机械设计中的材料失效 分析、预测、预防PDF电子书下载

第一章 预防性失效分析在机械设计中的应用 1

1．1 引言 1

1．2 设计的定义 1

1．3 一种挑战 2

1．4 设计目标 3

1．5 结论 4

习题 5

第二章 机械失效的形式 6

2．1 失效形式的定义 6

习题 7

2．2 在实际中观察到的失效形式 8

2．3 机械失效形式的名词术语汇编 10

第三章 工程金属的强度和变形 18

3．1 引言 18

3．2 切应力作用时的应变反应 24

3．3 弹性变形 26

3．4 塑性变形 26

一、滑移 26

二、滑移所需要的临界剪切分应力 28

三、孪晶现象 33

四、晶界滑移和扩散性蠕变 35

五、多晶体中的晶界的作用 35

六、应变率的影响 36

3．5 断裂 36

3．6 位错理论引言 40

一、位错几何学 41

二、位错运动 46

三、位错的牵制、产生和相互影响 49

3．7 线性弹性断裂力学入门 54

3．8 断裂力学在设计中的应用 65

3．9 弹塑性断裂力学 73

3．10 概念的应用 74

3．11 结论 77

习题 77

参考文献 80

第四章 应力状态 82

4．1 引言 82

4．2 一个点的应力状态 82

4．3 主正应力 88

4．4 主切应力 93

4．5 概念的应用 98

习题 103

参考文献 105

5．2 工程应力-应变和真实应力-应变的概念 106

5．1 引言 106

第五章 应力和应变之间的关系 106

5．3 弹性应力-应变的关系 113

5．4 塑性应力-应变的关系 121

5．5 概念的应用 126

习题 132

参考文献 136

第六章 组合应力失效理论及其在设计中的应用 137

6．1 引言 137

6．2 最大正应力理论(兰金理论) 139

6．3 最大切应力理论(特瑞斯卡-格斯特理论) 141

6．4 最大正应变理论(圣·维南理论) 144

6．5 总应变能理论(贝尔特雷米理论) 146

6．6 歪形能理论(休伯-冯·米塞斯-亨凯理论) 149

6．7 在二向应力状态下失效理论的比较 155

6．8 莫尔失效理论 157

6．9 失效理论评价综述 161

6．10 作为设计方法的组合应力失效理论 162

6．11 概念的应用 164

习题 172

参考文献 177

第七章 高循环疲劳 178

7．1 引言 178

7．2 历史的回顾 179

7．3 疲劳的性质 181

7．4 疲劳载荷 185

7．5 实验室疲劳试验 187

7．6 S-N-P曲线——一个基本的设计工具 196

7．7 影响S-N-P曲线的因素 201

一、材料成分 201

二、晶粒尺寸和晶粒方向 202

三、热处理 204

四、焊接 204

五、几何形状上的不连续性 211

六、表面状况 212

七、尺寸效应 216

八、表面残余应力 219

九、工作温度 223

十、腐蚀 223

十一、微动作用 227

十二、运转速度 228

十三、应力-时间模型的图形 231

十四、非零平均应力 233

十五、损伤累积 234

7．8 在设计中考虑的各种因素 235

7．9 非零平均应力的影响 236

7．10 概念的应用 244

7．11 多向疲劳应力 246

一、多向最大正应力疲劳失效理论 247

二、多向最大切应力疲劳失效理论 248

三、多向歪形能疲劳失效理论 249

7．12 多向疲劳失效理论的应用 251

7．13 概念的应用 251

习题 257

参考文献 260

第八章 累积损伤的概念，寿命预测和断裂控制 263

8．1 引言 263

8．2 线性损伤理论 264

8．3 累积损伤理论 267

一、马可-斯塔基累积损伤理论 268

二、亨利累积损伤理论 271

三、盖特斯累积损伤理论 273

四、科顿-多伦累积损伤理论 279

五、马林累积损伤理论 289

六、曼森双线性损伤法则 293

8．4 概念的应用 296

8．5 以局部应力-应变和断裂力学概念为基础的寿命预测 303

8．6 研究裂纹扩展的断裂力学方法 315

8．7 工作载荷模拟和全尺寸疲劳试验 324

8．8 损伤容限和断裂控制 326

8．9 概念的应用 331

习题 334

参考文献 345

第九章 统计在疲劳分析中的应用 349

9．1 引言 349

9．2 定义 349

9．3 总体的分布 352

9．4 抽样分布 357

9．5 统计假设 369

