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绪论 1

第一章 线弹性断裂力学概述 3

1-1 裂纹及其对强度的影响 3

1-1-1 裂纹的分类 3

1-1-2 裂纹对材料强度的影响 4

1-2 能量释放率断裂理论 5

1-2-1 Griffith理论 5

1-2-2 Orowan理论 7

1-2-3 能量释放率及其断裂判据 7

1-3 应力强度因子断裂理论 10

1-3-1 裂纹尖端附近处的应力场与位移场 10

1-3-2 应力强度因子断裂判据 13

1-4 G与K的关系 16

1-5 裂纹扩展阻力(R)曲线的概念 18

习题 20

2-1-1 Westergaard应力函数 22

2-1 Ⅰ型裂纹尖端区域的应力场和位移场 22

第二章 裂纹尖端区域的应力场及应力强度因子 22

2-1-2 解析函数Z1(z)的确定 23

2-1-3 裂纹尖端区域的应力场和位移场 24

2-2 Ⅱ、Ⅲ型裂纹尖端区域的应力场和位移场 26

2-2-1 Ⅱ型裂纹尖端区域的应力场和位移场 26

2-2-2 Ⅲ型裂纹尖端区域的应力场和位移场 27

2-3 应力强度因子的确定 29

2-3-1 Ⅰ型裂纹问题的K因子 29

2-3-2 深埋裂纹与表面裂纹问题 34

2-3-3 Ⅱ、Ⅲ型裂纹问题的K因子 37

2-3-4 Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹的应力强度因子 37

2-4 确定应力强度因子的数值方法 40

2-4-1 边界配位法 40

2-4-2 有限单元法 46

2-5 确定应力强度因子的实测法 48

2-5-1 柔度标定法 48

2-5-2 光弹性法 50

2-6 Ⅰ型裂纹尖端的塑性区及K因子的朔性修正 51

2-6-1 小范围屈服下裂纹尖端的屈服区 51

2-6-2 应力松驰对塑性区的影响 53

2-6-3 应力强度因子K1的塑性修正 55

习题 57

第三章 平面应变断裂韧度K1c测试 60

3-1 测定K1c的标准方法 60

3-1-1 标准试样的形状及K1表达式 60

3-1-2 试样尺寸的要求 63

3-1-3 试样裂纹面取向及标记 66

3-1-4 测试装置 67

3-1-5 测试方法 68

3-1-6 试验结果的处理 68

3-1-7 试验报告 74

3-1-8 计算实例 74

3-2 测定K1c的表面裂纹法 75

3-2-2 试样尺寸的要求 76

3-2-1 表面裂纹的K1表达式 76

3-2-3 测试步骤 78

3-2-4 试验结果的处理 79

3-2-5 计算实例 80

习题 81

第四章 复合型裂纹的脆性断裂理论 82

4-1 复合型裂纹问题概述 82

4-2 最大周向应力理论 83

4-3 能量释放率理论 85

4-4 应变能密度因子理论 89

4-5 工程上应用的近似断裂判据 94

习题 96

第五章 弹塑性断裂力学基础 98

5-1 COD理论 98

5-1-1 Irwin小范围屈服条件下的COD 98

5-1-2 D-B带状屈服区模型的COD 99

5-1-3 全面屈服条件下的COD 102

5-1-4 COD判据的工程应用 104

5-1-5 临界COD的实验测定 107

5-2 J积分理论 110

5-2-1 J积分回路定义及其守恒性 111

5-2-2 J积分与裂纹尖端应力应变场 113

5-2-3 J与G的关系 J与COD的关系 114

5-2-4 J积分的形变功率定义 117

5-2-5 J积分的实验标定 临界J积分J1c 120

5-2-6 JR阻力曲线法 122

5-2-7 J主导条件 127

5-2-8 J积分的计算及工程估算方法 128

5-2-9 J控制裂纹扩展的条件 裂纹扩展的稳定性 134

习题 136

第六章 疲劳裂纹扩展 138

6-1 疲劳裂纹的形成及其扩展 138

6-1-1 疲劳裂纹的形成 139

6-1-2 疲劳裂纹扩展 140

6-2 疲劳裂纹扩展速率 141

6-3-1 平均应力σ？的影响 142

6-3 影响疲劳裂纹扩展速率的因素 142

6-3-2 过载峰的影响 145

6-3-3 其它影响因素 148

6-4 疲劳裂纹扩展速率？的测试 149

6-5 应变疲劳 151

6-6-1 腐蚀与应力腐蚀 152

6-6-2 腐蚀疲劳 152

6-6 应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳 152

6-7 疲劳裂纹扩展寿命的估算 153

习题 157

附录A 弹性力学基础 158

A-1 弹性力学平面问题的基本方程式 158

A-1-1 概述 158

A-1-2 平面问题的基本概念 160

A-1-3 平衡方程与边界条件 162

A-1-4 几何方程与应变协调方程 165

A-1-5 物理方程 167

A-1-6 平面问题基本方程式的张量约记 168

A-2 平面问题的直角坐标解 171

A-2-1 用位移法求解平面问题 171

A-2-2 用应力法求解平面问题 174

A-2-3 用多项式表示应力函数 178

A-2-4 自由端受集中力的悬臂梁 180

A-2-5 受均布载荷的简支梁 183

A-3 平面问题的极座标解 189

A-3-1 用极坐标求解平面问题的基本方程式 189

A-3-2 轴对称问题 195

A-3-3 圆孔孔边应力集中问题 198

A-3-4 椭圆孔的应力集中 201

A-3-5 Williams应力函数 202

A-4 复变应力函数 204

A-4-1 复数与解析函数 204

A-4-2 复变应力函数 206

习题 208

附录B 塑性力学基础 213

B-1 概述 213

B-1-1 任务与研究对象 213

B-1-2 两种基本实验 213

B-1-3 弹塑性材料应力-应变曲线的简化模型 214

B-2 应力张量与应变张量 215

B-2-1 应力张量及其分解 215

B-3 屈服条件 218

B-2-2 应变张量及其分解 218

B-3-1 应力空间 屈服曲面 219

B-3-2 常用的屈服条件 220

B-4 塑性应力-应变本构关系 222

B-4-1 Levy-Mises增量理论 223

B-4-2 Prand l-Reuss增量理论 224

B-4-3 Gencky全量理论 225

B-4-4 Илъюшин全量理论 225

附录C 常用应力强度因子表 227