材料的力学性能PDF电子书下载

第1章 弹性变形与塑性变形 1

1.1弹性变形 1

1.1.1弹性变形的物理本质 1

1.1.2 Hooke（胡克）定律 2

1.1.3广义Hooke定律 3

1.1.4工程常用弹性常数 4

1.2滞弹性变形 5

1.2.1滞弹性变形（弹性后效） 5

1.2.2弹性滞后环与循环韧性 6

1.3塑性变形 7

1.3.1金属塑性变形的特点 7

1.3.2金属塑性变形的主要方式 7

1.3.3塑性变形的工程意义 8

习题 9

第2章 静拉伸载荷下的力学性能 10

2.1拉伸试样与拉伸试验 10

2.2拉伸曲线和应力-应变曲线 11

2.2.1拉伸曲线 11

2.2.2应力-应变曲线 11

2.3拉伸性能与拉伸变形行为 14

2.3.1屈服现象和屈服点（屈服强度） 14

2.3.2应变硬化（形变强化、加工硬化） 22

2.3.3抗拉强度及其工程意义 25

2.3.4颈缩现象及其判据 26

2.3.5实际断裂强度 28

2.3.6塑性及其意义 29

2.4超塑性 31

2.4.1超塑性产生的条件 32

2.4.2超塑性变形的特征 32

2.4.3超塑性变形的机理 33

习题 34

第3章 其他静载下的力学性能 36

3.1压缩 36

3.1.1压缩试样 36

3.1.2压缩曲线 37

3.1.3压缩试验测定的力学性能指标 37

3.2扭转 38

3.2.1静扭转试验的特点 38

3.2.2扭转试验测定的力学性能指标 39

3.3弯曲 40

3.3.1静弯曲试验的特点 41

3.3.2弯曲试验测定的力学性能指标 41

3.4硬度 42

3.4.1布氏硬度 42

3.4.2洛氏硬度 43

3.4.3维氏硬度 45

3.5缺口的力学行为 46

3.5.1缺口处的应力分布（缺口效应） 46

3.5.2缺口拉伸试验 49

习题 49

第4章 材料的断裂 51

4.1理论断裂强度 51

4.2断裂强度的裂纹理论（Griffith理论） 52

4.2.1 Griffith理论及其断裂准则 52

4.2.2 Griffith断裂准则的修正 54

4.3材料的宏观断裂类型和力学状态图 55

4.3.1宏观断裂类型及其断口特征 55

4.3.2力学状态图及其应用 57

4.4材料的微观断裂机理及其断口特征 59

4.4.1晶间断裂与穿晶断裂 60

4.4.2解理断裂 60

4.4.3微孔聚集剪切断裂 62

4.4.4准解理断裂 65

习题 66

第5章 冲击载荷下的力学性能 67

5.1冲击载荷下金属的变形特点 67

5.2冲击吸收功和冲击韧性 68

5.2.1缺口试样的冲击弯曲试验 68

5.2.2冲击吸收功的意义 70

5.2.3冲击试验的应用 70

5.3低温脆性 71

5.3.1低温脆性（冷脆）现象 71

5.3.2韧脆转变温度的评定 72

习题 74

第6章 裂纹体的断裂韧性 75

6.1裂纹体的应力分析 75

6.1.1裂纹体的基本断裂类型 76

6.1.2裂纹尖端的应力场和应力场强度因子 77

6.2断裂韧性和断裂判据 80

6.2.1断裂韧性 80

6.2.2断裂判据 81

6.3裂纹尖端的塑性区及应力场强度因子的修正 82

6.3.1裂纹尖端的塑性区 82

6.3.2塑性区对应力场强度因子的修正 85

6.4裂纹扩展的能量释放率GI及断裂韧性GIc 87

6.4.1裂纹扩展的能量释放率GI 87

6.4.2断裂韧性GIc及其判据 88

6.5断裂韧性KIc的测试 89

6.5.1试样及其要求 89

6.5.2测试方法 90

6.6影响断裂韧性KIc的因素 94

6.6.1内部因素 94

6.6.2外部因素 96

6.7弹塑性条件下断裂韧性的概述 97

习题 98

第7章 疲劳性能 100

7.1变动载荷（应力）及其描述参量 100

7.2疲劳破坏和疲劳断口 101

7.2.1疲劳破坏的特征 101

7.2.2疲劳断口 102

7.3高周疲劳 104

7.3.1疲劳曲线和疲劳极限 104

7.3.2疲劳极限的测定及S-N曲线的绘制 106

7.3.3循环应力特性对疲劳强度的影响 108

7.3.4表面几何因素对高周疲劳特性的影响 111

7.4低周疲劳 112

7.4.1循环硬化和循环软化 112

7.4.2滞后回线 112

7.4.3应变-寿命（△ε-Nf）曲线 113

7.4.4缺口零件的疲劳 114

7.5疲劳裂纹扩展 115

7.5.1疲劳裂纹扩展曲线（a-N曲线） 115

7.5.2疲劳裂纹扩展速率da/dN 115

7.5.3平均应力和微观组织对da/dN的影响 116

7.5.4疲劳裂纹扩展寿命预测（估算） 117

