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| 編輯推薦： |
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本书拟作为建设以电子信息为特色的材料学科用系列教材之一。根据“关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见”——推进高水平教材编写使用中的细则，做好马克思主义理论研究和建设工程重点教材统一使用工作，推动教材体系向教学体系转化。本教材符合新时代教学改革的发展趋势。此外，在内容上，不仅形成了面向各类材料研究的材料固体力学的基础理论，还以电子信息材料中的力学问题、力学中的电子信息为主线贯穿全书，并结合了21世纪薄膜电子材料、电子元器件的前沿发展设立了薄膜力学和元器件力学章节，这在国内外所有教材体系中均为首创，将新时代对电子材料的基础理论部分很自然地融入到本教材中，具有一定的时代性和前沿性。
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| 內容簡介： |
本教材将分为上、下两册共10章，上册1-5章是材料固体力学基础部分，下册6-10章是结合电子材料应用的力学理论提高部分。本教材将从下面两个方面开展：
第一部分主要介绍材料固体力学基础，首先阐述材料的基础力学性能，包括弹性和塑性的基本预备知识；然后依次阐述应变理论、应力理论和弹性本构关系，这是弹性力学的关键理论知识，适用于所有连续、完全弹性、均匀、各向同性且位移和形变是微小的固体介质之中。继而，分别从宏观破裂力学和微观破裂力学的角度阐述断裂力学基础知识。
第二部分主要介绍各类载荷作用下的材料固体力学理论，结合电子信息材料的制备过程和服役条件，阐述热应力、电场作用下的材料力学行为。继而针对金属材料中的非弹性变形展开介绍。在此基础上，综合前面的弹塑性力学理论，对薄膜力学和元器件力学进行分析阐述。
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| 關於作者： |
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杨丽，西安电子科技大学领军教授，长江学者、国防卓青，主持国家自然科学重大项目课题、面上（3项）、青年，装发预研基金重点、国防技术基础等项目。研究成果出版专著《热障涂层破坏理论与评价技术》（排名2，科学出版社）、“The Macro- and Micromechanical Properties”（排名2，The CRC Press），出版国家精品教材1部、国家精品课程实验配套教材1部；在包括固体力学和材料领域国际顶尖期刊J Mech Phys Solids，Int J Solids Struct，Mech Mater，Corrosion Sci等在内的期刊上发表论文91篇；以第一完成人制定国军标1套（含11个标准）；授权美国美国发明专利1项，国家发明专利36项。获湖南省自然科学一等奖（排名1，2020年）、湖南省青年科技奖（2016年）、国防科学技术发明二等奖（排名3，2017年）、湖南省自然科学一等奖（排名3，2014年）、湖南省教学成果一等奖2项（排名2，2016年；排名3，2019年）等奖励。
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| 目錄：
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第1章绪论
1.1材料科学与工程
1.1.1材料及其研究意义
1.1.2材料科学与工程的内涵
1.1.3材料科学与工程的属性
1.2电子材料及其发展趋势
1.2.1电子材料的定义与分类
1.2.2电子材料在国民经济中的地位与发展现状
1.2.3电子材料的发展趋势
1.3电子材料对固体力学提出的需求与挑战
1.3.1电子材料对固体力学的需求
1.3.2电子材料对固体力学的挑战
1.4内容概述
第2章材料的基本力学性能
2.1材料的主要力学性能
2.1.1材料在拉伸时的力学性能
