第1章 概论 1
1.1 航空结构设计思想的演变及其对材料力学性能的要求 1
1.2 航空材料力学行为的表征与测试技术简介 3
1.3 国内外相关技术进展 7
1.3.1 国外在航空材料力学性能研究及表征和测试技术的最新进展 7
1.3.2 北京航空材料研究院材料力学性能研究的进展 8
1.3.3 未来我国航空材料力学性能研究和表征与测试工作的设想 9
参考文献 10
第2章 高温结构材料的力学性能测试技术 11
2.1 高温直流电位法裂纹长度测量技术 11
2.1.1 高温电位法的应用背景 11
2.1.2 电位法的原理和方法 12
2.1.3 直流电位法应用实例 14
2.2 热机械疲劳性能测试技术 16
2.2.1 试验方法及原理 16
2.2.2 试样 19
2.2.3 试验设备 24
2.2.4 试验过程 26
2.2.5 试验的终止和中断处理 29
2.2.6 数据的获得与处理 30
2.2.7 热机械疲劳曲线方程 31
2.3 金属材料高温原位疲劳测试技术 33
2.3.1 应用背景 33
2.3.2 试验原理和方法 34
2.3.3 应用实例 35
2.4 粉末高温合金剩余疲劳寿命试验方法 38
2.4.1 试验方法及原理 39
2.4.2 试验步骤与过程 40
2.4.3 试验设备 41
2.5 金属板材热疲劳测试技术 41
2.5.1 应用背景 41
2.5.2 原理和方法 42
2.5.3 应用实例 44
参考文献 45
第3章 各向同性高温结构材料的力学行为 47
3.1 概述 47
3.2 粉末镍基高温合金的常规力学行为 47
3.2.1 粉末镍基高温合金的周期持久行为 48
3.2.2 粉末镍基高温合金的疲劳裂纹扩展行为 58
3.2.3 粉末镍基高温合金的低周疲劳行为 65
3.2.4 粉末镍基高温合金的热机械疲劳行为 73
3.3 轮盘材料的统一本构模型 83
3.3.1 ZSGH4169合金的Chaboche型黏塑性统一本构模型 83
3.3.2 FGH95合金的Chaboche型黏塑性统一本构模型 96
3.3.3 FGH95合金的Bodner－Partom型黏塑性统一本构模型 98
3.4 金属间化合物合金的力学行为 103
3.4.1 合金层片组织方向对拉伸性能的影响 103
3.4.2 低周疲劳寿命分析 107
参考文献 115
第4章 各向异性镍基高温合金的力学行为 117
4.1 概述 117
4.2 温度与取向对拉伸性能的影响 117
4.2.1 单晶合金弹性行为 117
4.2.2 晶体取向及温度对合金的屈服强度和抗拉强度的影响 120
4.3 持久／蠕变行为 123
4.3.1 单晶合金的蠕变强度 123
4.3.2 单晶合金的蠕变断裂机制 123
4.4 低周疲劳行为 129
4.4.1 单晶合金的循环硬化行为 130
4.4.2 单晶合金的循环拉压不对称性 133
4.4.3 单晶合金的低周疲劳寿命 137
4.4.4 单晶合金的低周疲劳断裂机制 143
4.5 各向异性合金的本构模型 148
参考文献 153
第5章 结构钢在拉扭复合载荷下的疲劳裂纹扩展行为 154
5.1 概述 154
5.2 试验材料与试验方法 155
5.2.1 试验材料 155
5.2.2 试样 156
5.2.3 疲劳试验方法 158
5.2.4 J积分的计算方法 160
5.3 循环扭转载荷下近门槛值的疲劳裂纹扩展行为 161
5.3.1 循环扭转载荷下的裂纹扩展门槛值 161
5.3.2 近门槛值附近的疲劳裂纹扩展行为 162
5.3.3 疲劳裂纹尖端的屏蔽效应 166
5.3.4 材料扭转疲劳强度的评价 167
5.4 拉扭复合载荷下近门槛值的疲劳裂纹扩展行为 168
5.4.1 裂纹扩展开始门槛值 168
5.4.2 拉扭复合载荷下近门槛值的疲劳裂纹扩展行为 169
5.4.3 疲劳断口观察 170
5.4.4 裂纹扩展开始门槛值模型分析 172
5.5 拉扭复合载荷下的弹塑性疲劳裂纹扩展行为 173
5.5.1 疲劳裂纹的扩展行为 173
5.5.2 疲劳裂纹的扩展机制 176
5.6 小结 180
参考文献 181
第6章 小裂纹测试及疲劳全寿命预测 183
6.1 概述 183
6.2 小裂纹研究项目简介 184
6.2.1 国际合作项目 185
6.2.2 国内研究项目 187
6.3 小裂纹扩展速率测试 191
6.3.1 小裂纹扩展速率测试标准 191
