工程断裂力学 上PDF电子书下载

第一章 线弹性断裂力学原理 11

1 引言 11

参考文献 13

2 裂纹前缘的应力场 13

2．1 二维问题 14

2．2 三维问题 25

2．3 弹性应力强度因子Ki（i=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ） 28

2．4 关于KI的一些结果 31

2．5 各向异性、第二相和裂纹扩展速度的影响 46

2．6 深切口根部地区的应力场 51

参考文献 54

3 裂纹扩展力G 56

3．1 基本关系 56

3．2 G与Ki（i=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）之间的关系 59

3．3 裂纹扩展力和柔度 61

3．4 帕里斯位移公式及其应用 64

3．5 界面裂纹的G 67

3．6 G和切口尖度 69

参考文献 70

4 塑性区 70

4．1 塑性区内的应力和应变 70

4．2 对线弹性理论的修正 80

4．3 应力场平移和塑性区修正 82

4．4 △P和幂乘硬化律 87

4．5 窄条塑性区模型 91

参考文献 96

5 裂纹失稳扩展的判据 97

5．1 裂纹扩展规律问题概述 97

5．2 力学因素 99

5．3 材料方面的因素——裂纹扩展的阻力F 105

参考文献 107

附录Ⅰ 弹性力学的基本知识 108

附录Ⅱ 无裂纹试样的△P(刚—塑性体) 116

附录Ⅲ ω0≈π/8-（K1/σY）2的普遍证明 117

第二章 断裂韧性的测试方法 119

1 引言 119

2 断裂韧度KIC的测试方法 120

2．1 试样制备 121

2．2 试验装置及试验程序 159

2．3 试验分析及有效性判断 176

3 特定条件下的断裂韧度测试 193

3．1 冲击载荷下的断裂韧度K1d 194

3．2 温度与断裂韧度 204

4 裂纹扩展力的测定 206

4．1 G标定的基本原理 206

4．2 试验方法 208

参考文献 212

附录Ⅰ 金届材料平面应变断裂韧度标准试验方法(ASTM E399—72) 213

附录A．1 双悬臂夹式引伸计 234

参考文献 237

附录Ⅱ 常用试样及其K1 238

参考文献 245

第三章 弹塑性断裂力学原理和应用1 引言 247

2 J积分的全量理论基础 250

2．1 J积分的定义及其守恒性 250

2．2 J积分断裂判据有效性的全量理论基础 254

2．3 J积分的能量解释和形变功率定义 258

2．4 弹塑性断裂分析中J积分的适用条件和范围 267

3 常用裂纹试件的J积分实验标定法和近似计算法 270

3．1 多试件标定J积分法 271

3．2 深裂纹单试件J积分法 272

3．3 紧凑拉伸试件的J积分 280

3．4 中心裂纹拉伸试件的J积分法 285

3．5 小结 289

4 用小试件在弹塑性下测定平面应变断裂韧度K1C的J积分方法和等价能量法 290

4．1 平面应变断裂韧度K1c及J1c的定义和物理含义 292

4．2 用J积分方法和电位技术测定平面应变扩展阻力曲线的原理 296

4．3 最大裁荷点J积分值Jm的尺寸效应 302

4．4 测定K1c的等价能量法及其尺寸效应 309

4．5 J1c及平面应变阻力曲线测定中对试件几何尺寸提出的要求 317

4．6 小结 321

5 裂纹顶端张开位移(COD)方法 324

5．1 裂纹顶端张开位移δ的定义和临界值δc的实验测定方法 325

5．2 裂纹顶端张开位移δ和J积分的关系及两种断裂判据δ＝δc和J＝Jc的等效性 331

6 工程结构断裂安全分析和大型断裂实验中常见裂纹弹塑性问题 337

6．1 压力容器平面应力断裂的弹塑性分析 339

6．2 全屈服区中小裂纹的COD和应变裂纹容限问题 348

6．3 全屈服区中小裂纹的J积分 357

7 循环应变区中的裂纹容限和应变疲劳寿命的弹塑性断裂力学分析 367

参考文献 379

2 试样 382

l 引言 382

第四章 JIC测试法 382

3 J积分的计算式 385

3．1 弯曲试样 386

3．2 紧凑拉抻试样 393

4 临界点的确定 396

4．1 综论 396

4．2 开裂点的测定 398

4．3 JIC和？M 409

5 试样的几何参数 410

5．1 三点弯曲试样 410

5．2 紧凄拉伸试样 411

5．3 切口试样 411

参考文献 412

第五章 断裂力学在疲劳裂纹扩展中的应用 413

1 引言 413

2．1 疲劳裂纹扩展特性 415

2 亚临界裂纹扩展特性及其一般规律 415

2．2 疲劳裂纹扩展速率 419

2．3 疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子幅度间的一般关系 424

2．4 应变疲劳条件下的裂纹扩展速率 428

3 影响疲劳裂纹扩展的因素 432

3．1 低应力强度因子的影响 433

3．2 平均应力的影响 437

3．3 过载峰的影响 442

3．4 加载方式的影响 450

3．5 加载频率的影响 452

3．6 温度的影响 455

3．7 小结 458

4 疲劳裂纹扩展寿命的估算 459

5 断裂力学在疲劳设计中的应用 468

5．1 构件的选材 468

5．2 构件初始裂纹尺寸的确定 472

5．3 构件检验期的制定 477

5．4 构件的剩余强度 481

6 金属材料的疲劳特性 483

6．1 依据da/dN数据的设计 485

6．2 依据S-N(或小σa-σm)曲线的设计 485

6．3 依据山(或△Kth)数据的设计 486

6．4 依据△∈-N曲线的设计 488

参考文献 488

附录Ⅰ 疲劳裂纹扩展测试技术 491

第六章 断裂力学在应力腐蚀中的应用 496

1 引言 496

2 应力强度因子在应力腐蚀中的作用 497

3 测定KISCC和da/dt的试验方法 499

4 静载荷下材料的介质开裂 503

5 疲劳载荷下材料的介质开裂 507

6 KISCC和da/dt量在设计中的应用 510

参考文献 512