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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KIc 60

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GI 65

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δt 72

4.4.3 J积分及断裂韧度JIc 73

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