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第1章 应力与应变1

1.1应力3

1.1.1应力状态分类3

1.1.2应力状态分析4

1.2微体平衡7

1.3应变9

1.3.1应变状态分类9

1.3.2应变状态分析9

1.3.3平面应变状态11

1.4应力应变测定实验13

1.4.1电测法原理14

1.4.2电阻应变片14

1.4.3应变仪18

1.4.4应变测量电桥18

1.4.5平面应力状态测量19

1.4.6电测法应用21

习题22

第2章 材料失效形式及强度理论25

2.1常用工程材料的失效形式26

2.1.1变形失效26

2.1.2断裂失效27

2.1.3腐蚀失效28

2.1.4磨损失效28

2.2屈服强度理论28

2.2.1强度理论概念28

2.2.2最大切应力理论29

2.2.3形变应变能理论30

2.3断裂强度理论31

2.3.1最大拉应力理论31

2.3.2最大拉应变理论31

2.3.3相当应力31

2.4莫尔强度理论32

2.5强度条件与强度计算33

习题35

第3章 材料在断裂时的力学状态37

3.1断裂分类38

3.1.1正断与切断38

3.1.2韧性断裂与脆性断裂39

3.1.3穿晶断裂和沿晶断裂39

3.1.4纯剪切断裂、微孔聚集型断裂和解理断裂40

3.2断裂的宏观断口特征41

3.2.1韧性断裂的宏观断口特征41

3.2.2脆性断裂的宏观断口特征42

3.3脆性断裂43

3.3.1脆性断裂机理43

3.3.2脆性断裂的微观断口特征47

3.4韧性断裂49

3.4.1韧性断裂机理49

3.4.2韧性断裂的微观断口特征50

3.5断裂强度51

3.5.1晶体的理论断裂强度51

3.5.2格里菲斯（Griffith）断裂理论52

3.5.3奥罗万（Orowan）的修正54

习题55

第4章 裂纹扩展时材料的力学状态56

4.1线弹性条件下材料的断裂韧度58

4.1.1裂纹扩展的基本形式58

4.1.2断裂强度与裂纹长度60

4.1.3应力场强度因子KI及断裂韧度KIc60

4.1.4断裂判据62

4.1.5几种常见裂纹的应力强度因子63

4.1.6裂纹扩展的能量释放率GI65

4.1.7裂纹扩展能量判据66

4.2断裂韧性的影响因素67

4.2.1外部因素68

4.2.2内部因素68

4.3断裂韧度KIc与常规力学性能指标之间的关系70

4.4弹塑性条件下断裂韧度71

4.4.1弹塑性条件下断裂韧度概述71

4.4.2裂纹尖端张开位移COD及断裂韧度δt72

4.4.3 J积分及断裂韧度JIc73

4.5断裂韧度KIc的测试74

4.5.1断裂韧性KIc试样的要求74

4.5.2三点弯曲法75

4.5.3紧凑拉伸法76

4.5.4 Vicker压痕法76

习题77

第5章 静载拉伸与压缩时材料的力学性能78

5.1应力状态软性系数79

5.2静载拉伸与压缩时的性能指标80

5.2.1拉伸曲线80

5.2.2弹性模量82

5.2.3屈服强度82

5.2.4抗拉强度（抗压强度）83

5.2.5断后伸长率与断面收缩率84

5.3弹性变形84

5.3.1弹性变形及其物理本质84

5.3.2胡克定律85

5.3.3弹性模量的工程意义85

5.3.4弹性比功86

5.3.5滞弹性86

5.3.6包辛格效应及其使用意义88

5.4塑性变形88

5.4.1金属材料塑性变形机制与特点88

5.4.2屈服现象及其本质89

5.4.3影响屈服强度的因素90

5.4.4应变硬化92

5.4.5颈缩现象和抗拉强度94

5.4.6塑性96

5.4.7静力韧度97

5.5缺口效应98

5.5.1缺口试样应力分布98

5.5.2缺口试样静拉伸试验100

5.5.3缺口偏斜拉伸试验101

5.5.4缺口静弯曲试验102

5.6拉伸试验与压缩试验103

5.6.1单向静拉伸试验103

5.6.2单向压缩试验103

习题105

第6章 弯曲、扭转和剪切时材料的力学性能107

6.1材料的弯曲108

6.1.1弯曲试验方法及其力学性能指标108

6.1.2弯曲试验的特点110

6.1.3弯曲试验的应用111

6.2材料的扭转111

6.2.1扭转试验应力-应变分析111

6.2.2扭转试验的特点112

6.2.3扭转试验方法及其力学性能指标113

6.2.4扭转试验的实际应用114

6.3材料的剪切116

6.3.1单剪试验116

6.3.2双剪试验117

6.3.3冲孔式剪切试验117

6.4几种静载试验方法的比较117

习题118

第7章 冲击时材料的力学性能119

7.1冲击载荷下材料的变形和断裂120

7.2冲击弯曲和冲击韧度121

7.2.1冲击弯曲试验原理121

7.2.2缺口冲击试验的应用121

7.3低温脆性及其评定123

