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目录 1

前言 1

第一章绪论 1

1.1断裂力学的产生 1

1.2断裂力学的任务 3

1.3断裂力学的基本概念 4

1.3.1裂纹的基本型式 4

1.3.2应力强度因子 4

1.3.3断裂韧度 5

1.3.4断裂准则 5

习题 7

第二章裂纹尖端附近的应力场强度 8

2.1 Westergaard方法 8

2.1.1 Westergaard应力函数 8

2.1.2应力和位移的应力函数表示 9

2.2 Ⅰ型裂纹问题的应力场和位移场 12

2.2.1应力场和位移场的全场解 12

2.2.2裂纹尖端附近的局部解 14

2.3 Ⅱ型裂纹尖端附近的应力场和位移场 16

2.4 Ⅲ型裂纹尖端附近的应力场和位移场 18

2.5裂纹尖端附近应力和位移的一般解 20

2.5.1一般复变函数方法 21

2.5.2裂纹尖端附近应力和位移的一般解 22

2.5.3裂纹尖端附近的应力场强度 26

2.6应力场强度断裂准则 29

2.7应力强度因子的计算 32

2.7.1基本解析解 32

2.7.2迭加原理 36

习题 40

第三章裂纹尖端的能量变化率 44

3.1弹性体的能量平衡方程 44

3.2裂纹扩展时的能量变化率 45

3.3能量释放率与应力强度因子的关系 47

3.4能量释放率的柔度表示 50

3.5能量释放率的一般公式 52

习题 54

第四章三维裂纹问题 55

4.1无限体内的椭园形裂纹 55

4.1.1裂纹前缘的局部解 55

4.1.2应力强度因子的确定 56

4.2表面裂纹 60

4.2.1前、后表面修正 61

4.2.2 Newman的经验公式 63

4.2.3线弹簧模型 64

习题 69

第五章裂纹尖端附近的小范围屈服 70

5.1线弹性断裂力学应用于小范围屈服 70

5.2 Ⅲ型裂纹问题的弹塑性分析 71

5.2.1基本方程 71

5.2.2半逆解法 72

5.2.3连接条件 73

5.2.4幂硬化材料 74

5.3 Irwin的塑性区修正 75

5.3.1裂纹尖端附近的塑性区 75

5.3.2 Irwin的塑性区假设 77

5.3.3应力强度因子的修正 78

5.4 D-B模型 81

5.4.1 D-B模型 81

5.4.2塑性区尺寸 82

5.4.3 D-B模型的弹塑性解 83

5.5小范围屈服下的裂纹扩展 84

5.5.1裂纹扩展的一般特点 84

5.5.2断裂准则 85

5.5.3裂纹扩展的稳定性分析 86

5.8线弹性断裂力学的意义和局限性 88

习题 89

6.2 COD的理论计算 91

第六章裂纹尖端的张开位移 91

6.1 COD断裂准则 91

6.2.1根据Irwin的塑性区假设 92

6.2.2 根据Dugdale模型 92

6.3全面屈服COD的经验公式 94

6.4 COD准则在工程中的应用 95

8.4.1 低应力下的COD准则 96

6.4.2 高应变下的COD准则 96

6.5 COD理论的意义和局限性 99

习题 100

7.1.1 J积分的定义 101

7.1 J积分 101

第七章J积分理论 101

7.1.2 J积分的守恒性 102

7.2J积分的物理意义 104

7.2.1非线性弹性材料 104

7.2.2 弹塑性材料 105

7.3 弹塑性条件下裂纹尖端附近的应力场、位移场 107

7.3.1裂纹尖端应力、应变的奇异性 107

7.3.2裂纹尖端附近应力、应变场的局部解 109

7.3.3常数因子K？的确定 110

7.3.4复合型幂硬化材料（Ⅰ-Ⅱ型） 112

7.4.1根据Dugdale模型 113

7.4 J积分与裂纹张开位移的关系 113

7.4.2根据HRR局部解 115

