断裂物理基础PDF电子书下载

第一篇 预备篇 1

第一章 断裂力学基础简介 1

1.1 缺口断裂力学 1

1.1.1 缺口敏感性 2

1.1.2 应力集中 3

1.1.3 应变集中 5

1.1.3.1 小范围屈服 5

1.1.3.2 整体屈服 9

1.2 裂纹断裂力学 10

1.2.1 Griffith理论 11

1.2.2.1 应力强度因子 13

1.2.2 线弹性断裂力学 13

1.2.2.2 裂纹扩展力 17

1.2.2.3 裂纹长的塑性区校正 19

1.2.2.4 断裂判据与断裂韧性 21

1.2.3 弹塑性断裂力学 22

1.2.3.1 J积分 23

1.2.3.2 裂纹尖端张开位移(C.O.D.) 26

1.2.3.3 阻力曲线(R曲线) 27

1.3 小结 29

第二章 三种典型结构金属中的位错组态及其形变特点 30

2.1 扩展位错 30

2.1.1 F.C.C.结构中的扩展位错 31

2.1.2 H.C.P.结构中的扩展位错 33

2.1.3 B.C.C.结构中的扩展位错 36

2.2 形变的不对称性 39

2.3 形变亚结构 45

2.3.1 形变机制的微观特征 45

2.3.2 胞化现象 46

2.4 屈服前形变 50

2.5 小结 51

第二篇 断裂现象及其宏观理论 53

第三章 不同结构金属及合金的断裂现象 53

3.1 单相固溶合金的断裂 54

3.1.2 B.C.C.结构合金 55

3.1.1 F.C.C.结构合金 55

3.1.3 H.C.P.结构合金 63

3.2 弥散强化合金的断裂 64

3.2.1 F.C.C.结构合金 65

3.2.2 B.C.C.结构合金 65

3.2.3 H.C.P.结构合金 67

3.3 有序合金的断裂 68

3.3.1 交滑移控制的脆断 70

3.3.2 杂技控制的脆断 73

3.4 金属间化合物的断裂 73

3.5 难熔金属的断裂 76

3.5.1 间隙合金元素对断裂的影响 77

3.5.2 置换合金元素对断裂的影响 78

3.5.3 高温断裂 79

3.6 小结 81

参考文献 82

第四章 断裂的宏观理论 83

4.1 断裂方式 83

4.2 Griffith理论在金属中的应用 86

4.3 断裂过程中裂尖的行为 91

4.3.1 裂尖的加工硬化 91

4.3.2 裂尖的塑性松弛 94

4.4 影响金属断裂行为的外部因素 98

4.4.1 受力状态的影响 98

4.4.2 形变温度的影响 100

4.4.3 形变速度的影响 104

4.4.4 试样几何形状的影响 106

4.5 小结 111

第五章 断口分析 112

5.1 常规断口分析 112

5.2 分形 124

5.2.1 规则分形 124

5.2.2 随机分形 127

5.3 分形的应用 127

5.3.1 实验方法 128

5.3.2 研究结果综述 128

5.4 小结 130

参考文献 131

第三篇 断裂的微观理论 133

第六章 裂纹的成核与长大 133

6.1 单晶中裂纹的成核与长大 133

6.1.1 裂纹的成核 133

6.1.2 裂纹的长大 137

6.2 多晶中裂纹的成核与长大 140

6.2.1 裂纹的成核 141

6.2.2 裂纹的长大 144

6.3 沿晶断裂 146

6.4 小结 148

参考文献 149

第七章 金属中裂纹尖端地区的结构 150

7.1 裂纹尖端地区结构的实验观察 151

7.1.1 薄膜试样的结果 151

7.1.2 大块试样的结果 154

7.2 裂纹模型 157

7.2.1 弹性裂纹模型 157

7.2.2 塑性裂纹模型(BCS模型) 159

7.2.3 弹塑性裂纹模型(Ohr模型) 161

7.3 小结 171

参考文献 172

第八章 裂纹的失稳扩展与断裂判据 175

8.1 形变的不均匀性与裂纹的失稳扩展 175

8.2.1 应力判据 177

8.2 断裂判据 177