7.3.1低温脆性现象123

7.3.2韧脆转变温度124

7.3.3落锤试验125

7.3.4影响韧脆转变温度的冶金因素126

7.4断裂分析图128

习题129

第8章 疲劳时材料的力学性能130

8.1疲劳的分类、载荷及特点132

8.1.1疲劳的分类132

8.1.2疲劳载荷132

8.1.3疲劳特点133

8.2金属疲劳宏观断口特征134

8.3疲劳性能指标136

8.3.1疲劳曲线和对称循环疲劳极限136

8.3.2疲劳图和不对称循环疲劳极限138

8.3.3过载持久值与过载损伤界140

8.3.4疲劳缺口敏感度141

8.4疲劳裂纹扩展速率及寿命的估算142

8.4.1疲劳裂纹扩展曲线143

8.4.2疲劳裂纹扩展速率144

8.4.3疲劳裂纹扩展寿命的估算144

8.5疲劳过程及机理145

8.5.1疲劳裂纹萌生过程及机理145

8.5.2疲劳裂纹扩展过程147

8.5.3疲劳裂纹扩展机制与疲劳断口微观特征147

8.6低周疲劳150

8.6.1低周疲劳的特点150

8.6.2低周疲劳的△E-N曲线151

8.6.3循环硬化与循环软化152

8.7影响疲劳强度的主要因素153

8.7.1载荷因素153

8.7.2表面状态与尺寸因素154

8.7.3组织的影响155

8.8改善疲劳强度的方法155

8.9疲劳试验158

8.9.1疲劳抗力指标及其测试方法158

8.9.2疲劳试验结果的统计处理及P-S-N曲线的绘制160

8.9.3疲劳试验类型及其装置161

8.9.4疲劳试样及其制备162

习题164

第9章 摩擦与磨损时材料的力学性能165

9.1摩擦与磨损类型166

9.1.1摩擦与磨损的基本概念166

9.1.2磨损类型168

9.2磨损机理168

9.2.1粘着磨损168

9.2.2磨粒磨损170

9.2.3腐蚀磨损175

9.3磨损试验方法177

9.3.1材料的耐磨性177

9.3.2磨损试验方法178

9.4接触疲劳现象与接触应力179

9.4.1接触疲劳现象179

9.4.2接触应力180

9.5接触疲劳破坏机理182

9.5.1麻点剥落182

9.5.2浅层剥落183

9.5.3深层剥落183

9.6影响接触疲劳寿命的因素184

9.6.1材料的内部因素184

9.6.2工件的外部因素186

9.7接触疲劳试验方法186

习题187

第10章 高温环境下材料的力学性能188

10.1蠕变现象190

10.1.1蠕变曲线190

10.1.2蠕变过程中组织结构的变化191

10.2蠕变机理191

10.2.1蠕变机制191

10.2.2蠕变的影响因素194

10.3蠕变性能指标及其影响因素196

10.3.1蠕变极限196

10.3.2持久强度197

10.3.3松弛稳定性198

10.3.4蠕变极限和持久强度的影响因素199

10.4蠕变试验200

10.4.1蠕变极限和持久强度试验200

10.4.2蠕变持久强度数据的外推法202

10.5其他高温力学性能202

10.5.1高温短时拉伸性能202

10.5.2高温硬度203

习题203

第11章 环境介质作用下材料的力学性能204

11.1应力腐蚀现象与断裂机理206

11.1.1应力腐蚀现象及产生条件206

11.1.2应力腐蚀机理207

11.2应力腐蚀性能指标及预防措施209

11.2.1应力腐蚀力学性能指标209

11.2.2应力腐蚀预防措施210

11.3氢脆类型及特征211

11.3.1氢蚀212

11.3.2钢中的白点212

11.3.3氢化物致脆212

11.3.4氢致延滞断裂213

11.4钢的氢致延滞断裂机理与防止氢脆的措施214

11.4.1钢的氢致延滞断裂机理214

11.4.2防止氢脆的措施215

11.5氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系216

11.6其他环境脆化问题217

11.6.1腐蚀疲劳217

11.6.2液（固）态金属脆性219

习题221

第12章 复合材料的力学性能222

12.1单向复合材料的力学性能223

12.1.1单向复合材料的结构与基本假设223

12.1.2单向复合材料的纵向力学性能225

12.1.3复合材料的横向力学性能与面内切变模量231

12.2复合材料层合板的力学性能233

12.2.1复合材料层合板的应力-应变关系233

12.2.2单向层合板的基本强度234

12.3短纤维复合材料的力学性能237

12.3.1应力传递理论238

12.3.2短纤维复合材料的弹性模量240

12.3.3短纤维增强复合材料的强度241

12.4复合材料的断裂、疲劳和冲击性能242

12.4.1复合材料的断裂242

12.4.2复合材料的冲击性能245

12.4.3复合材料的疲劳性能246

习题249

参考文献250