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第一篇 金属的力学性能 6

第一章 静拉伸下的力学性能 6

§1．1 载荷-伸长和应力-应变曲线 6

§1．2 弹性变形、Hooke定律和弹性模量 10

§1．2．1 弹性变形的Hooke定律和双原子模型 10

§1．2．2 广义Hooke定律 13

§1．2．3 常用弹性常数及弹性模量 16

§1．3 滞弹性变形 19

§1．4 连续屈服材料的变形和抗力 21

§1．4．1 非比例变形 22

§1．4．2 规定非比例伸长应力 23

§1．4．4 规定残余伸长应力 25

§1．4．3 规定总伸长应力 25

§1．5 不连续（物理的、明显）屈服材料的变形和抗力 26

§1．5．1 不连续屈服变形 26

§1．5．2 屈服点和屈服点伸长率 28

§1．5．3 影响屈服应力的因素 31

§1．6 形变硬化 34

§1．6．1 流变曲线和硬化指数 34

§1．6．2 形变硬化的工程意义 39

§1．7 最大均匀塑性变形及断后变形和抗力 39

§1．7．1 最大力下的总伸长率和非比例伸长率 39

§1．7．2 抗拉强度 42

§1．7．3 断后伸长率和断面收缩率 42

§1．8 颈缩处的应力分布 44

§1．9 实际断裂强度 46

§1．10 宏观断裂类型和力学状态图 48

§1．11 断裂的微观形貌特征 51

§1．11．1 晶间断裂与穿晶断裂 52

§1．11．2 解理断裂和微孔聚合剪切断裂 52

§1．12 断裂的力学理论导论 59

§1．12．1 理论断裂强度 60

§1．12．2 缺口体的断裂强度 61

§1．12．3 裂纹体的断裂强度 63

§1．12．4* 裂纹形核理论的综述 66

§1．13 高聚物的变形和断裂行为 69

习题 72

§2．1．1 静扭转试验的特点 75

§2．1 扭转 75

第二章 其他静载下的力学性能 75

§2．1．2 扭转试验测定的力学性能指标 76

§2．2 弯曲 80

§2．2．1 静弯曲试验的特点 80

§2．2．2 弯曲试验测定的力学性能指标 81

§2．3 压缩 82

§2．4 硬度 84

§2．4．1 布氏硬度 85

§2．4．2 洛氏硬度 89

§2．4．3 维氏硬度 92

§2．5 缺口对静加载下力学性能的影响 94

§2．5．1 缺口效应 94

§2．5．2 缺口静拉伸及斜拉伸试验 97

§2．5．3 缺口静弯曲试验 100

习题 102

第三章 冲击韧性和冷脆转变 103

§3．1 冲击试验和冲击吸收功 103

§3．1．1 缺口试样的冲击试验 103

§3．1．2 冲击吸收功的意义 106

§3．1．3 冲击试验的应用 107

§3．2 低温脆性和冷脆转变温度 109

§3．2．1 低温脆性现象 109

§3．2．2 冷脆现象的断口观察 110

§3．2．3 冷脆转变温度的评定和内在影响因素 111

§3．2．4* 落锤试验与断裂分析图 113

习题 116

第四章 断裂韧性 118

§4．1 线弹性条件下的断裂韧性 118

§4．1．1 三种断裂的类型 118

§4．1．2 应力强度因子KI和断裂韧性KIc 119

§4．1．3 线弹性断裂力学在理想弹塑性材料中的应用 123

§4．1．4 小范围屈服对塑性区尺寸的限制 131

§4．1．5 裂纹扩展能量释放率GI和断裂韧性GIc 133

§4．1．6 裂纹扩展阻力R曲线的概念 138

§4．2* 弹塑性条件下的断裂韧性 141

§4．2．1 裂纹张开位移COD和断裂韧性δc 142

§4．2．2 J积分和断裂韧性JIt 145

§4．3 断裂韧性指标的测试 149

§4．3．1 KIc的测试 150

§4．3．2* δc的测试 158

§4．3．3* JIc的测试 161

§4．4 影响断裂韧性的因素 165

§4．4．1 材料的组织和结构 165

§4．4．2 温度和加载速度 167

习题 168

第五章 疲劳 170

§5．1 变动载荷和疲劳破坏的特征 170

§5．1．1 变动载荷（应力）及其描述参量 170

§5．1．2 疲劳破坏特征和断口分析 171

§5．2 高周疲劳 173

§5．2．1 S-N曲线和疲劳极限 174

§5．2．2 循环应力特性对疲劳强度的影响 180

§5．2．3 表面几何因素对高周疲劳特性的影响 182

§5．2．4 应力变动和累积损伤 183

§5．3 低周疲劳 184

§5．3．1 滞后回线 186

§5．3．2 循环硬化和循环软化 187

§5．3．3 循环应力-应变曲线 188

§5．3．4 应变-寿命曲线 190

§5．3．5 缺口零件的疲劳寿命预测 193

§5．3．6 热疲劳 195

§5．4 疲劳裂纹扩展 196

§5．4．1 应力、裂纹长度与疲劳裂纹扩展的关系 197