2.1.2材料在压缩时的力学性能
2.1.3材料在扭转时的力学性能
2.1.4材料在弯曲时的力学性能
2.2材料基本力学性能的测试
2.2.1材料拉伸性能的测试
2.2.2材料压缩性能的测试
2.2.3材料扭转性能的测试
2.2.4材料弯曲性能的测试
2.2.5材料剪切性能的测试
2.2.6材料基本力学性能测试方法的应用新进展
习题
第3章应变理论
3.1位移和应变
3.1.1张量的概念及求和约定
3.1.2位移的描述
3.1.3变形的描述
3.2应变张量的性质
3.2.1应变分量的坐标变换
3.2.2主应变
3.2.3应变张量的不变量
3.2.4应变主坐标系
3.2.5最大剪应变
3.2.6等倾线正应变
3.2.7八面体剪应变
3.2.8球形应变张量和应变偏量张量
3.3应变协调方程
3.4由应变求位移
3.4.1线积分法
3.4.2直接积分法
3.5柱面和球面坐标系中的几何方程
习题
第4章应力理论
4.1外力和应力
4.1.1外力的表示
4.1.2应力
4.1.3应力分量
4.2平衡微分方程和剪应力互等定律
4.3任意斜面上的应力和应力边界条件
4.4应力分量转换公式
4.5主应力和应力不变量
4.6球形应力张量和应力偏量张量
4.7最大剪应力和八面体剪应力
4.8应力状态和应力圆
4.9柱面坐标系和球面坐标系中的应力分量和平衡微分方程
4.9.1柱面坐标系
4.9.2球面坐标系
习题
第5章弹性本构关系
5.1广义胡克定律
5.1.1各向同性条件下的广义胡克定律
5.1.2各向异性弹性体的广义胡克定律
5.2应变能与应变余能
5.2.1弹性应变能
5.2.2线弹性情况
5.2.3应变余能
5.3虚功原理和最小势能原理
5.4李兹法和迦辽金法
5.5弹性力学问题的微分提法
5.6位移解法
5.7应力解法
5.8叠加原理
5.9平面问题及其求解
5.9.1平面问题的本构方程
5.9.2平衡微分方程和协调方程
5.9.3几何方程和边界条件
5.9.4位移解法
5.9.5应力解法
5.9.6应力函数解法
5.9.7其他计算公式
5.10用直角坐标解平面问题
5.10.1用多项式解平面问题
5.10.2用傅里叶级数解平面问题
5.11极坐标中的平面问题
5.11.1基本方程
5.11.2轴对称问题
5.11.3非轴对称问题
习题
第6章非弹性变形
6.1屈服条件
6.1.1简单拉伸的实验结果
6.1.2应力空间，π平面
6.1.3屈服条件，屈服曲面
6.2两个常用的屈服准则
6.2.1特雷斯卡屈服准则
6.2.2米泽斯屈服准则
6.2.3屈服条件的实验验证
6.3弹塑性应力应变关系的特点及几种理想模型
6.4加卸载条件和加载曲面
6.4.1理想塑性材料的加载和卸载
6.4.2强化材料的加载条件以及加载和卸载准则
6.4.3几种简化加载曲面
6.5本构关系的增量理论
6.5.1德鲁克强化公设
6.5.2塑性位势理论和理想塑性材料的增量本构关系
6.5.3光滑加载面的塑性增量本构关系
6.6简单加载时的全量理论
6.6.1简单加载和单一曲线假定
6.6.2简单加载定理
6.7简单弹塑性问题
6.7.1梁的弹塑性弯曲问题
6.7.2杆件的弹塑性扭转
6.7.3旋转圆盘
6.7.4轴对称平面问题
6.7.5厚壁球壳
6.7.6例题
习题
第7章均质材料断裂力学
7.1传统强度理论和裂纹的分类
7.1.1传统强度理论的局限性
7.1.2裂纹的三种类型
7.2韦斯特加德应力函数
7.3Ⅰ型裂纹尖端附近的弹性应力场
7.3.1双向拉伸
7.3.2单向拉伸
7.4Ⅱ型裂纹和Ⅲ型裂纹尖端附近的弹性应力场
7.4.1Ⅱ型裂纹
7.4.2Ⅲ型裂纹
7.5应力强度因子及其解析求解
7.5.1应力强度因子
7.5.2普遍形式的复变函数法
7.5.3积分变换法
7.5.4求应力强度因子的叠加原理及常用应力强度因子资料
7.6应力强度因子的权函数求法
7.7求应力强度因子的数值法
7.7.1边界配位法
7.7.2有限单元法
7.8求应力强度因子的实验法
7.9小范围屈服下的塑性修正
7.9.1小范围屈服下裂纹尖端的塑性区
7.9.2有效屈服应力与塑性约束系数
7.9.3应力松弛对塑性区的影响
7.9.4应力强度因子KⅠ的塑性修正