7.6疲劳裂纹的萌生和扩展机理 118

7.6.1疲劳裂纹的萌生 118

7.6.2疲劳裂纹扩展的方式和机理 119

7.7改善疲劳强度的方法 121

7.7.1改善材料的稳定性 121

7.7.2改善疲劳裂纹萌生的抗力 122

7.7.3改善疲劳裂纹扩展的抗力 122

7.8热疲劳简介 122

习题 123

第8章 高温环境下的力学性能 125

8.1材料的蠕变 125

8.1.1蠕变现象 125

8.1.2典型的蠕变曲线 125

8.1.3应力和温度对蠕变曲线的影响 126

8.2蠕变极限与持久强度 127

8.2.1蠕变极限 127

8.2.2持久强度 127

8.2.3影响蠕变极限和持久强度的主要因素 128

8.3蠕变变形和蠕变断裂机理 129

8.3.1蠕变变形机理 129

8.3.2蠕变断裂机理 130

习题 132

第9章 环境介质作用下金属的力学行为 133

9.1应力腐蚀断裂 133

9.1.1应力腐蚀断裂及其产生条件 133

9.1.2应力腐蚀断裂机理及断口特征 134

9.1.3应力腐蚀断裂的测量方法及力学性能指标 135

9.1.4防止应力腐蚀断裂的措施 138

9.2氢脆 138

9.2.1氢脆的类型和特征 138

9.2.2氢致延滞断裂机理 140

9.2.3氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系 141

9.2.4防止氢脆的措施 142

9.3腐蚀疲劳 142

9.3.1腐蚀疲劳的特点 143

9.3.2腐蚀疲劳裂纹的形成及扩展机理 143

9.3.3腐蚀疲劳裂纹扩展的影响因素 145

9.3.4防止腐蚀疲劳的措施 146

习题 147

第10章 接触应力下的力学性能 148

10.1磨损 148

10.1.1磨损及其分类 148

10.1.2磨损性能指标 149

10.1.3磨损机理 149

10.2接触疲劳 154

10.2.1接触疲劳现象 154

10.2.2接触疲劳破坏机理 156

习题 159

第11章 陶瓷材料的力学性能 160

11.1陶瓷材料的简介 160

11.1.1陶瓷材料的概念 160

11.1.2陶瓷材料的特点 160

11.2陶瓷材料的变形与断裂 161

11.2.1陶瓷材料的弹性变形 161

11.2.2陶瓷材料的塑性变形 161

11.2.3陶瓷材料的超塑性变形 162

11.2.4陶瓷材料的断裂 163

11.3陶瓷材料的强度 164

11.3.1陶瓷材料的抗拉强度 164

11.3.2陶瓷材料的抗弯强度 164

11.3.3陶瓷材料的抗压强度 165

11.3.4影响陶瓷材料强度的主要因素 166

11.4陶瓷材料的硬度和耐磨性 167

11.4.1陶瓷材料的硬度 167

11.4.2陶瓷材料的耐磨性 167

11.5陶瓷材料的断裂韧性与增韧 168

11.5.1陶瓷材料的断裂韧性 168

11.5.2陶瓷材料的增韧 170

习题 171

第12章 高分子材料的力学性能 173

12.1线型非晶态聚合物的变形 174

12.1.1非晶态聚合物在玻璃态下的变形 175

12.1.2非晶态聚合物在高弹态下的变形 176

12.1.3非晶态聚合物在黏流态下的变形 177

12.2结晶态聚合物的变形 177

12.3聚合物的黏弹性 179

12.3.1静态黏弹性 179

12.3.2动态黏弹性 182

12.4高分子材料的强度与断裂 182

12.4.1强度与硬度 182

12.4.2银纹与断裂过程 183

12.4.3韧性与增韧 184

12.4.4摩擦与磨损 185

12.5聚合物的疲劳强度 188

习题 189

第13章 复合材料的力学性能 191

13.1复合材料的定义和特点 191

13.1.1复合材料的定义和分类 191

13.1.2复合材料的特点 192

13.2纤维增强复合材料的力学性能 193

13.2.1单向复合材料的力学性能 193

13.2.2短纤维复合材料的力学性能 202

13.2.3纤维增强复合材料的断裂 207

13.2.4纤维增强复合材料的冲击与疲劳 210

13.2.5纤维增强复合材料的疲劳性能 212

13.3颗粒增强复合材料的力学性能 215

13.3.1颗粒复合材料的弹性常数 216

13.3.2颗粒复合材料的强度 219

13.3.3颗粒复合材料的塑性 220

13.3.4超细粒子对复合材料力学性能的影响 221

13.4复合材料的应用与发展趋势 224

13.4.1复合材料的应用 224

13.4.2复合材料的发展趋势 225

习题 226

参考文献 227