8.2.2 应力强度因子同裂纹扩展力 178

8.2.3 J-积分同COD(δ) 181

8.2.4 RKR模型 181

8.2.5 统计模型 184

8.3 小结 186

参考文献 187

第九章 裂纹的稳态扩展 189

9.1 裂纹稳态扩展的力学处理 192

9.2 裂纹稳态扩展的位错机制 195

9.3 裂纹稳态扩展的原子过程 201

9.4 裂纹稳态扩展的动力学及止裂现象 209

9.5 小结 212

参考文献 214

第十章 延性断裂 216

10.1 延性断裂现象 216

10.1.1 单晶的延性断裂 217

10.1.2 多晶的延性断裂 217

10.2 形变不稳定性与颈缩 221

10.3 影响延性断裂的因素 223

10.4 延性断裂的机制与判据 228

10.5 小结 236

参考文献 237

第十一章 金属的延脆转变 239

11.1.1 Stroh理论 240

11.1 热激活理论 240

11.1.2 Petch理论 241

11.1.3 无位错Si单晶的最近研究成果 242

11.2 临界位错密度理论 245

11.3 能量损耗率理论 247

11.4 Thomson理论 250

11.5 小结 251

参考文献 252

第四篇 断裂理论的应用 255

第十二章 氢脆 255

12.1 氢在金属中的固溶度(混乱分布) 258

12.2 氢在金属中的扩散与捕获现象 261

12.3 不可逆氢脆与可逆氢脆 265

12.3.1 不可逆氢脆 265

12.3.2 可逆氢脆 271

12.4 氢的脆化理论 273

12.5 氢原子在金属中的状态 277

12.6 小结 279

参考文献 279

第十三章 蠕变断裂 283

13.1 蠕变空洞的成核 285

13.2 蠕变空洞的长大 290

13.2.1 形变控制模型 290

13.2.2 扩散控制模型 292

13.2.3 形变与扩散耦合控制模型 295

13.3 小结 299

参考文献 300

第十四章 疲劳断裂 302

14.1 低应变疲劳断裂 307

14.1.1 F.C.C.结构金属疲劳的位错结构 307

14.1.1.1 PSB的形成 307

14.1.1.2 疲劳裂纹的成核与长大 315

14.1.2 B.C.C.结构金属疲劳的位错结构 324

14.1.3 H.C.P.结构金属疲劳的位错结构 327

14.1.4 层错能对疲劳位错结构的影响 329

14.2 高应变疲劳断裂 334

14.3 疲劳断裂理论 338

14.3.1 疲劳裂纹扩展速率与△K的关系 339

14.3.2 塑性钝化理论(Tomkins理论) 340

14.4 短裂纹疲劳 341

14.4.1 短裂纹疲劳的特点 344

14.4.2 短裂纹的扩展 349

14.5 疲劳和蠕变的交互作用 354

14.6 小结 357

参考文献 359

第五篇 非金属材料的断裂 365

第十五章 陶瓷材料的断裂 365

15.1 完全脆性陶瓷单晶中的裂纹成核、长大同扩展 368

15.2 半脆性陶瓷单晶中裂纹的成核、长大同扩展 372

15.3 延性陶瓷的断裂 379

15.4 影响陶瓷材料断裂因素的讨论 380

15.5 脆性陶瓷材料的增韧 384

15.6 小结 386

参考文献 387

第十六章 高分子聚合物的断裂 388

16.1 聚合物的结构 388

16.1.1 化学结构 391

16.1.2 物理结构 397

16.2 聚合物的断裂机制 400

16.2.1 聚合物断裂的一般特点 401

16.2.2 高分子材料的断裂 411

16.3 小结 415

参考文献 416

第十七章 复合材料的断裂 417

17.1 长纤维增强的复合材料 419

17.2 短纤维增强的复合材料 423

17.3 纤维增强复合材料的断裂 427

17.4 复合材料中的界面 433

17.5 粒子增强的复合材料 438

17.6 小结 443

参考文献 444

结束语 446