7.9.5线弹性断裂力学的适应范围
7.10断裂判据和断裂韧性
7.10.1应力强度因子断裂准则
7.10.2裂纹扩展的能量准则
7.10.3断裂韧性和临界断裂应力
习题
第8章热应力
8.1变形体的热力学基础
8.2热弹性体的本构关系
8.3热弹性基本方程及其求解
8.4平面热应力问题
8.5板中的热应力
8.6热冲击和热冲击阻抗的估算
8.6.1临界应力理论
8.6.2热冲击阻抗统计理论
8.7耦合热弹性问题
习题
第9章薄膜的力学性能
9.1薄膜概述
9.2薄膜杨氏模量和应力应变关系
9.2.1薄膜的弹性模量
9.2.2薄膜的应力应变关系
9.3薄膜的残余应力
9.3.1残余应力的来源
9.3.2残余应力的测量
9.4薄膜的界面断裂韧性
9.4.1膜与基底界面间结合类型
9.4.2界面断裂韧性的测量方法
9.5铁电薄膜的断裂与极化
9.5.1铁电薄膜断裂的概念
9.5.2铁电薄膜断裂性能表征
9.5.3非等双轴失配应变下外延铁电薄膜的极化
9.5.4外延铁电薄膜中退极化对极化态的影响
9.6可延展性薄膜的屈曲
9.6.1可延展性薄膜的概念
9.6.2弹性基底上波浪状单晶硅带状物的制备
9.6.3可延展性薄膜的屈曲分析
9.6.4可延展性薄膜的应用
习题
第10章电介质材料固体力学
10.1介质的极化及连续介质力学理论
10.1.1介质的极化和各向同性介质
10.1.2各向异性介质
10.1.3基于极化能量密度得到电位移矢量与电场强度的关系
10.2电介质极化的对称性与独立介电常数
10.2.1晶体的介电常数
10.2.2七大晶系晶体的介电常数
10.3介电极化机制的简单理论模型
10.3.1电子位移极化
10.3.2离子位移极化
10.3.3固有电矩的转向极化
10.4电极化的非线性效应
10.4.1非线性介电张量
10.4.2折射率椭球
10.4.3电光效应
习题
第11章压电材料固体力学
11.1压电效应
11.1.1正压电效应
11.1.2逆压电效应
11.2压电常数与对称性
11.2.1晶体的对称性与电偶极矩分布
11.2.2α石英晶体的对称性与压电性
11.2.3钛酸钡晶体的对称性与压电性
11.2.420个晶体点群与压电陶瓷的压电常数矩阵
11.3压电晶体的切割
11.3.1切割符号的规定
11.3.2酒石酸钾钠晶体的切割
11.3.3α石英晶体的切割
11.4钛酸钡z切割晶片的压电方程
11.4.1压电方程的简单推导
11.4.2边界条件
11.4.3第二类压电方程组
11.4.4第三类压电方程组
11.4.5第四类压电方程组
11.5各类压电方程组的常数之间的关系
11.5.1各类压电方程组的常数之间的关系式
11.5.2二级压电效应
11.5.3夹持介电常数与自由介电常数
11.5.4短路弹性柔度常数sE11和开路弹性柔度常数sD11
11.6一般情况下的压电方程组
11.6.1一般情况下的压电方程组以及各常数之间的关系
11.6.2举例说明表11.6.1和表11.6.2中各类关系式
11.6.3钛酸钡晶体、铌酸锂晶体、压电陶瓷的第一类方程组
11.6.4几点注意
11.6.5压电方程组的热力学推导
11.7机电耦合系数
11.7.1薄长条片的机电耦合系数
11.7.2细长杆的机电耦合系数
11.7.3平面机电耦合系数
11.7.4厚度切变机电耦合系数
习题
第12章铁电体材料固体力学
12.1铁电体的连续介质力学理论
12.1.1热力学基本方程
12.1.2外界对铁电体所做的功
12.1.3铁电体的热力学关系
12.2铁电体的电致伸缩与压电效应
12.2.1铁电体的电致伸缩方程
12.2.2铁电体的压电方程
12.3铁电体的自由能与相变
12.3.1二级相变
12.3.2一级相变
12.3.3临界相变
12.4反铁电体的自由能与相变
12.4.1二级相变
12.4.2一级相变
12.4.3结果讨论
12.5动力学性质
12.6弥散相变
12.7热释电系数与电卡系数
习题
第13章电磁材料固体力学
13.1电磁场的麦克斯韦方程组
13.2电磁介质的物理方程
13.2.1电磁介质的物理描述
13.2.2磁介质磁化的物理描述
13.3运动介质的麦克斯韦方程组
13.4电磁场的边界条件