6.3.2 国内外标准对比 192
6.3.3 小裂纹测试与表征的主要技术问题 194
6.3.4 da/dN－△Keff基线及（△Keff）th测试技术 200
6.3.5 腐蚀环境下蚀坑小裂纹监测技术 201
6.4 基于小裂纹扩展的航空材料疲劳全寿命预测 202
6.4.1 理论依据 202
6.4.2 基于小裂纹扩展的航空材料疲劳全寿命预测方法 203
6.4.3 初始裂纹尺寸ai和ci 203
6.4.4 材料的da/dN－△Keff曲线和（△Keff）th值 206
6.4.5 三维裂纹的断裂力学分析 208
6.5 疲劳全寿命预测技术的验证与应用 209
6.5.1 航空金属材料的验证 209
6.5.2 含点蚀铝合金的疲劳全寿命预测 213
6.5.3 焊接钛合金的疲劳全寿命预测 220
6.5.4 喷丸强化铝合金材料的全寿命预测 223
6.6 小结 227
参考文献 227
第7章 腐蚀环境下力学性能测试技术 230
7.1 概述 230
7.2 腐蚀环境下高周疲劳测试技术 232
7.3 腐蚀环境下低周疲劳测试技术 237
7.3.1 适用于腐蚀环境的应变规设计 237
7.3.2 腐蚀环境低周疲劳试样的设计 241
7.4 腐蚀环境下裂纹扩展自动测试技术 243
7.4.1 腐蚀环境装置 244
7.4.2 柔度法测量腐蚀环境下的疲劳裂纹长度 244
7.4.3 柔度法与目测法测量结果的比较 245
7.5 腐蚀环境下典型结构模拟件疲劳试验 246
7.5.1 典型结构模拟件的腐蚀疲劳试验 246
7.5.2 多位置损伤典型模拟件的疲劳裂纹扩展试验 248
参考文献 251
第8章 谱载条件下疲劳裂纹扩展行为和损伤容限性能表征技术 252
8.1 概述 252
8.2 疲劳裂纹扩展研究进展 253
8.2.1 恒幅疲劳裂纹扩展公式 253
8.2.2 典型的过载疲劳裂纹扩展模型 255
8.3 疲劳裂纹扩展参数的获取 261
8.3.1 谱载疲劳裂纹扩展试验方法 261
8.3.2 工程法获取疲劳裂纹扩展参数 263
8.3.3 最佳拟合法获取疲劳裂纹扩展参数 270
8.4 谱载下疲劳裂纹扩展模型 272
8.4.1 谱载寿命预测程序 272
8.4.2 谱载疲劳裂纹扩展模型参数的获取 273
参考文献 278
第9章 聚合物基复合材料力学行为 280
9.1 复合材料的定义及分类 280
9.2 聚合物基复合材料的力学性能特征 281
9.2.1 高比强度和高比模量 281
9.2.2 非均质性和各向异性 282
9.2.3 损伤、断裂和疲劳行为 282
9.2.4 性能数据的分散性 283
9.3 聚合物基复合材料力学性能国内外标准试验方法对比 283
9.3.1 国外复合材料力学性能测试标准的现状 283
9.3.2 国内复合材料力学性能测试标准的现状 283
9.3.3 国内外标准的对比分析 284
9.4 聚合物基复合材料环境老化行为 299
9.4.1 碳纤维增强聚合物基复合材料的吸湿特性 299
9.4.2 碳纤维增强聚合物基复合材料的热老化行为 309
9.4.3 聚合物基复合材料的老化机理 316
参考文献 329
第10章 航空有机玻璃的力学性能研究 332
10.1 航空有机玻璃的力学性能特征 332
10.2 航空有机玻璃的环境老化性能研究 333
10.2.1 航空有机玻璃环境老化后宏观性能的研究 333
10.2.2 航空有机玻璃环境老化后微观性能的研究 337
10.3 航空有机玻璃的疲劳性能研究 341
10.3.1 航空有机玻璃的拉伸疲劳性能研究 341
10.3.2 航空有机玻璃疲劳裂纹扩展性能研究 354
参考文献 359
第11章 疲劳裂纹起始的数值模拟模型 361
11.1 研究背景 361
11.2 国际上近年来数值模拟的研究进展 365
11.2.1 裂纹萌生的Tanaka－Mura模型 365
11.2.2 Hoshide模型 366
11.2.3 Tryon模型 368
11.2.4 Brueckner－Foit＆Huang模型 370
11.2.5 Glodez模型 372
11.3 马氏体结构钢的疲劳裂纹萌生过程 373
11.3.1 材料 373
11.3.2 Voronoi多晶体模型和有限元分析 373
11.3.3 疲劳裂纹萌生寿命模拟 376
11.4 铁素体钢和两相材料马氏体—铁素体钢裂纹起始的模拟 379
参考文献 382