載荷的規(guī)定
3工程材料應(yīng)力松弛檢測方法
3.1開關(guān)簧片的應(yīng)力松弛檢測
3.2螺旋彈簧應(yīng)力松弛檢測
3.2.1螺旋彈簧應(yīng)力松弛試驗裝置
3.2.2螺旋彈簧應(yīng)力松弛的自動檢測裝置
3.3紡機搖架彈簧的松弛檢測
3.3.1搖架彈簧的繞制
3.3.2松弛試驗
3.3.365鋼的松弛曲線及關(guān)系式
3.4預應(yīng)力鋼材的松弛檢測
4常用合金材料的應(yīng)力松弛特性
4.1合金材料的應(yīng)力松弛特性與產(chǎn)品可靠性的關(guān)系
4.2形變強化彈簧鋼的應(yīng)力松弛性能
4.3鈹青銅的應(yīng)力松弛特性
4.4形變強化銅合金的應(yīng)力松弛特性
4.5提高合金材料松弛穩(wěn)定性的途徑
4.5.1提高合金鋼材松弛穩(wěn)定性的途徑
4.5.2提高彈性元件松弛穩(wěn)定性的途徑
4.5.3提高鈹青銅松弛性能的新方法
參考文獻
附錄A 測量不確定度應(yīng)用基礎(chǔ)
1經(jīng)典的測量誤差概念
1.1測量值與正態(tài)分布
1.1.1測量及其分類
1.1.2等精度單水平測量值的分布
1.1.3置信水平與誤差限
1.2經(jīng)典的測量誤差與相關(guān)術(shù)語
1.2.1測量誤差
1.2.1.1絕對誤差與相對誤差
1.2.1.2偶然誤差與系統(tǒng)誤差
1.2.2測量精密度、準確度與測試方法重復性、再現(xiàn)性
2有限次測量的樣本偏差及其分布
2.1樣本標準差
2.2樣本偏差的分布與x2檢驗
2.2.1有限次測量中樣本偏差的分布
2.2.2x2分布表的應(yīng)用
2.2.2.1總體標準差置信上限的估算
2.2.2.2x2檢驗
3測量不確定度及其表征
3.1經(jīng)典誤差概念中的問題與不確定度
3.2不確定度及其表征
4不確定度的估算
4.1相關(guān)量測量不確定度的估算
4.2間接測量值測量不確定度的估算
4.3合成不確定度的估算
5置信因子的確定與總不確定度估算
5.1t分布及其應(yīng)用
5.2置信因子與總不確定度估算法
參考文獻
附錄B 化學元素常見物理性能表

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