7.5 J积分理论的意义和局限性 116

习题 117

第八章J积分应用于实际的裂纹问题 118

8.1裂纹尖端的断裂过程 118

8.2静止裂纹的J主导条件 120

8.3 J积分计算 122

8.3.1小范围屈服情况 122

8.3.2深裂纹纯弯曲试件 123

8.3.3三点弯曲试件 124

8.4 J控制裂纹扩展 125

5.5 J控制裂纹扩展下的dJ/da—dδt/da关系 127

8.6弹塑性断裂准则 128

8.7 J控制条件下裂纹扩展的稳定性分析 132

*8.8 弹塑性断裂准则的进一步研究 137

习题 143

第九章弹塑性断裂分析的工程方法 144

9.1 弹塑性断裂分析的工程方法 144

9.2全塑性裂纹解 146

9.2.1紧凑拉伸试样 146

9.2.2三点弯曲试样 147

9.2.4受拉伸含内壁周向裂纹的园筒 148

9.2.3受内压含内部轴向裂纹的园筒 148

9.3弹塑性估算公式 149

9.3.1紧凑拉伸试样 149

9.3.2三点弯曲试样 150

9.3.3受内压含内部轴向裂纹的园筒 150

9.3.4受拉伸含内壁周向裂纹的围筒 151

9.4用工程方法作断裂分析 151

9.4.1应力－应变曲线 151

9.4.2 J-a曲线 152

9.4.3 J-T曲线 154

10.1.1测试原理和方法 157

10.1平面应变断裂韧度Klc测试 157

第十章断裂韧度测试原理 157

10.1.2 式样 158

10.1.3试验装置 160

10.1.4试验程序 163

10.1.5试验结果处理 163

10.2裂纹张开位移测试 164

10.2.1测试原理和方法 164

10.2.2试样 166

10.2.3试验程序 166

10.2.4实验数据整理 166

10.3弹塑性断裂韧度J积分测试 167

10.2.5绘制COD阻力曲线 167

10.3.1测式原理 168

10.3.2 Jlc测试 168

10.3.3起裂后的断裂韧度J积分值 169

10.3.4 关于ASTM E831-81（美国）标准 170

习题 170

第十一章复合型裂纹问题 172

11.1 最大周向拉应力理论 172

11.2最大能量释放率理论 174

11.3应变能密度理论 176

11.3.1应变能密度因子的概念 176

11.3.2应变能密度因子准则 177

11.4复合型裂纹的经验断裂准则 181

11.4.1 Ⅰ-Ⅱ型裂纹 182

11.4.2 Ⅰ-Ⅲ型裂纹 182

习题 183

第十二章疲劳裂纹扩展 185

12.1疲劳设计 185

12.2疲劳裂纹扩展的一般特性 186

12.2.1疲劳裂纹扩展特性 186

12.2.2疲劳裂纹成核的微观机理 186

12.3.1 Paris公式 187

12.3裂纹扩展速率 187

12.2.4宏观裂纹扩展阶段 187

12.2.3疲劳裂纹扩展的微观机理 187

12.3.2 Forman公式 188

12.3.3陈篪公式 191

12.4影响疲劳裂纹扩展速率的主要因素 191

12.4.1加载频率的影响 191

12.4.2温度的影响 192

12.4.3过载峰的影响 193

12.5剩余寿命的估算 194

习题 196

13.1概述 197

第十三章粘弹性材料的裂纹扩展和延迟失稳 197

13.2线粘弹性体的本构方程 198

13.3求解粘弹裂纹体边值问题 201

13.4局部衰坏模型 202

13.5混凝土裂纹的早期扩展和延迟失稳 204

13.6能量平衡理论 212

附录 217

附录A 受拉和受弯的台穿透周向裂纹的园筒 217

附录B 弹塑性断裂分析工程方法系数表 221

附录C单位换算表 231

附录D 习题答案 232

参考文献 237