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绪论 1

目录 1

1 静载荷下材料的力学性能 3

1.1 应力-应变曲线 3

1.2　弹性变形阶段 4

1.2.1 弹性模量 4

1.2.2 弹性比功 6

1.2.3 滞弹性 7

1.2.4 包辛格（Baushinger）效应 7

1.3.1 屈服现象 8

1.3　塑性变形阶段 8

1.3.2　形变强化 10

1.3.3 颈缩现象 12

1.3.4 塑性度量 14

1.4　材料的断裂 15

1.4.1 断裂类型 15

1.4.2 解理断裂 18

1.4.3　微孔聚集断裂 19

1.5.1 应力状态软性系数 21

1.5　其他加载方式下的力学性能 21

1.5.2 压缩 22

1.5.3 弯曲 23

1.5.4　扭转 25

1.5.5 硬度 26

思考题与习题 30

2　动载荷下材料的力学性能 32

2.1　缺口效应 32

2.1.1 缺口试样的应力分布 32

2.1.2 缺口试样的静拉伸和偏斜拉伸 34

2.2 冲击韧性 36

2.2.1 冲击载荷下的变形与断裂 36

2.2.2 冲击韧性试验 37

2.3　低温脆性 39

2.3.1 低温脆性现象 39

2.3.2　冷脆转变温度及落锤试验 40

2.3.3 影响冲击韧性和冷脆转变温度的因素 43

2.4.1 变动载荷与疲劳失效 45

2.4　疲劳现象及其一般规律 45

2.4.2 疲劳曲线及疲劳抗力 47

2.5　疲劳裂纹的形成和扩展 51

2.5.1 疲劳裂纹的形成 51

2.5.2　疲劳裂纹的扩展 52

2.5.3 影响疲劳强度的因素 53

思考题与习题 58

3　断裂力学与断裂韧度 59

3.1.1 理论断裂强度 60

3.1　材料的断裂理论 60

3.1.2 格里菲斯（Griffith）断裂理论 61

3.1.3 奥罗万（Orowan）的修正 62

3.1.4 裂纹扩展的能量判据 63

3.2　材料的断裂韧度 64

3.2.1 线弹性条件下的断裂韧度 64

3.2.2 弹塑性条件下的断裂韧度 73

3.3　断裂韧度KIC的测试 76

3.3.1 试样形状、尺寸及制备 76

3.3.2 测试方法 77

3.3.3　试验结果的处理 78

3.4 影响断裂韧度的因素 79

3.4.1 外部因素 79

3.4.2 内部因素 80

3.4.3 断裂韧度与常规力学性能指标之间的关系 82

思考题与习题 84

4.1　摩擦与磨损 86

4.1.1 摩擦与磨损现象 86

4　材料的其他力学性能 86

4.1.2　磨损类型及耐磨性 87

4.2　磨损机理 87

4.2.1 粘着磨损 87

4.2.2 磨粒磨损 89

4.2.3 腐蚀磨损 92

4.2.4　微动磨损 93

4.3　磨损试验 93

4.3.1　磨损试验方法 93

4.3.2　提高耐磨性的途径 95

4.4.1 蠕变现象 96

4.4 蠕变 96

4.4.2 蠕变变形与断裂机理 97

4.4.3 蠕变极限与持久强度 99

4.5　其他高温力学性能 103

4.5.1 高温短时拉伸性能 103

4.5.2 高温硬度 103

4.5.3 高温疲劳 103

思考题与习题 105

5.1.1 弹性及弹性模量 106

5.1 弹性性能 106

5　陶瓷材料的力学性能 106

5.1.2 温度对弹性模量的影响 108

5.1.3 孔隙率对弹性模量的影响 108

5.2　硬度 109

5.2.1 维氏硬度 109

5.2.2 显微硬度 110

5.2.3 劳克维尔硬度 110

5.2.4 硬度与其他性能之间的关系 111

5.3.1 理论强度 112

5.3　强度 112

5.3.3 陶瓷材料的抗弯强度 113

5.3.2 陶瓷材料的断裂强度 113

5.3.4 影响强度的因素 114

5.4　断裂韧性 119

5.4.1 陶瓷材料的断裂韧性 119

5.4.2 陶瓷材料断裂韧性的测定 120

5.5 陶瓷材料的抗热震性 120

5.5.1　抗热震断裂 120

思考题与习题 121

5.5.2　抗热震损伤 121

6　高分子材料的力学性能 122

6.1 高分子材料的变形 123

6.1.1 形变行为和描述力学行为的基本物理量 123

6.1.2 形变性能分类 124

6.2　高分子材料的断裂与强度 138

6.2.1 高分子材料的断裂模式 138

6.2.2 高聚物的强度 139

思考题与习题 142

7　复合材料的力学性能 143

7.1 复合材料的变形 144

7.2　连续纤维增强复合材料的强度 145

7.2.1 各向异性材料的应力应变关系 145

7.2.2 单层板的应力-应变关系 149

7.2.3 单层板强度理论 151

7.2.4 单向复合材料的微观力学性能 153

7.3　短纤维增强复合材料的强度 155

7.3.1 短纤维增强复合材料的应力传递 156

7.3.2 短纤维增强复合材料的工程弹性常数 158

7.3.3 短纤维增强复合材料的强度 159

7.4　纤维增强复合材料的断裂与疲劳 160

7.4.1 纤维复合材料的断裂 160

7.4.2 复合材料的疲劳 161

思考题与习题 166

8　普通混凝土的力学性能 167

8.1　普通混凝土的结构 168

8.2　普通混凝土的强度 169

8.2.1 混凝土立方体抗压强度 169

8.2.3 混凝土的轴心抗压强度 170

8.2.2 混凝土立方体抗压标准强度与强度等级 170

8.2.5 混凝土的抗折强度 171

8.2.4 混凝土的抗拉强度 171

8.3　影响普通混凝土强度的因素 172

8.3.1 水泥强度等级和水灰比 172

8.3.2　粗集料与浆集比 174

8.3.3 养护温度与湿度 174

8.3.4　龄期的影响 176

8.3.5　提高混凝土强度和促进强度发展的主要措施 176

8.4.2 混凝土的裂缝扩展过程 178

8.4　普通混凝土的脆性断裂 178

8.4.1 混凝土材料的理论强度与实际强度 178

8.4.3 混凝土的强度理论 180

8.5　普通混凝土的变形 180

8.5.1 物理化学因素引起的变形 180

8.5.2 在短期荷载作用下的变形 182

8.5.3 长期荷载作用下的变形——徐变 184

思考题与习题 185

参考文献 187