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第1章 概论1

1.1 前言1

1.2 材料的失效形式1

1.3 设计和材料选择7

1.4 技术挑战10

1.5 断裂的经济意义12

1.6 小结12

参考文献14

习题14

第2章 材料的结构与变形16

2.1 前言16

2.2 固体中的键17

2.3 晶体材料的结构20

2.4 弹性变形和理论强度23

2.5 非弹性变形26

2.6 小结29

参考文献31

习题31

第3章 工程材料概述33

3.1 引言33

3.2 金属材料的合金化与加工33

3.3 铁和钢37

3.4 有色金属及其合金43

3.5 高分子材料46

3.6 陶瓷和玻璃53

3.7 复合材料57

3.8 工程构件的选材61

3.9 小结65

参考文献67

习题68

第4章 力学试验：拉伸试验及其他基本试验71

4.1 前言71

4.2 拉伸试验简介74

4.3 基于工程应力－应变的力学性能77

4.4 拉伸力学行为的变化规律84

4.5 拉伸试验中的真实应力-应变89

4.6 压缩试验96

4.7 硬度试验99

4.8 缺口冲击试验105

4.9 弯曲试验和扭转试验107

4.10 小结111

参考文献113

习题114

第5章 应力应变关系及行为124

5.1 前言124

5.2 变形行为模型124

5.3 弹性变形132

5.4 各向异性材料140

5.5 小结147

参考文献149

习题150

第6章 复杂应力应变状态及主应力应变状态155

6.1 前言155

6.2 平面应力155

6.3 主应力和最大切应力163

6.4 三维应力状态168

6.5 八面体平面上的应力173

6.6 复杂应变状态174

6.7 小结178

参考文献179

习题180

第7章 复合应力下的屈服与断裂184

7.1 前言184

7.2 失效准则的一般形式186

7.3 最大正应力断裂准则187

7.4 最大切应力屈服准则189

7.5 八面体切应力屈服准则194

7.6 基本失效准则的探讨198

7.7 Coulomb-Mohr断裂准则203

7.8 Mohr断裂准则的修正210

7.9 失效准则的补充说明215

7.10 小结217

参考文献218

习题219

第8章 含裂纹构件的断裂226

8.1 前言226

8.2 初步讨论227

8.3 数学概念233

8.4 应力强度因子K在设计和分析中的应用237

8.5 关于应力强度因子K应用的补充说明244

8.6 断裂韧度值及其变化趋势252

8.7 塑性区尺寸以及线弹性断裂力学（LEFM）的塑性限制259

8.8 断裂韧度试验的讨论264

8.9 断裂力学在线弹性范围之外的推广265

8.10 小结270

参考文献272

习题274

第9章 材料的疲劳：概述和基于应力的方法282

9.1 前言282

9.2 定义和概念283

9.3 循环载荷的来源291

9.4 疲劳试验293

9.5 疲劳损伤的物理本质296

9.6 S-N曲线的变化趋势298

9.7 平均应力306

9.8 多向应力314

9.9 变幅加载318

9.10 小结326

参考文献327

习题329

第10章 基于应力的疲劳：缺口构件337

10.1 前言337

10.2 缺口效应338

10.3 缺口敏感度与kf的经验估算341

10.4 估算长寿命疲劳强度（疲劳极限）344

10.5 中、短寿命下的缺口效应348

10.6 缺口和平均应力的复合效应351

10.7 S-N曲线的估算359

10.8 构件S-N数据的使用364

10.9 避免疲劳失效的设计371

10.10 讨论374

10.11 小结375

参考文献377

习题378

第11章 疲劳裂纹扩展390

11.1 前言390

11.2 初步讨论391

11.3 疲劳裂纹扩展速率试验396

11.4 R=Smin/Smax对疲劳裂纹扩展的影响400

11.5 疲劳裂纹扩展行为的变化趋势407

11.6 恒幅加载的寿命估算412

11.7 变幅加载的寿命估算419

11.8 设计依据423

11.9 疲劳裂纹扩展中线弹性断裂力学的塑性问题及限制425

11.10 环境裂纹的扩展429

11.11 小结433

参考文献435

习题436

第12章 材料的塑性变形行为及相关模型447

12.1 前言447

12.2 应力-应变曲线449

12.3 三维应力-应变关系455

12.4 基于流变模型的卸载和循环加载行为462

12.5 真实材料的循环应力-应变行为469

12.6 小结478

参考文献480

习题481

第13章 塑性变形的应力－应变分析489

13.1 前言489

13.2 弯曲塑性489

13.3 弯曲的残余应力和残余应变496

13.4 圆轴的扭转塑性499

13.5 带缺口的构件501

13.6 循环载荷510

13.7 小结519

参考文献520

习题521

第14章 基于应变的疲劳分析方法529

14.1 前言529

14.2 应变-寿命关系曲线530

14.3 平均应力效应538

14.4 多向应力效应544

14.5 结构件的寿命估算547

14.6 讨论556

14.7 小结561

参考文献562

习题563

第15章 与时间相关的行为：蠕变和阻尼572

15.1 前言572

15.2 蠕变试验573

15.3 蠕变的物理机制578

15.4 时间-温度参数与寿命估算585

15.5 在变化应力下的蠕变失效594

15.6 应力-应变-时间关系596

15.7 变化应力下的蠕变变形600

15.8 多向应力下的蠕变变形605

15.9 工程构件的应力-应变分析607

15.10 材料中的能量耗散（阻尼）610

15.11 小结617

参考文献619

习题620

附录A 材料力学中精选主题的回顾630

A.1 引言630

A.2 应力和挠度的基本公式630

A.3 截面的性质631

A.4 梁的剪切、弯矩和挠度633

A.5 压力容器、管和盘内的应力634

A.6 缺口弹性应力集中系数636

A.7 完全塑性屈服载荷638

参考文献643

附录B 材料性能中的统计变量645

B.1 引言645

B.2 平均偏差和标准偏差645

B.3 正态分布或高斯分布646

B.4 材料性能的典型离散648

B.5 单侧容限649

B.6 讨论651

参考文献651

部分习题答案652

参考文献665