第一章 引言与综述 2
1.1现代断裂力学的理论及其应用 2
1.1.1断裂事故的后果 2
1.1.2断裂力学和材料力学 5
1.1.3线弹性断裂力学的基本用途 7
1.1.4线弹性断裂力学的各种关系 9
1.1.5一些断裂力学的应用实例 12
1.1.6处理复杂结构／裂纹的方法 13
1.1.7损伤容限评估 15
1.1.8规范要求 17
1.2.1结构设计的发展 19
1.2断裂力学的起源 19
1.2.2Griffith理论 21
1.2.3Griffith理论的某些困难 23
1.2.4断裂力学的起源 24
1.2.5应力强度因子 25
1.2.6断裂的原子模拟 28
1.3断裂力学基础 30
1.3.1临界裂纹扩展 30
1.3.2纤维增强复合材料 33
1.3.3橡胶材料 34
1.3.4断裂力学中的数值方法 35
1.3.5裂纹的快速扩展 35
1.3.6动态裂纹的止裂 37
1.3.7统计断裂力学 40
1.4非线性研究 41
1.4.1简单的裂纹尖端塑性模型 41
1.4.2COD法的起源 42
1.4.3COD法的扩充 43
1.4.4J积分 45
1.4.5共线的窄条屈服模型 46
1.4.6其他窄条屈服模型 47
1.4.7弹塑性断裂力学的起源 48
1.4.8不稳定撕裂理论 50
1.4.9非线性条件下裂纹扩展准则 51
1.5非线性和动态处理的必要性 53
1.5.1热冲击问题 54
1.5.2劣化的核电管道 57
1.5.3裂前渗漏的条件 58
1.6断裂力学的现状及前景 60
1.7参考文献 62
第二章 固体力学基础 70
2.1应力分析 70
2.1.1平衡方程 71
2.1.2主应力 73
2.2应变分析 74
2.2.1应变张量 74
2.2.2相容方程 75
2.3.1应变能密度 76
2.3.2线弹性材料 76
2.3弹性 76
2.3.3余应变能密度 77
2.3.4弹性边值问题 78
2.3.5橡皮弹性体 78
2.4能量原理 79
2.4.1虚功原理 79
2.4.2势能 79
2.4.3余势能 80
2.5粘弹性 81
2.5.1线性粘弹性材料 81
2.5.2简单的热流变材料 84
2.5.3对应原理 85
2.6.1屈服准则 86
2.6弹塑性 86
2.6.2塑性增量理论 88
2.6.5塑性形变理论 90
2.6.4刚塑性材料 91
2.7粘弹塑性 93
2.8参考文献 97
第三章 线弹性断裂力学 98
3.1线弹性裂纹尖端场 98
3.1.1反平面问题 98
3.1.2平面问题 101
3.1.3断裂准则 103
3.2应力强度因子 104
3.2.1封闭形式的解 105
3.2.2数值法 109
3.3裂纹体能量 113
3.3.1能量释放率 113
3.3.2J-积分 116
3.3.3其他不变的积分 120
3.4塑性区和断裂韧性 122
3.5平面应力断裂和R-曲线 129
3.6参考文献 134
第四章 动态断裂力学 137
4.1动态裂纹扩展和止裂概念 137
4.1.1基本定义和术语 138
4.1.2裂纹扩展速度的准静态分析 139
4.1.3动态裂纹扩展分析 144
4.1.4裂纹分叉 146
4.1.5裂纹止裂的早期看法 147
4.1.6弹性动态断裂力学基础 152
4.1.7裂纹止裂方法 155
4.1.8动态断裂力学的非线性观点 160
4.2动态断裂力学的数学基础 162
4.2.1弹性动力学裂纹尖端场 162
4.2.2能量释放率 165
4.2.3弹性动态回路积分 168
4.3一些简单结构的分析 169
4.3.1双悬臂梁试件 169
4.3.2双扭试件 173
4.3.3增压管道中的轴向裂纹扩展 175
4.3.4稳态裂纹扩展 178
4.3.5窄条屈服模型的应用 179
