第一章 概论 1
第一节 压力容器的断裂 1
一、锅炉与压力容器断裂典型实例 1
二、断裂力学与材料力学的差别 4
第二节 断裂理论的产生与发展 5
第三节 压力容器断裂理论与缺陷评定内容概述 7
一、断裂理论内容概述 7
二、断裂性能测试 9
三、压力容器缺陷评定标准 9
四、压力容器缺陷评定实例 9
第二章 压力容器的脆断理论 10
第一节 裂纹与裂纹扩展的类型 10
一、裂纹的类型 10
二、裂纹扩展的类型 11
第二节 裂纹尖端的应力场和位移场 12
一、具有中心穿透裂纹的无限大平板受两向均匀拉伸时裂纹尖端的应力场和位移场 12
二、具有中心穿透裂纹的无限大平板受单向拉伸时裂纹尖端的应力场和位移场 13
三、无限大平板中Ⅱ型穿透裂纹尖端附近的应力场和位移场 14
四、无限大平板中Ⅲ型穿透裂纹尖端附近的应力场和位移场 14
第三节 应力强度因子按应力强度因子建立的断裂判据 15
一、应力强度因子 15
二、按应力强度因子建立的断裂判据 16
第四节 塑性区修正与线弹性断裂理论的适用范围 18
一、塑性区的形状和尺寸 18
二、应力强度因子的塑性区修正方法 21
三、线弹性断裂理论的适用范围 23
第五节 能量理论与能量判据 24
一、裂纹驱动力与能量判据 25
二、能量释放率G1与应力强度因子K1的关系 26
第六节 复合型裂纹的断裂判据 27
一、最大周向应力理论 28
二、应变能密度因子理论 30
三、最大应变能释放率理论 31
四、复合型断裂的工程判据 32
第七节 常见裂纹构件的应力强度因子解 36
一、应力强度因子求解方法概述 36
二、几种带穿透裂纹构件的应力强度因子K1的计算 38
三、埋藏裂纹应力强度因子K1的计算 47
四、表面裂纹应力强度因子K1的计算 49
五、压力容器中裂纹的应力强度因子K1的计算 50
习题 53
第三章 弹塑性断裂理论 55
第一节 概述 55
第二节 COD理论 56
一、COD定义 56
二、COD判据 57
三、两种典型裂纹模型的COD计算公式 58
四、COD设计曲线 66
第三节 J积分理论 69
一、J积分的定义及其守恒性 69
二、J主导和J控制裂纹扩展 72
三、J积分判据及其有效性分析 75
四、两种典型弹塑性断裂问题的J积分 76
习题 79
第四章 材料断裂性能及其测试 81
第一节 平面应变断裂韧性KIc及其测试 81
一、测试KIc的基本原理 81
二、KIc测试中对试样尺寸的要求 82
三、临界载荷Pc的确定 83
四、KQ有效性判据 85
五、断裂韧性KIc测试的基本过程 86
第二节 裂纹尖端张开位移临界值δc的测试 88
一、测试δc的基本原理 88
二、测试δc的基本过程 95
三、δc测试中有关问题的讨论 97
第三节 J积分临界值JIc的测量 98
一、测试JIc的基本原理 99
二、临界点的确定 101
三、测试JIc的基本过程 101
第四节 裂纹扩展阻力曲线及其测试 102
一、阻力曲线概念 102
二、阻力曲线应用及测试标准简述 105
三、JR曲线测定方法综述 106
四、JR曲线测试中试样的几何形状和尺寸要求 107
五、JR曲线测试要点 110
第五章 弹塑性断裂分析的工程方法 117
第一节 概述 117
第二节 弹塑性断裂分析工程方法基本技术 118
一、弹塑性估算方法 118
二、全塑性解 119
三、用工程方法进行断裂分析 119
第三节 常见含裂纹构件的弹塑性解 120
一、三点弯曲单边开裂平板(三点弯曲试件) 121
二、紧凑拉伸试样 123
三、受拉伸的中心裂纹板条 124
四、受均匀拉伸的单边切口试样 126
五、双边切口试件 128
六、含轴向裂纹的内压圆筒 129
七、含周向裂纹的圆筒 131
第四节 裂纹驱动力图及其应用 134
一、紧凑拉伸试件裂纹驱动力图 135
二、受拉伸的含周向裂纹圆筒的裂纹驱动力图 138
三、裂纹驱动力图的其它应用 138
第五节 稳定性评定图 140
第六节 失效评定图 143
一、以COD理论为依据的失效评定图 144
二、以J积分理论为基础的失效评定图 145
第六章 压力容器的疲劳裂纹扩展及寿命估算 149
第一节 概述 149
一、压力容器中的疲劳问题 149
二、交变应力的循环特性 149
三、含裂纹构件的疲劳设计--破损安全设计法 150
第二节 疲劳裂纹的扩展规律与寿命估算 151
一、疲劳裂纹的扩展过程 151
二、疲劳裂纹扩展的门槛值 152
三、疲劳裂纹的亚临界扩展速率及寿命估算 153
第三节 影响疲劳裂纹扩展速率的因素 160
一、平均应力对da/dN的影响 160
二、过载峰对da/dN的影响 163
三、加载频率对da/dN的影响 165
四、温度对da/dN的影响 166
第四节 腐蚀疲劳 167
一、应力腐蚀开裂 167
二、腐蚀疲劳 169
习题 172
第七章 压力容器缺陷评定标准及其进展 173
第一节 压力容器缺陷评定技术进展 173
一、概述 173
二、压力容器缺陷评定技术的新进展 174
第二节 以线弹性断裂理论为基础的标准 175
一、美国ASME规范第Ⅲ卷附录G 175
二、美国ASME规范第Ⅺ卷附录A 178
第三节 以COD理论为依据的标准 182
一、国际焊接学会IIW-X-749-74标准 182
二、英国BSI PD 6493-1976标准 185
三、日本WES 2805-1980标准 185
四、德国DVS 2401-1标准 187
五、中国CVDA-1984标准 188
第四节 采用失效评定图技术的标准 200
一、英国CEGB老R6标准 201
二、美国EPRI的评定规程 201
三、英国CEGB新R6标准 206
第五节 我国压力容器缺陷评定技术的进展 222
第八章 压力容器缺陷评定典例 225
第一节 我国压力容器典型工程实例 226
第二节 美国EPRI评定规程应用举例 234
附录Ⅰ 弹性力学的基本方程及两种平面问题 241
附录Ⅱ 复变函数的基本知识 248
附录Ⅲ 弹性力学平面问题的复变函数表示 250
附录Ⅳ 用Westergaard应力函数解平面裂纹问题 252
附录Ⅴ 用Muskhelishvili应力函数解平面裂纹问题 258
附录Ⅵ 求解弹性平面裂纹问题的边界配位法(Williams法) 268
参考文献 271