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1 绪论 1

1.1 失效与失效学 1

1.2 裂纹与裂纹学 3

1.3 裂纹学的重要性 5

1.4 裂纹学的主要内容 6

2 裂纹萌生与扩展机理 12

2.1 穿晶脆性裂纹 12

2.1.1 断口特征 12

2.1.2 包络线再生核模型 17

2.1.3 穿晶脆性裂纹萌生及其扩展机理 20

2.1.4 影响裂纹行为的因素 25

2.2 穿晶延性裂纹 28

2.2.1 断裂特征 28

2.2.2 穿晶延性裂纹萌生及其扩展机理 30

2.2.3 影响裂纹行为的因素 36

2.3 沿晶脆性裂纹 38

2.4 沿晶延性裂纹 42

2.5 疲劳裂纹萌生及扩展机理 43

2.5.1 疲劳研究的历史发展 44

2.5.2 循环加载下的材料疲劳行为 47

2.5.3 疲劳裂纹的萌生 53

2.5.4 疲劳裂纹的扩展 60

2.5.5 疲劳问题的物理数学模型 66

3 裂纹的力学问题 77

3.1 裂纹萌生力学 77

3.1.1 损伤的定义 78

3.1.2 裂纹萌生判据 79

3.1.3 脆性裂纹萌生 80

3.1.4 延性裂纹萌生 82

3.1.5 构件中的裂纹萌生 84

3.2 裂纹扩展力学 85

3.2.1 宏观裂纹的力学问题 85

3.2.2 疲劳裂纹扩展力学问题 113

3.2.3 疲劳短裂纹扩展力学 122

4 裂纹与环境的交互作用 133

4.1 应力腐蚀 133

4.1.1 电化学腐蚀 133

4.1.2 应力腐蚀特征 134

4.1.3 阳极溶解型机理 136

4.1.4 氢致开裂型机理 140

4.2 氢损伤 143

4.2.1 氢致开裂过程 143

4.2.2 氢脆特征与氢致裂纹扩展 145

4.2.3 其他氢脆机理 146

4.3 腐蚀疲劳 147

4.3.1 腐蚀疲劳特征 147

4.3.2 腐蚀疲劳机理 149

4.3.3 腐蚀疲劳裂纹的扩展特性 150

4.3.4 影响腐蚀疲劳的主要因素 152

4.4 材料的蠕变 153

4.4.1 蠕变的基本特征 153

4.4.2 蠕变机理 156

4.4.3 蠕变断裂机理 159

4.4.4 蠕变断裂力学 161

4.5 高温疲劳 166

4.5.1 高温疲劳损伤 166

4.5.2 高温疲劳裂纹扩展 168

4.5.3 高温疲劳寿命预测方法 170

5 裂纹的检测与分析技术 173

5.1 裂纹的宏观检查分析 173

5.1.1 光学方法检测 175

5.1.2 射线检测 179

5.1.3 渗透检测 183

5.1.4 磁学方法检测 184

5.1.5 声学方法检测 187

5.1.6 电学方法检测 198

5.1.7 热学方法检测 202

5.2 裂纹部位的力学分析及材质检验 203

5.2.1 裂纹部位的力学分析 203

5.2.2 裂纹部位的材质检验 204

5.3 裂纹的微观检查分析 204

5.4 裂纹形成原因综合分析 205

5.4.1 裂纹源位置分析 205

5.4.2 裂纹走向分析 206

5.4.3 裂纹周围及裂纹末端分析 208

6 含裂纹结构的安全评估 209

6.1 裂纹安全评估学的基本原理 209

6.1.1 结构完整性评定规范发展历史 209

6.1.2 结构完整性评定简介 210

6.2 确定性安全评定方法 217

6.2.1 设计曲线法 217

6.2.2 R6“双判据”法 221

6.2.3 EPRI工程估算评定方法 235

6.2.4 含裂纹结构的疲劳评定 237

6.3 概率安全评定 238

6.3.1 结构可靠性理论 239

6.3.2 评定参数的分布特点 248

6.3.3 概率安全评定方法 251

7 工艺性裂纹 254

7.1 铸造缺陷 254

7.1.1 铸造缺陷分类 254

7.1.2 铸造缺陷的成因及分析方法 262

7.2 锻造裂纹 264

7.2.1 锻造缺陷分类 264

7.2.2 锻造裂纹的形成机理 265

7.3 热处理缺陷 269

7.3.1 热处理裂纹分类 270

7.3.2 影响淬火裂纹的因素 272

7.4 焊接裂纹 272

7.4.1 焊接裂纹分类 273

7.4.2 焊接裂纹形成机理及影响因素 275

8 裂纹的预测、控制及预防 280

8.1 裂纹的预测 280

8.1.1 疲劳裂纹萌生寿命 280

8.1.2 疲劳裂纹扩展寿命 285

8.2 裂纹的控制 287

8.2.1 裂纹止裂的基本原理 287

8.2.2 止裂的具体应用 290

8.2.3 疲劳裂纹的修复 292

8.2.4 蠕变损伤的修复 292

8.3 裂纹的预防 303

8.3.1 确定失效影响参数 304

8.3.2 确定各参数的相对影响 305

8.3.3 结构失效控制方法的相对有效率 307

8.3.4 裂纹预防的具体措施 311

参考文献 312