9．6 置信限 372

9．7 良好估计量的性质 374

9．8 满足置信度要求的样本容量 374

9．9 概率纸 375

9．10 均值和方差的比较 384

9．11 结束语 390

习题 390

参考文献 392

第十章 疲劳试验规程和数据的统计分析 393

10．1 引言 393

10．2 标准方法 393

10．3 恒定应力水平试验 394

10．4 响应法或存活法(概率单位法) 396

10．5 步进试验法 399

10．6 普洛特法 401

10．7 阶梯法或升降法 404

10．8 极值法 409

10．9 结束语 411

习题 411

参考文献 414

第十一章 低循环疲劳 415

11．1 引言 415

11．2 应变循环的概念 416

11．3 应变-寿命曲线和低循环疲劳的关系 420

11．4 非零平均应变和非零平均应力的影响 424

11．5 低循环疲劳中的累积损伤 427

11．6 多向应力状态的影响 427

11．7 热疲劳与低循环疲劳的关系 428

11．9 概念的应用 430

11．8 简要的结论 430

习题 435

参考文献 436

第十二章 应力集中 438

12．1 引言 438

12．2 应力集中效应 441

12．3 弹性范围内的应力集中系数 442

12．4 塑性范围内的应力集中系数和应变集中系数 452

12．5 复合切口的应力集中系数 453

12．6 疲劳应力集中系数和切口敏感指数 455

12．7 概念的应用 460

习题 471

参考文献 474

13．1 引言 475

第十三章 蠕变、持久断裂和疲劳 475

13．2 长期蠕变特性的预测 477

13．3 预测蠕变特性的理论 480

13．4 单向应力状态下的蠕变 482

13．5 多向应力状态下的蠕变 488

13．6 累积蠕变的概念 490

13．7 蠕变和疲劳的组合 494

习题 514

参考文献 522

第十四章 微动、微动疲劳和微动磨损 524

14．1 引言 524

14．2 微动过程中的主要参数 525

14．3 微动疲劳 526

14．4 微动磨损 536

14．5 微动腐蚀 540

14．6 减少或防止微动损伤的措施 542

习题 543

参考文献 544

第十五章 冲击和撞击 546

15．1 引言 546

15．2 求撞击载荷下的应力和变形量近似值的能量法 547

15．3 撞击载荷下的应力波的传播 553

15．4 质点速度和波的传播速度 558

15．5 自由端和固定端的应力波特性 562

15．6 受突加轴向力的杆中的应力波的传播 565

15．7 由于滞后阻尼作用而引起的应力波衰减 567

15．8 运动质量撞击杆端时，杆中应力波的传播 572

15．9 杆端受运动质量撞击时的杆内最大应力 581

15．10 应力超过材料屈服限时的应力波的传播 586

15．11 材料性能在撞击载荷下的变化 587

15．12 撞击载荷下的鳞剥或痂剥 595

15．13 撞击载荷下的应力集中效应和应变集中效应 598

15．14 概念的应用 601

15．15 结束语 604

习题 604

参考文献 608

第十六章 翘曲和失稳 609

16．1 引言 609

16．2 简单铰接机构的翘曲 609

16．3 端部铰接支柱的翘曲 611

16．4 端部支承对支柱翘曲的影响 616

16．5 支柱翘曲中的非弹性性状 619

16．6 概念的应用 622

16．7 受弯曲的窄高梁的侧向翘曲 626

16．8 受扭转的细圆轴的侧向翘曲 630

16．9 其它翘曲现象 633

习题 634

参考文献 636

第十七章 磨损、腐蚀及其它重要的失效形式 637

17．1 引言 637

17．2 磨损 637

一、粘附磨损 638

二、磨粒磨损 645

三、腐蚀磨损 649

四、表面疲劳磨损 650

五、变形磨损、微动磨损和撞击磨损 651

17．3 零磨损的经验模型 652

17．4 概念的应用 657

17．5 腐蚀 660

二、电腐蚀 663

三、裂隙腐蚀 665

四、点蚀 666

五、晶界腐蚀 666

六、选择性浸析 667

一、直接化学腐蚀 667

七、冲刷腐蚀 668

八、气穴腐蚀 668

九、氢损伤 669

十、生物腐蚀 669

17．6 应力腐蚀破裂 670

17．7 结束语 671

习题 672

参考文献 674

单位换算表 675

英汉术语对照索引 676