4.4动态断裂力学的应用 181
4.4.1裂纹扩展实验 181
4.4.2动态裂纹扩展分析 187
4.4.3动载荷作用下裂纹的起裂 188
4.4.4终段弹道学和碎裂 189
4.5参考文献 192
第五章 弹塑性断裂力学 198
5.1Dugdale模型 198
5.2反平面弹塑性解 206
5.3裂纹尖端的塑性场 211
5.3.1Ⅰ型场 213
5.3.2断裂准则 217
5.4塑性断裂工程计算法 219
5.4.1全塑性解 219
5.4.2估算法 221
5.4.3硬化失效评估图 224
5.4.4其他估算法 226
5.5J积分试验 227
5.5.1单试件试验 228
5.5.2标准的JIc试验法 231
5.6J主导和J控制裂纹扩展 234
5.7.1撕裂模量 239
5.7J控制裂纹扩展的稳定性 239
5.7.2η因子 242
5.7.3示例 246
5.7.4幂硬化材料的撕裂不稳定性 247
5.7.5应用 251
5.8持续裂纹扩展 257
5.8.1裂纹尖端张开角 258
5.8.2扩展裂纹渐近场 261
5.8.3理论和试验对比 265
5.8.4持续裂纹扩展的J积分 267
5.9结束语 270
5.10参考文献 271
6.1初步见解 275
第六章 纤维增强复合材料的断裂力学模型 275
6.1.1分类和术语 276
6.1.2基本力学性能 277
6.1.3各向异性断裂力学 278
6.1.4关于断裂力学应用的基本见解 280
6.1.5微观机理断裂过程 281
6.2线弹性断裂力学分析模型 284
6.2.1裂纹长度修正及其他简单模型 285
6.2.2计及非自相似裂纹扩展模型 285
6.2.3统一的临界应变模型 286
6.2.4复合型断裂模型 287
6.2.5前景 289
6.3.1连续体模型 290
6.3非线性断裂力学分析模型 290
6.3.2混合模型 292
6.3.3有限元模型 296
6.4有关专题 296
6.4.1胶结断裂力学 297
6.4.2纤维脱丝模型 299
6.4.3加速特性 300
6.5参考文献 302
第七章 时间相关的断裂 306
7.1静态裂纹尖端场 306
7.1.1第二阶段弹性蠕变 307
7.1.2第一阶段弹性蠕变 313
7.1.3第一阶段第二阶段蠕变 315
7.1.4第一阶段塑性蠕变 317
7.1.5弹性指数硬化蠕变 318
7.1.6△Tk积分 319
7.2蠕变裂纹扩展 321
7.2.1第二阶段弹性蠕变裂纹场 321
7.2.2稳态裂纹扩展 326
7.2.3瞬态裂纹扩展 328
7.2.4第一阶段弹性蠕变裂纹场 330
7.3蠕变裂纹扩展关系式 331
7.4粘弹性裂纹扩展 338
7.4.1凝聚断裂模型 339
7.4.2实验对比 342
7.5结束语 344
7.6参考文献 346
第八章 疲劳裂纹扩展的某些非线性方面 349
8.1疲劳裂纹扩展预测的基本见解 349
8.1.1等幅疲劳裂纹扩展关系 349
8.1.2载荷相互作用效应 352
8.1.3裂纹闭合概念 354
8.1.4闭合论述 357
8.2关于疲劳裂纹扩展的理论模型 357
8.2.1Budiansky和Hutchinson模型 358
8.2.2斜条带屈服模型 361
8.2.3疲劳中的短裂纹问题 367
8.2.4焊接处疲劳裂纹的扩展 369
8.3参考文献 373
第九章 断裂力学资料来源 377
9.1技术杂志 377
9.2会议文集 379
9.3标准 380
9.4学位论文 380
9.5文摘性期刊 380
9.6进展综述 381
9.7手册 381
9.8专题论文 381
9.9教科书 381
9.10参考文献 383
附录A全塑性解汇编 384