


本书系统地介绍了断裂力学的基本理论、试验方法和工程应用,深入探讨了裂纹行为的数学描述及其背后的物理机制。主要内容包括:材料断裂及分类、线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、材料的疲劳、新兴材料的断裂力学。本书从工程材料的断裂现象入手,针对各种实际断裂现象,探寻裂纹的萌生、扩展直至最后断裂的路径,借助现代测试手段和理论知识分析其原因,并给出了合理的改进措施。本书可帮助读者理解裂纹形成、扩展以及导致材料破坏的根本原因,从而为设计更安全、更可靠的工程结构提供理论支持和实践指导。
本书可供机械、冶金等行业的工程技术人员使用,也可供相关专业在校师生参考。
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前言
第1章 材料断裂及分类
1.1 断裂及其危害
1.2 断裂的分类及特征
1.2.1 断裂的类型
1.2.2 断口的宏观特征(金属断裂过程的观察)
1.2.3 断口的微观特征
1.3 理论断裂强度
1.4 实际断裂强度
1.4.1 Griffith(格里菲斯)理论
1.4.2 Orowan(奥罗万)的修正
1.4.3 Zener-Stroh(甄纳-斯特罗)位错塞积理论
1.4.4 Cottrell(柯垂耳)位错反应理论
1.4.5 Smith(史密斯)理论
1.4.6 材料的韧性断裂理论
1.5 材料性能与断裂的关系
1.5.1 影响材料断裂的因素
1.5.2 力学状态图(弗里德曼图)
第2章 线弹性断裂力学
2.1 概述
2.2 裂纹类型及扩展方式
2.2.1 基本型裂纹
2.2.2 复合型裂纹
2.3 应力场强度因子及断裂韧度KC
2.3.1 裂纹尖端应力-应变场
2.3.2 应力场强度因子
2.3.3 断裂韧度KⅠC和断裂K判据
2.3.4 裂纹尖端的塑性区
2.3.5 应力场强度因子修正
2.4 裂纹扩展能量释放率及断裂韧度GC
2.4.1 裂纹扩展力和裂纹扩展能量释放率
2.4.2 断裂韧度GC及断裂G判据
2.4.3 断裂韧度KC与GC的关系
2.4.4 复合型载荷作用下的线弹性断裂
2.5 影响断裂韧度的因素
2.5.1 KⅠC与其他力学性能的关系
2.5.2 外部因素
2.5.3 内部因素
第3章 弹塑性断裂力学
3.1 引言
3.2 J积分及断裂韧度JⅠC
3.2.1 J积分的定义
3.2.2 J积分的能量率表达式
3.2.3 断裂韧度JⅠC和断裂J判据
3.3 COD及断裂韧度δⅠC
3.3.1 COD的概念
3.3.2 线弹性条件下的COD
3.3.3 弹塑性条件下的COD
3.3.4 断裂韧度δC及断裂δ判据
3.4 断裂韧度的测定
3.4.1 断裂韧度KⅠC的测试
3.4.2 断裂韧度JⅠC的测试
3.4.3 断裂韧度δC的测试
3.4.4 阻力曲线(R曲线)
3.5 JC、δC、KC与GC的关系
3.5.1 JⅠC、KⅠC和GⅠC的关系
3.5.2 δC和其他断裂韧度间的关系
第4章 材料的疲劳
4.1 疲劳现象、分类及特征
4.1.1 疲劳现象及疲劳破坏
4.1.2 循环应力(交变载荷)
4.1.3 疲劳破坏的宏观形貌
4.1.4 疲劳的类别及特点
4.2 疲劳曲线及疲劳强度
4.2.1 疲劳试验及疲劳曲线(S-N)
4.2.2 疲劳强度(疲劳极限)
4.2.3 疲劳图
4.3 疲劳的断裂机制
4.3.1 疲劳过程中显微组织结构的变化
4.3.2 疲劳裂纹的萌生
4.3.3 疲劳裂纹的扩展
4.3.4 疲劳的过载损伤和累积损伤
4.3.5 疲劳缺口敏感度q
4.4 疲劳裂纹扩展速率
4.4.1 疲劳裂纹扩展速率(da/dN)的测定
4.4.2 疲劳裂纹扩展速率的一般规律
4.4.3 影响疲劳裂纹扩展速率的因素
4.4.4 疲劳寿命的估算及延寿技术
4.5 应变疲劳
4.5.1 应变疲劳及特点
4.5.2 应变疲劳ε-N曲线及曼森-柯芬方程
4.5.3 循环软化和循环硬化
4.6 冲击疲劳
4.6.1 冲击疲劳的特点
4.6.2 冲击疲劳的曲线及规律
4.7 热疲劳
4.8 高温疲劳
4.8.1 高温疲劳的概念
4.8.2 高温疲劳的一般规律
4.8.3 高温疲劳与蠕变交互作用
4.9 腐蚀疲劳
4.9.1 腐蚀疲劳现象及其特点
4.9.2 腐蚀疲劳裂纹的扩展
4.9.3 腐蚀疲劳的机制
4.9.4 防止腐蚀疲劳的措施
4.10 接触疲劳
4.10.1 接触疲劳现象与接触应力
4.10.2 接触疲劳破坏机理
4.10.3 接触疲劳试验方法
4.10.4 影响接触疲劳抗力的因素
4.11 疲劳短裂纹
第5章 新兴材料的断裂力学
5.1 陶瓷材料的断裂力学
5.1.1 概述
5.1.2 陶瓷材料的断裂
5.1.3 陶瓷材料的断裂韧度KⅠC
5.1.4 陶瓷断裂韧度的测定
5.1.5 影响陶瓷断裂韧度的因素
5.1.6 陶瓷疲劳发生的观点
5.1.7 陶瓷材料的静疲劳
5.1.8 陶瓷材料的循环疲劳
5.1.9 陶瓷材料疲劳寿命估算及影响因素
5.2 高分子材料的断裂力学
5.2.1 概述
5.2.2 高分子材料的变形与断裂
5.2.3 高分子材料的断裂韧度
5.2.4 高分子材料的疲劳
5.3 复合材料的断裂力学
5.3.1 概述
5.3.2 复合材料的损伤和断裂
5.3.3 复合材料的断裂韧度
5.3.4 复合材料的疲劳
5.3.5 复合材料疲劳特性及影响因素
5.3.6 复合材料疲劳寿命预测理论模型
5.3.7 提高疲劳破坏措施
5.4 3D打印材料的断裂力学
5.4.1 概述
5.4.2 3D打印材料的断裂
5.4.3 3D打印材料的疲劳
参考文献
封底
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