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第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能 1

第一节 拉伸力-伸长（延伸）曲线和应力-应变曲线 2

第二节 弹性变形 3

一、弹性变形及其实质 3

二、胡克定律 4

三、弹性模量 5

四、弹性比功 5

五、滞弹性 6

六、包申格（Bauschinger）效应 8

第三节 塑性变形 9

一、塑性变形方式及特点 9

二、屈服现象和屈服强度 10

三、影响屈服强度的因素 14

四、应变硬化（形变强化） 17

五、缩颈现象和抗拉强度 19

六、塑性 21

七、屈强比 23

八、静力韧度（强塑积） 24

第四节 金属的断裂 24

一、断裂的类型 24

二、解理断裂 28

三、微孔聚集断裂 32

四、断裂强度 34

五、断裂理论的意义 39

思考题与习题 40

第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 42

第一节 应力状态软性系数 43

第二节 压缩 44

一、压缩试验的特点 44

二、压缩试验 44

第三节 弯曲 45

一、弯曲试验的特点 45

二、弯曲试验 45

第四节 扭转 46

一、扭转试验的特点 46

二、扭转试验 47

第五节 缺口试样静载荷试验 48

一、缺口效应 48

二、缺口试样静拉伸试验 51

三、缺口试样静弯曲试验 52

第六节 硬度 53

一、金属硬度的意义及硬度试验的特点 53

二、硬度试验 53

思考题与习题 60

第三章 金属在冲击载荷下的力学性能 61

第一节 冲击载荷下金属变形和断裂的特点 62

第二节 冲击弯曲和冲击韧性 62

第三节 低温脆性 64

一、低温脆性现象 64

二、韧脆转变温度 65

三、落锤试验和断裂分析图 67

第四节 影响韧脆转变温度的冶金因素 69

一、晶体结构 69

二、化学成分 69

三、显微组织 69

思考题与习题 71

第四章 金属的断裂韧度 72

第一节 线弹性条件下的金属断裂韧度 73

一、裂纹扩展的基本形式 73

二、应力场强度因子KI及断裂韧度KIC 74

三、裂纹扩展能量释放率GI及断裂韧度GIC 82

第二节 断裂韧度KIC的测试 84

一、试样的形状、尺寸及制备 84

二、测试方法 85

三、试验结果的处理 86

第三节 影响断裂韧度KIC的因素 87

一、断裂韧度KIC与常规力学性能指标之间的关系 87

二、影响断裂韧度KIC的因素 88

第四节 断裂韧度在金属材料中的应用举例 91

一、高压容器承载能力的计算 91

二、高压壳体的热处理工艺选择 92

三、高强度钢容器水爆断裂失效分析 93

四、大型转轴断裂分析 93

五、评定钢铁材料的韧脆性 94

第五节 弹塑性条件下金属断裂韧度的基本概念 96

一、J积分及断裂韧度JIC 97

二、裂纹尖端张开位移及断裂韧度δe 98

思考题与习题 100

第五章 金属的疲劳 102

第一节 金属疲劳现象及特点 103

一、变动载荷和循环应力 103

二、疲劳现象及特点 104

三、疲劳宏观断口特征 105

第二节 疲劳曲线及基本疲劳力学性能 107

一、疲劳曲线和对称循环疲劳极限 107

二、疲劳图和不对称循环疲劳极限 109

三、抗疲劳过载能力 111

四、疲劳缺口敏感度 112

第三节 疲劳裂纹扩展速率及疲劳门槛值 114

一、疲劳裂纹扩展曲线 114

二、疲劳裂纹扩展速率 115

三、疲劳裂纹扩展寿命的估算 120

第四节 疲劳过程及机理 121

一、疲劳裂纹萌生过程及机理 121

二、疲劳裂纹扩展过程及机理 123

第五节 影响疲劳强度的主要因素 125

一、表面状态的影响 126

二、残余应力及表面强化的影响 126

三、材料成分及组织的影响 129

第六节 常见疲劳断裂 130

一、低周疲劳 130

二、缺口机件疲劳寿命估算 134

三、低周冲击疲劳 135

四、热疲劳 137

第七节 疲劳短裂纹扩展简介 138

思考题与习题 139

第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂 141

第一节 应力腐蚀 142

一、应力腐蚀现象及其产生条件 142

