工程断裂力学PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　断裂力学的产生 1

1.2　断裂力学的任务 2

1.3　断裂力学的基本概念 3

1.3.1 裂纹的分类与基本形式 3

1.3.2　应力强度因子与能量释放率 4

1.3.3　断裂韧度与断裂准则 5

本章小结 7

参考文献 7

第2章　裂纹尖端附近线弹性应力场 8

2.1 Ⅰ型裂纹的应力场和位移场 8

2.1.1 Ⅰ型裂纹的Westergaard应力函数 8

2.1.2 Ⅰ型裂纹的应力、位移全场解 10

2.1.3 Ⅰ型裂纹尖端附近的应力场、位移场局部解 12

2.2 Ⅱ型裂纹尖端附近的应力场和位移场 14

2.3 Ⅲ型裂纹尖端附近的应力场和位移场 15

2.4　应力强度因子与断裂准则 17

2.4.1　应力强度因子 17

2.4.2　脆性断裂准则 18

2.5　应力强度因子计算 20

2.5.1 解析法 20

2.5.2 叠加法 25

2.5.3　有限单元法 28

2.6　三维裂纹问题 30

2.6.1 无限体内的椭圆形片状裂纹 31

2.6.2　表面裂纹 33

本章小结 36

参考文献 37

第3章　裂纹尖端能量释放率 38

3.1　Griffith能量平衡理论 38

3.2 Orowan理论——对Griffith能量平衡理论的修正 40

3.3 能量释放率与脆性断裂的能量准则 40

3.3.1　恒定位移情况 41

3.3.2　恒定载荷情况 42

3.4　能量释放率与应力强度因子的关系 44

3.5　裂纹扩展阻力（R）曲线的概念 47

本章小结 49

参考文献 49

第4章　复合型裂纹 50

4.1　最大周向应力理论 50

4.2　最大能量释放率理论 54

4.2.1 确定支裂纹的应力强度因子？Ⅰ、？Ⅱ的起始值 55

4.2.2 主裂纹沿分支方向θ＝θ0起始扩展的能量释放率 55

4.2.3 主裂纹的起始扩展方向——满足能量释放率最大的方向 56

4.2.4 断裂判据 57

4.3　应变能密度因子理论 58

4.4　工程上应用的近似断裂判据 64

本章小结 66

参考文献 67

第5章　小范围屈服下的Ⅰ型裂纹塑性区及K因子修正 69

5.1　K主导区的概念与线弹性断裂力学适用范围 70

5.2　塑性理论简介 71

5.2.1 Mises屈服条件 71

5.2.2 Tresca屈服条件 71

5.3 Irwin对Ⅰ型裂纹尖端塑性区估计与K因子修正 72

5.3.1 裂纹尖端塑性区的大致形状 72

5.3.2 Irwin裂纹尖端塑性区的假设 74

5.3.3 线弹性断裂力学的适用范围 77

5.3.4　应力强度因子K的修正 78

5.4　D-B带状屈服区模型 81

本章小结 83

参考文献 84

第6章　弹塑性断裂力学简介 85

6.1　裂纹尖端张开位移COD理论 85

6.1.1 Irwin小范围屈服条件下的COD表达式 85

6.1.2 D-B带状屈服区模型的COD 86

6.1.3 全面屈服条件下的COD 87

6.2　J积分理论 89

6.2.1　J积分的回路定义及其守恒性 89

6.2.2　J积分与裂端应力应变场 90

6.2.3 J与G的关系，J与COD的关系 91

6.2.4　J积分的形变功率定义 93

本章小结 95

参考文献 96

第7章　疲劳裂纹扩展 97

7.1　传统疲劳理论回顾 97

7.2　疲劳裂纹的萌生和扩展 99

7.2.1　疲劳裂纹萌生机理 99

7.2.2　疲劳裂纹扩展机理 101

7.3　疲劳裂纹扩展速率 102

7.4　影响疲劳裂纹扩展速率的因素 105

7.4.1 载荷比R 105

7.4.2　过载 106

7.4.3　其他因素 107

7.5　裂纹闭合效应 107

7.6　常幅循环载荷下的疲劳寿命估计 109

7.7　变幅疲劳问题简介 112

7.8　应变疲劳简介 114

7.9　应力腐蚀开裂与环境促进裂纹扩展 115

7.10　腐蚀疲劳裂纹扩展 117

本章小结 118

参考文献 119

第8章　断裂力学性能参数测试 121

8.1　金属材料平面应变断裂韧度KIc测试 121

8.1.1　测试原理和方法 121

8.1.2　试样形状、尺寸和制备 122

8.1.3 实验装置与实验步骤 124

8.1.4 实验的结果处理及KIc有效性判断 125

8.2　裂纹顶端张开位移（COD）测试 127

8.2.1 测试方法 127

8.2.2　试样制备 128

8.2.3 特征COD值的确定 129

8.3　金属材料延性断裂韧度JIc的测试 130

8.3.1 测试方法 130

8.3.2　试样制备 131

8.3.3 实验装置与实验步骤 133

8.3.4 结果处理与有效性的判断 135

参考文献 137

附表　第二类椭圆积分表 138