工程材料的力学性能 修订版PDF电子书下载

第一篇　金属的力学性能 4

第一章　静拉伸下的力学性能 4

1.1　拉伸曲线和应力—应变曲线 4

1.1.1　拉伸试样 4

1.1.2　拉伸曲线和应力—应变曲线 4

1.2　弹性变形、Hooke定律和弹性模量 7

1.2.1　弹性变形的Hooke定律和双原子模型 7

1.2.2　广义Hooke定律 9

1.2.3　常用弹性常数及弹性模量 11

1.3　滞弹性变形 13

1.4　连续屈服材料的变形和抗力 14

1.4.1　非比例变形 14

1.4.2　规定非比例伸长应力σp 15

1.4.3　规定总伸长应力σt 16

1.4.4　规定残余伸长应力σr 16

1.5　不连续（物理的、明显的）屈服材料的变形和抗力 17

1.5.1　不连续屈服变形 17

1.5.2　屈服点和屈服点伸长率 18

1.5.3　影响屈服应力的因素 19

1.6　形变硬化 21

1.6.1　流变曲线和硬化指数 21

1.6.2　形变硬化的工程意义 24

1.7　最大均匀塑性变形及断后变形和抗力 24

1.7.1　最大力下的总伸长率δgt和非比例伸长率δg 24

1.7.2　抗拉强度 26

1.7.3　断后伸长率δ和断面收缩率ψ 26

1.8　颈缩处的应力分布 27

1.9　实际断裂强度 28

1.10　宏观断裂类型和力学状态图 29

1.11　断裂的微观形貌特征 31

1.11.1　晶间断裂和穿晶断裂 31

1.11.2　解理断裂和微孔聚合剪切断裂 32

1.12　断裂的力学理论简介 36

1.12.1　理论断裂强度 36

1.12.2　裂纹体的断裂强度 37

1.13　高聚物的变形和断裂行为 40

习题 41

第二章　其他静载下的力学性能 43

2.1　扭转 43

2.1.1　静扭转试验的特点 43

2.1.2　扭转试验测定的力学性能指标 44

2.2　弯曲 46

2.2.1　静弯曲试验的特点 46

2.2.2　弯曲试验测定的力学性能指标 46

2.3　压缩 47

2.4　硬度 48

2.4.1　布氏硬度 49

2.4.2　洛氏硬度 52

2.4.3　维氏硬度 54

2.5　缺口对静加载下力学性能的影响 55

2.5.1　缺口效应 55

2.5.2　缺口静拉伸及斜拉伸试验 57

习题 59

第三章　冲击韧性与冷脆转变 60

3.1　冲击试验和冲击吸收功 60

3.1.1　缺口试样的冲击试验 60

3.1.2　冲击吸收功的意义 62

3.1.3　冲击试验的应用 62

3.2　低温脆性和冷脆转变温度 63

3.2.1　低温脆性现象 63

3.2.2　冷脆现象的断口观察 64

3.2.3　冷脆转变温度的评定和内在影响因素 64

习题 65

第四章　断裂韧性 66

4.1　线弹性条件下的断裂韧性 66

4.1.1　三种断裂的类型 66

4.1.2　应力强度因子KI和断裂韧性KIc 67

4.1.3　线弹性断裂力学在理想弹塑性材料中的应用 70

4.1.4　小范围屈服对塑性区尺寸的限制 74

4.1.5　裂纹扩展能量释放率GI和断裂韧性GIc 75

4.2　断裂韧性指标的测试 79

4.2.1　KIc测试方法简述 79

4.2.2　临界载荷候选值FQ的确定 80

4.2.3　KQ有效性的判断 82

4.3　影响断裂韧性的因素 84

4.3.1　材料的组织和结构 84

4.3.2　温度和加载速度 85

4.4　弹塑性条件下断裂韧性的概述 86

习题 86

第五章　疲劳 88

5.1　变动载荷（应力）和疲劳破坏的特征 88

5.1.1　变动载荷（应力）及其描述参量 88

5.1.2　疲劳破坏特征和断口分析 89

5.2　高周疲劳 90

5.2.1　S—N曲线和疲劳极限 90

5.2.2　循环应力特性对疲劳强度的影响 96

5.2.3　表面几何因素对高周疲劳特性的影响 98

5.2.4　应力变动和累积损伤 99

5.3　低周疲劳 100

5.3.1　滞后回线 100

5.3.2　循环硬化和循环软化 101

5.3.3　循环应力—应变曲线 102

5.3.4　应变—寿命曲线 103

5.3.5　缺口零件的疲劳寿命预测 105

5.3.6　热疲劳 106

5.4　疲劳裂纹扩展 107