二、应力腐蚀断裂机理及断口形貌特征 143

三、应力腐蚀抗力指标 144

四、防止应力腐蚀的措施 147

第二节 氢脆 147

一、氢在金属中的存在形式 147

二、氢脆类型及其特征 148

三、钢的氢致延滞断裂机理 149

四、氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系 150

五、防止氢脆的措施 151

思考题与习题 152

第七章 金属磨损和接触疲劳 153

第一节 磨损概念 154

一、磨损 154

二、耐磨性 155

第二节 磨损模型 155

一、黏着磨损 155

二、磨粒磨损 158

三、冲蚀磨损 162

四、腐蚀磨损 165

五、微动磨损 166

第三节 磨损试验方法 167

第四节 金属接触疲劳 168

一、接触疲劳现象与接触应力 168

二、接触疲劳破坏机理 171

三、接触疲劳试验方法 173

四、影响接触疲劳寿命的因素 173

思考题与习题 175

第八章 金属高温力学性能 176

第一节 金属的蠕变现象 177

第二节 蠕变变形与蠕变断裂机理 178

一、蠕变变形机理 178

二、蠕变断裂机理 179

第三节 金属高温力学性能指标及其影响因素 180

一、蠕变极限 180

二、持久强度极限 181

三、剩余应力 183

四、影响金属高温力学性能的主要因素 184

思考题与习题 185

第九章 聚合物材料的力学性能 187

第一节 聚合物材料的结构 188

一、高分子链的近程结构——构型 188

二、高分子链的远程结构——构象 188

三、聚合物聚集态结构——晶态、非晶态及取向 189

第二节 线型非晶态聚合物的变形 191

一、非晶态聚合物在玻璃态下的变形 192

二、非晶态聚合物在高弹态下的变形 193

三、非晶态聚合物在黏流态下的变形 194

第三节 结晶态聚合物的变形 195

第四节 聚合物的黏弹性 196

一、静态黏弹性——蠕变与应力松弛 196

二、动态黏弹性——滞后和内耗 198

第五节 聚合物的强度与断裂 199

一、强度与硬度 199

二、银纹与断裂过程 200

三、韧性与增韧 201

四、摩擦与磨损 202

第六节 聚合物的疲劳强度 204

思考题与习题 206

第十章 陶瓷材料的力学性能 207

第一节 陶瓷材料的结构 208

一、陶瓷材料的组成与结合键 208

二、陶瓷材料的显微结构 208

第二节 陶瓷材料的变形与断裂 208

一、陶瓷材料的弹性变形 208

二、陶瓷材料的塑性变形 209

三、陶瓷材料的断裂 209

第三节 陶瓷材料的强度 210

一、弯曲强度 211

二、拉伸强度 212

三、压缩强度 213

第四节 陶瓷材料的硬度与耐磨性 213

一、陶瓷材料的硬度 213

二、陶瓷材料的耐磨性 214

第五节 陶瓷材料的断裂韧度与增韧 215

一、陶瓷材料的断裂韧度 215

二、陶瓷材料的增韧 217

第六节 陶瓷材料的疲劳 218

一、陶瓷材料的疲劳类型 218

二、陶瓷材料疲劳特性评价 220

第七节 陶瓷材料的抗热震性 220

一、抗热震断裂 220

二、抗热震损伤 221

思考题与习题 222

第十一章 复合材料的力学性能 223

第一节 复合材料的定义和性能特点 224

一、复合材料的定义和分类 224

二、复合材料的性能特点 224

第二节 单向复合材料的力学性能 226

一、单向复合材料的弹性性能 227

二、单向复合材料的强度 231

第三节 短纤维复合材料的力学性能 235

一、基体与纤维间的应力传递 235

二、短纤维复合材料的弹性模量 237

三、短纤维复合材料的强度 238

第四节 复合材料的断裂、冲击和疲劳 239

一、复合材料的断裂 239

二、复合材料的韧性 241

三、复合材料的冲击性能 242

四、复合材料的疲劳性能 244

思考题与习题 247

附录 248

附录A 与本书内容有关的材料力学性能试验方法标准及其适用范围 248

附录B φ2值表 251

附录C 表面裂纹修正因子 252

附录D 金属材料室温拉伸试验方法国家标准力学性能指标名称和符号对照 252

附录E 不同条件下的试验力（GB/T 231.1 —2009《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》） 253

参考文献 254