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绪论 1

第1章　材料在单向静拉伸载荷下的力学性能 4

1.1　拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线 5

1.1.1　拉伸力-伸长曲线 6

1.1.2　应力-应变曲线 6

1.2　弹性变形 8

1.2.1　弹性变形及其实质 8

1.2.2　广义胡克定律 9

1.2.3　弹性性能 11

1.2.4　弹性性能的工程意义 13

1.2.5　弹性不完整性 15

1.3　塑性变形 19

1.3.1　塑性变形的方式与特点 19

1.3.2　屈服现象及其本质 20

1.3.3　影响屈服强度的因素 22

1.3.4　加工硬化（应变硬化、形变强化） 28

1.3.5　颈缩现象和抗拉强度 32

1.3.6　塑性 34

1.3.7　韧性的概念及静力韧度分析 37

1.4　聚合物材料的变形 38

1.4.1　聚合物拉伸过程中的载荷-伸长曲线 38

1.4.2　聚合物的弹性变形和弹性模量 38

1.4.3　聚合物的变形机制 40

1.5　陶瓷材料的变形 42

1.6　材料的断裂 44

1.6.1　金属材料的断裂 44

1.6.2　金属断裂强度 52

1.6.3　陶瓷材料的断裂 58

1.6.4　高分子材料的断裂 61

小结 62

复习思考题 62

第2章　材料在其他静载荷下的力学性能 64

2.1　应力状态软性系数 65

2.2　材料的压缩 68

2.2.1　压缩试验的特点 68

2.2.2　压缩试验 68

2.3　材料的弯曲 70

2.3.1　弯曲试验的特点 70

2.3.2　弯曲试验 70

2.4　材料的扭转 73

2.4.1　应力-应变分析 73

2.4.2　扭转试验及测定的力学性能 74

2.5　材料的硬度 76

2.5.1　硬度的概念与分类 76

2.5.2　布氏硬度 78

2.5.3　洛氏硬度 80

2.5.4　维氏硬度 83

2.5.5　显微硬度 84

2.5.6　肖氏硬度 85

2.6　缺口试样在静载荷下的力学性能 86

2.6.1　缺口效应 86

2.6.2　缺口试件的力学性能 88

小结 91

复习思考题 91

第3章　材料在冲击载荷下的力学性能 93

3.1 冲击载荷下材料变形与断裂的特点 95

3.2　冲击弯曲和冲击韧性 97

3.2.1　缺口韧性冲击试验 97

3.2.2　缺口冲击试验的应用 99

3.3　低温脆性 100

3.3.1　低温脆性现象 101

3.3.2　低温脆性的本质 102

3.3.3　韧脆转变温度的测定 103

3.3.4　落锤试验和断裂分析图 105

3.3.5　低温脆性的评定 108

3.3.6　影响韧脆转变温度的因素 109

小结 112

复习思考题 112

第4章　材料的断裂韧性 113

4.1　概述 114

4.2　裂纹尖端的应力场 116

4.2.1　三种断裂类型 116

4.2.2 Ⅰ型裂纹尖端的应力场 117

4.2.3　应力强度因子KI 118

4.3　断裂韧性和断裂判据 120

4.3.1　断裂韧性KC和KIC 120

4.3.2　断裂判据 121

4.4　几种常见裂纹的应力强度因子 123

4.5　裂纹尖端的塑性区 125

4.6　塑性区及应力强度因子的修正 127

4.7　裂纹扩展的能量判据GI 130

4.8　GI和KI的关系 131

4.9　影响断裂韧性的因素 133

4.9.1　外部因素 133

4.9.2　内部因素 134

4.9.3　高强度金属材料的裂纹敏感性 137

4.9.4　断裂韧性与常规力学性能指标间的关系 138

4.10　金属材料断裂韧性KIC的测定 140

4.10.1　试样及其制备 140

4.10.2　测试方法 142

4.10.3　试验结果的处理 143

4.11　弹塑性条件下的断裂韧性 144

4.11.1　J积分 144

4.11.2　裂纹尖端张开位移（COD）法 145

4.12　陶瓷材料的断裂韧性与增韧途径 148

4.12.1 陶瓷材料的断裂韧性 148