13.5电磁能量与坡印亭定理
13.6电磁场位函数
13.7磁性材料的分类
13.8铁磁材料的畴结构
13.9铁磁体的变形机制
13.9.1磁致伸缩的变形机制
13.9.2磁致形状记忆效应的机制
13.10基于内变量理论的各向异性唯象本构模型
13.10.1初始力磁耦合屈服面测量
13.10.2基本方程
13.10.3唯象本构理论框架
13.10.4各向同性力磁耦合屈服面
13.10.5各向异性力磁耦合屈服面
13.11磁学单位与量纲
习题
参考文献
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| 內容試閱：
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电子信息产业是彰显国家现代化、科技进步、经济水平、综合实力与核心竞争力的重要标志。它以前所未有的速度从国家新兴产业、支柱产业发展成为大国崛起乃至世界竞争的制高与抢占产业。以电子、光子及相互作用而实现信息产生、传输、存储、显示、探测及处理的电子材料，是各类电子元器件、电子系统与装备（即电子信息产业）的基础与先导，被列为国家信息化战略发展以及工程科技材料领域的核心基础。培养电子材料特色的高水平材料类应用型及研究型人才，是确保我国电子材料基础与先导能力、支撑电子信息产业崛起甚至世界领先的必然要求，也被国务院学位委员会办公室列为新材料类人才培养的急缺方向。
材料学科是于1957年提出，并逐渐形成以研究材料成分、结构、制备、性能与应用的新兴学科。它有三个重要特性： 一是“科学”和“工程”结合，既需要基础研究，又需要应用研究； 二是多学科交叉，需要和物理、化学、冶金学、计算科学（包括数学）等学科相互融合与交叉； 三是发展中的学科，材料的种类繁多、日新月异，其基础理论、关键技术甚至学科基础都不尽相同。我国材料科学起源于金属、陶瓷、高分子等结构材料，科学研究与产业技术相对成熟，材料类人才培养也形成了金属、陶瓷、高分子等三大特色体系，相应的教材也是围绕这三大体系所需的晶体结构、相图、加工、表征、服役等知识体系而建设。
利用电子运动效应及其受力、热、光、电、磁等载荷而发生性质改变的电子材料，表现出与金属、无机非、高分子显著不同的几大特性。一是显著依赖物理学科的基础理论与研究方法。电子材料不仅仅需要了解电子运动的电动力学、统计物理、量子力学等基础物理理论，电子装备、系统与元器件的微小化还高度依赖于电子相对论效应、原子层级的电子相互作用等，同时还需要发展电子、原子层级的实验表征方法。二是尤其需要微观结构与宏观性能关联的理论与方法。电子运动尤其是原子层级电子材料中电子的运动，微观上需要掌握只有几个原子层厚度的二维材料的刻画理论与表征方法，宏观上又往往体现在信息的存储、传输、转换等性能，现代电子材料的性能极其依赖微观设计与调控机理，迫切需要微观结构与宏观性能关联的理论与方法。三是电子材料要应用于电子元器件与系统，需要掌握数字电路、模拟电路、集成电路以及电子元器件等相关的原理、理论与方法。因此，现有从金属、无机非、高分子等研究需求出发的材料类教材体系，不能完全适应和满足电子材料的人才培养需求。
基于电子材料类人才培养的重要性、迫切性以及现有教材体系的不适应性，我们从电子材料类人才培养的化学、物理、材料科学、表征、计算以及器件知识需求出发，邀请了国内长期从事材料学科人才培养以及电子材料研究的教育工作者，编著了这套面向本科生的电子材料系列教材，包括《电子材料科学基础》《电子材料理论物理导论》《电子材料化学》《电子材料固体力学》《电子材料计算》《电子材料信息科学与技术导论》《电子材料表征技术》等，涵盖了电子材料的基础理论、设计制备、表征方法、服役行为及其器件与系统基础等各个方面，为电子材料类人才培养提供系统、完整的教材体系。同时，这套教材也凝练了电子材料的前沿创新成果，也可成为研究生、科研工作者以及产业界工程技术人才的参考用书，为推动电子材料领域人才培养、科学研究以及产业发展奠定坚实基础。
中国科学院院士、西安电子科技大学教授郝跃
2024年6月
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