5.4.1　应力、裂纹长度与疲劳裂纹扩展的关系 107

5.4.2　平均应力的影响 109

5.4.3　组织对疲劳裂纹扩展速率的影响 111

5.4.4　疲劳裂纹扩展寿命的估算 112

5.5　疲劳裂纹的萌生和扩展机理 113

5.5.1　疲劳裂纹的萌生 113

5.5.2　疲劳裂纹扩展的方式和机理 114

5.6　改善疲劳强度的方法 118

5.7　工程塑料的疲劳 119

5.7.1　疲劳热破坏 119

5.7.2　疲劳裂纹扩展 120

习题 125

第六章　蠕变 126

6.1　蠕变现象和蠕变曲线 126

6.2　蠕变极限与持久强度 127

6.2.1　蠕变极限 127

6.2.2　持久强度和塑性 128

6.3　蠕变变形和断裂机理 130

6.3.1　蠕变变形 130

6.3.2　蠕变断裂 132

6.4　影响蠕变极限和持久强度的主要因素 133

习题 133

第七章　应力腐蚀与腐蚀疲劳 134

7.1　应力腐蚀 134

7.1.1　应力腐蚀裂纹扩展的特征 134

7.1.2　应力腐蚀抗力指标及测试方法 135

7.1.3　应力腐蚀的机理 137

7.1.4　防止应力腐蚀的措施和安全设计 138

7.2　氢脆 139

7.3　腐蚀疲劳 140

7.3.1　腐蚀疲劳中的S—N曲线 140

7.3.2　腐蚀疲劳裂纹扩展 141

7.3.3　防止腐蚀疲劳的措施 144

习题 144

第八章　磨损、接触疲劳和微动损伤 145

8.1　磨损 145

8.1.1　粘着磨损 146

8.1.2　磨粒磨损 146

8.1.3　腐蚀磨损 146

8.2　接触疲劳 147

8.2.1　接触应力 147

8.2.2　接触疲劳的类型 149

8.2.3　影响接触疲劳抗力的因素 150

8.3　微动损伤 152

习题 155

第二篇　复合材料的力学性能 157

第九章　复合材料的一般特性、增强机理和分类 157

9.1　研究对象 157

9.2　复合材料的一般特性 157

9.3　增强机理及分类 158

习题 160

第十章　单向复合材料的静态力学性能 161

10.1　单向复合材料的对称性和基本性能指标 161

10.2　组分对单向复合材料刚度的贡献 167

10.2.1　纵向刚度 168

10.2.2　横向刚度 171

10.2.3　面内切变模量和主泊松比 173

10.3　失效模式和强度 174

10.3.1　在纵向拉伸载荷下的失效 175

10.3.2　在横向拉伸载荷下的失效 178

10.3.3　在纵向压缩载荷下的失效 180

10.3.4　在横向压缩载荷下的失效 182

10.3.5　在面内剪切载荷下的失效 183

10.4 环境条件对复合材料性能的影响 183

习题 183

第十一章　复合材料层合板的静态力学性能 184

11.1　单层板的正轴应力—应变关系 184

11.2　单层板的偏轴应力—应变关系 188

11.2.1　应力和应变的转换 189

11.2.2　单层板的偏轴应力—应变特性 192

11.3 偏轴工程常数 197

11.4 层合板变形的基本特征 202

11.4.1　对称层合板的面内应力—应变关系 203

11.4.2　对称层合板的弯曲行为 204

11.4.3　一般层合板的应力—应变关系 206

11.5　层合板强度的基本概念 208

11.6 层间应力和自由边效应 210

习题 213

第十二章　复合材料的断裂、疲劳和冲击 214

12.1　复合材料的断裂 214

12.2　复合材料的疲劳 216

12.2.1　疲劳损伤及其对复合材料性能的影响 217

12.2.2　影响复合材料疲劳特性的因素 220

12.3　复合材料的冲击 226

12.3.1　冲击试验的方法 227

12.3.2　材料和试验参数对复合材料冲击性能的影响 229

12.3.3　能量吸收机理 231

习题 233

第十三章　短纤维复合材料的力学性能 234

13.1　应力传递理论 234

13.2　短纤维复合材料的模量和强度 236

习题 239

附录 240

A1　常用单位的换算 240

A2　常用应力强度因子KI 241

A3　常用金属力学性能试验方法国家标准及其适用范围 246

参考资料 250