4.12.2　陶瓷材料断裂韧性的测定 148

4.12.3　陶瓷材料的增韧途径 150

小结 153

复习思考题 154

第5章　材料在变动载荷下的力学性能 155

5.1　金属疲劳现象及特点 157

5.1.1　变动载荷和循环应力 157

5.1.2　疲劳现象及特点 159

5.1.3　疲劳宏观断口特征 159

5.2　高周疲劳 162

5.2.1　S-N曲线和疲劳极限 163

5.2.2　不对称循环应力下的疲劳极限和疲劳图 165

5.2.3　疲劳缺口敏感度q 167

5.3　疲劳裂纹扩展 169

5.3.1　疲劳裂纹扩展曲线 169

5.3.2　疲劳裂纹扩展速率 170

5.3.3　疲劳裂纹扩展寿命估算 174

5.4　疲劳过程及机理 176

5.4.1　疲劳裂纹的萌生 176

5.4.2　疲劳裂纹的扩展 179

5.5　低周疲劳 181

5.5.1　低周疲劳概述 181

5.5.2　缺口机件疲劳寿命估算 184

5.5.3　低周冲击疲劳 185

5.5.4　热疲劳 187

5.6　聚合物的疲劳 189

5.7　陶瓷材料的疲劳 191

5.7.1　静态疲劳 191

5.7.2　循环疲劳 192

5.7.3　陶瓷材料疲劳特性评价 193

小结 194

复习思考题 194

第6章　材料在环境条件下的力学性能 196

6.1　应力腐蚀断裂 198

6.1.1　应力腐蚀现象及产生条件 198

6.1.2　应力腐蚀断裂机理及断口分析 199

6.1.3　应力腐蚀断裂评价指标 201

6.1.4　防止应力腐蚀断裂的措施 203

6.2　氢脆 204

6.2.1　金属中的氢 205

6.2.2　氢脆类型及特征 205

6.2.3　氢致延滞断裂机理 206

6.2.4　氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系 207

6.2.5　防止氢脆的措施 209

6.3　腐蚀疲劳 210

6.3.1　腐蚀疲劳的特点 210

6.3.2　影响腐蚀疲劳裂纹扩展的因素 212

6.3.3　腐蚀疲劳裂纹扩展机制 212

6.3.4　防止腐蚀疲劳的措施 214

小结 215

复习思考题 215

第7章　材料在高温条件下的力学性能 217

7.1　材料在高温下力学性能的特点 218

7.2　蠕变的宏观规律及蠕变机制 220

7.2.1　金属蠕变的宏观规律 220

7.2.2　金属蠕变变形机制 221

7.2.3　蠕变断裂机理 223

7.3　金属高温力学性能指标 224

7.3.1　蠕变极限 224

7.3.2　持久强度 226

7.3.3　松弛稳定性 228

7.4　影响金属高温力学性能的主要因素 228

7.4.1　化学成分 228

7.4.2　冶炼工艺的影响 229

7.4.3　组织结构 229

7.4.4　晶粒尺寸 229

7.5　金属蠕变与疲劳的交互作用 231

7.6　聚合物的黏弹性与蠕变 231

7.6.1　温度对聚合物力学性能的影响 231

7.6.2　聚合物的力学松弛——黏弹性 233

7.7　陶瓷材料的抗热震性能 234

7.7.1 陶瓷抗热震性的理论基础 235

7.7.2　陶瓷涂层的热震寿命 235

7.7.3　抗热震陶瓷的分类及应用 236

7.7.4　提高陶瓷断裂抗热震性的主要措施 237

小结 238

复习思考题 238

第8章　材料的摩擦与磨损性能 240

8.1　摩擦与磨损的基本概念 241

8.1.1　摩擦 242

8.1.2　磨损 243

8.2　磨损模型 246

8.2.1　黏着磨损 246

8.2.2　磨料磨损 249

8.2.3　冲蚀磨损 254

8.2.4　腐蚀磨损 257

8.2.5　微动磨损 259

8.3　磨损试验方法 260

8.3.1　磨损试验的类型 260

8.3.2　试样试验常用的磨损试验机 260

8.3.3　材料耐磨性能的评定方法 262

8.4　摩擦磨损的控制 262

8.4.1　减轻黏着磨损的主要措施 263

8.4.2　改善磨料磨损耐磨性的措施 263

小结 264

复习思考题 265

参考文献 266