《非均质材料电磁力学与功能设计》李永 ，宋健 著 国防工业出版社 2010-01-01

内容简介：

    《非均质材料电磁力学与功能设计》系统而全面地阐述了作者研究的非均质材料电磁力学新理论及其在现代工程中的功能设计，是非均质（梯度）材料电磁力学方面的一部学术专著。全书共8章，分上、下两篇。上篇（前4章）完整论述非均质（梯度）材料电磁力学的理论体系。包括学术思想、理论模型、求解方法；下篇（后4章）介绍非均质（梯度）材料电磁力学仿真方法、功能设计、实验方法及工程应用等，以非均质材料电磁设计为主线，重点围绕功能设计问题，阐述电磁理论在新材料及科学工程中的应用，并选取有代表性的若干个具体工程应用实例予以重点介绍。有关电磁力学和材料功能设计的研究是目前力学、宇航、控制及材料科学等学科的研究热点之一。《非均质材料电磁力学与功能设计》以作者近年来在这方面的系列化研究成果为主要内容，是具有较为完整理论体系和实验验证的非均质材料电磁力学方面的专著，可以为电磁力学问题的分析和评价提供基本理论和方法。
    《非均质材料电磁力学与功能设计》不仅理论方法先进，而且工程应用性强，适合于力学、宇航、车辆和机电等专业的科研、设计人员及工程技术人员阅读参考，并可兼作高等院校相关专业相关方向的教师、博士研究生、硕士研究生教学用书，也可作为力学、宇航、车辆、机电和其他相关专业本科生的学习参考书和工具书。

目录：

    非均质材料（非均质梯度材料）是1987年由日本科学家新野正之等首先提出的新概念和新思想，其两侧由不同性能的材料组成，以对付苛刻的使用环境；而中间部分的组成和结构又是连续变化的，使其内部界面消失，以减小和克服结合部位的性能不匹配因素。现今国际上通称这类材料为Frunctionally Graded Materials（FGM）。由于具有均质和复层材料所不具备的许多优点，故FGM已引起了国内外材料业和研究机构的极大兴趣和密切关注。近年来，世界上许多国家相继开展了对FGM的研究工作并取得了一定的进展。在光学领域，非均质梯度材料已经用于非线性光电子材料，通过把具有电光学、磁光学效果的材料加入到光学材料中的办法，可以使新的光学部件和光记忆材料的制造成为可能。动物的牙齿、骨头、关节等都是无机材料和有机材料的完美结合，重量轻、韧性好、硬度高。用非均质梯度材料制作的牙齿、关节等，可以较好地接近上述要求。现在，利用高性能的分离膜和催化剂，将构造比较简单的化合物合成化学工业原料的研究已经开始，研究中所使用膜、催化剂及反应容器，都可以用非均质梯度材料来制造。非均质梯度材料也非常适合制造电子元件，通过调整材料的组成，使其梯度化，压电系数和温度系数等性能可以得到最恰当的分配，漂移和噪声问题也可解决，使性能得到提高。更重要的是它将性能各异的材料按照设计的意愿在结构内部非均匀、连续地合成新型材料，将新材料的研制带人了材料设计的更高层次。由于高速飞行器要求材料具有高强度、耐热、耐腐蚀、耐氧化，又要求有良好的热传导和易加工性，过去解决的办法是在金属表面镀上陶瓷膜来满足这种性能要求，但镀膜时两种材料结合处存在严重的界面效应。而FGM是指沿着某一方向其物理、化学、生物等单一或复合性能发生连续或阶梯变化，以适应不同环境，实现某种特殊功能的先进材料。FGM这种非均匀材料一般由分别能承受极高温度的工程陶瓷和能承受机械载荷的金属复合而成，构成FGM组分的显微结构（陶瓷、金属、无机或有机物，纤维和显微气孔等）不仅是连续分布，而且是可以控制的。从宏观上看，各组分材料的体积含量在空间位置上是连续变化的，因此其复合材料的热物性参数是空间位置的函数，与传统的复合材料层合板相比，由于这类材料的力学和热学参数没有突变，可缓解应力集中并优化热应力分布。刘书田等提出了基于均匀化理论的FGM优化设计方法，其利用均匀化理论建立复合材料宏观性能与微结构表征量之间的关系，通过数学规划技术确定微结构表征量沿梯度方向的分布规律。结果表明：在.FGM设计与制备中，分层数量对材料功能（应力缓和）有较大影响，但存在一个使得这种影响饱和的数值。因此，FGM可适当分层，而不必选用很多层。