§5．4．2 平均应力的影响 200

§5．4．3* 裂纹尖端塑性区尺寸和裂纹闭合效应 203

§5．4．5 疲劳裂纹扩展寿命的估算 208

§5．4．4 组织对疲劳裂纹扩展速率的影响 208

§5．5 疲劳裂纹的萌生、扩展机理和短裂纹扩展 212

§5．5．1 疲劳裂纹的萌生 213

§5．5．2 疲劳裂纹扩展的方式和机理 214

§5．5．3* 疲劳短裂纹扩展的特性 219

§5．6 改善疲劳强度的方法 223

§5．7 工程塑性的疲劳 224

§5．7．1 疲劳热破坏 225

§5．7．2 疲劳裂纹扩展 229

习题 233

§6．1．1 蠕变现象和蠕变曲线 235

第六章 蠕变 235

§6．1 蠕变和持久强度 235

§6．1．2 蠕变极限与持久强度 237

§6．1．3 蠕变变形和断裂机理 241

§6．1．4 影响蠕变极限和持久强度的主要因素 245

§6．2 松弛稳定性 246

§6．2．1 应力松弛现象和应力松弛曲线 246

§6．2．2 松弛稳定性及其测定 247

§6．3* 蠕变-疲劳交互作用 248

习题 252

§7．1 应力腐蚀 254

§7．1．1 应力腐蚀裂纹扩展的特征 254

第七章 应力腐蚀与腐蚀疲劳 254

§7．1．2 应力腐蚀抗力指标及测试方法 255

§7．1．3 应力腐蚀的机理 258

§7．1．4 防止应力腐蚀的措施和安全设计 259

§7．2 氢脆 262

§7．2．1 氢脆现象和分类 262

§7．2．2 内部氢脆 263

§7．2．3 环境氢脆 264

§7．3 腐蚀疲劳 267

§7．3．1 腐蚀疲劳中的S-N曲线 267

§7．3．2 腐蚀疲劳裂纹扩展 269

§7．3．3 防止腐蚀疲劳的措施 271

习题 273

第八章 磨损、接触疲劳和微动损伤 274

§8．1 磨损 274

§8．1．1 氧化磨损 276

§8．1．2 咬合磨损 276

§8．1．3 热磨损 277

§8．1．4 磨粒磨损 277

§8．2 接触疲劳 277

§8．2．1 接触应力 278

§8．2．2 接触疲劳的类型 281

§8．2．3 影响接触疲劳抗力的因素 283

§8．3 微动损伤 285

习题 291

§9．2 复合材料的一般特性 293

§9．1 研究对象 293

第九章 复合材料的一般特性、增强机理和分类 293

第二篇 复合材料的力学性能 293

§9．3 增强机理及分类 294

习题 298

第十章 单向复合材料的静态力学性能 299

§10．1 单向复合材料的对称性和基本性能指标 299

§10．2 组分对单向复合材料刚度的贡献 308

§10．2．1 纵向刚度 310

§10．2．2 横向刚度 314

§10．2．3 面内剪切模量和主泊松比 317

§10．3 失效模式和强度 320

§10．3．1 在纵向拉伸载荷下的失效 320

§10．3．2 在横向拉伸载荷下的失效 326

§10．3．3 在纵向压缩载荷下的失效 329

§10．3．4 在横向压缩载荷下的失效 333

§10．3．5 在面内剪切载荷下的失效 334

§10．4* 环境条件对复合材料性能的影响 334

§10．4．1 环境因素对纤维强度的影响 335

§10．4．2 环境因素对基体和界面的影响 337

习题 344

第十一章 复合材料层合板的静态力学性能 346

§11．1 单层板的正轴应力-应变关系 346

§11．2 单层板的偏轴应力-应变关系 353

§11．2．1 应力和应变的转换 353

§11．2．2 单层板的偏轴应力-应变特性 357

§11．3* 偏轴工程常数 365

§11．4．1 对称层合板的面内应力-应变关系 373

§11．4* 层合板变形的基本特征 373

§11．4．2 对称层合板的弯曲行为 375

§11．4．3 一般层合板的应力-应变关系 378

§11．5 层合板强度的基本概念 381

§11．6* 层间应力和自由边效应 383

习题 388

第十二章 复合材料的断裂、疲劳和冲击 389

§12．1 复合材料的断裂 389

§12．2 复合材料的疲劳 392

§12．2．1 疲劳损伤及其对复合材料性能的影响 394

§12．2．2 影响复合材料疲劳特性的因素 399

§12．3 复合材料的冲击 408

§12．3．1 冲击试验的方法 408

§12．3．2 材料和试验参数对复合材料冲击性能的影响 412

§12．3．3 能量吸收机理 416

习题 420

第十三章 短纤维复合材料的力学性能 422

§13．1 应力传递理论 422

§13．2 短纤维复合材料的模量和强度 425

§13．3 短纤维复合材料的疲劳 431

习题 433

附录 434

§A1 常用单位的换算 434

§A2 常用应力强度因子 435

§A3 常用力学性能试验标准编号及名称 442

参考资料 444