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目录 1

第一章 绪论 1

1-1断裂力学的产生 1

1-2断裂力学的内容和概况 5

1-3材料韧性 8

1-4断口分析的基本知识 11

1-4-1金属断裂的类型，断口分析方法 11

1-4-2宏观断口分析 14

1-4-3断口的微观分析 16

第二章 线弹性断裂力学 20

2-1裂纹的类型，裂纹尖端附近的应力场、位移场和K准则 21

2-1-1裂纹的类型 21

2-1-2裂纹尖端附近的应力场、位移场 23

2-1-3K准则 27

2-2应力强度因子K的计算 28

2-3能量释放率G，G准则 39

2-4能量释放率G与应力强度因子K的关系 42

2-5复合型断裂准则 45

2-5-1最大拉应力准则 45

2-5-2应变能释放率准则 48

2-5-3应变能密度因子准则 48

2-5-4工程上应用的经验公式 53

2-6小范围屈服下对应力强度因子K的修正 55

2-6-1裂纹尖端屈服区的形状和大小 56

2-6-2考虑塑性区应力松弛的塑性区大小 58

2-6-3等效裂纹长度与应力强度因子修正 60

2-7裂纹扩展阻力曲线（R曲线）的概念 63

2-8K主导区，线弹性断裂力学的适用范围 65

2-9脆性断裂评定的基本方法 68

2-10压力容器的脆性断裂安全评定 72

2-10-1应力分析 72

2-10-2应力强度因子KI的计算 74

3-1引言 77

第三章 弹塑性断裂力学基础 77

3-2裂纹张开位移（COD） 81

3-2-1COD准则和COD定义 81

3-2-2弹塑性屈服情况下的COD计算 83

3-2-3小范围屈服时COD与KI的一致性 86

3-2-4全屈服条件下的COD 87

3-2-5弹塑性屈服时COD准则的应用 91

3-2-6全屈服条件下COD准则的应用 93

3-2-7压力容器临界裂纹长度估算方法 96

3-2-8COD准则小结 98

3-3J积分理论和应用 100

3-3-1J积分的定义和守恒性 100

3-3-2在线弹性条件下J积分与KI、G的关系 105

3-3-3J积分的能量定义式 107

3-3-4J积分与裂纹尖端应力场（HRR局部解）的关系 113

3-3-5J积分和COD的关系 116

3-3-6J主导条件 119

3-3-7J积分控制裂纹扩展的条件 122

3-3-8J积分的计算 130

3-3-9工程评定方法——驱动力图法 139

第四章 疲劳裂纹扩展 144

4-1引言 144

4-2裂纹在交变载荷下的生成和扩展 147

4-2-1疲劳过程的几个阶段 147

4-2-2裂纹的亚临界扩展特性 150

4-2-3高周疲劳与低周疲劳 151

4-3疲劳裂纹扩展速率 151

4-3-1疲劳裂纹扩展速率的概念 151

4-3-2疲劳裂纹扩展速率的经验公式 153

4-3-3影响裂纹扩展速率的因素 157

4-4断裂力学在疲劳设计中的应用 161

4-4-1疲劳设计的几种方法 161

4-4-2疲劳裂纹扩展公式在常幅度交变应力问题上的应用 163

4-4-3随机载荷下疲劳寿命的估算方法 171

4-4-4Paris公式在变幅加载条件下的修正 172

4-5应变疲劳 174

4-5-1应变疲劳 174

4-5-2应变疲劳条件下的裂纹扩展速率 175

第五章 断裂力学实验 178

5-1平面应变断裂韧度KIC的测试 178

5-1-1测试原理和方法 178

5-1-2试样型式、尺寸及装置 179

5-1-3方法步骤 182

5-1-4试验结果的处理及KIC有效性判断 182

5-2裂纹尖端张开位移COD的测试 184

5-2-1基本原理 184

5-2-2实验方法概述 187

5-2-3多试样阻力曲线法 191

5-3临界J积分值的测试 193

5-3-1单试样法 194

5-3-2多试样阻力曲线法 196

5-4疲劳裂纹扩展速率的测试 203

5-4-1测试原理和方法简述 203

5-4-2材料常数n、C的确定 204

5-4-3门槛值△Kth的确定 205

第六章 结构断裂安全的可靠性分析 207

6-1可靠性概念和可靠度量度 207

6-1-1可靠性定义 207

6-1-2可靠度函数 208

6-1-3已知分布的可靠度 210

6-2PFM的一般原理 213

6-3PFM的应用 220

6-4疲劳可靠性 227

6-4-1初始裂纹不扩展的可靠性分析 227

6-4-2安全裂纹扩展寿命的可靠性分析 229

6-4-3疲劳裂纹扩展寿命计算机模拟 232

7-1引言 234

第七章 弹塑性断裂的综合设计准则——双准则法 234

7-2双准则法的基本公式 235

7-3破坏评定图 237

7-4J积分建立的破坏评定图 240

7-5双准则法的应用 243

第八章 考虑环境条件下的结构断裂分析方法 249

8-1应力腐蚀 250

8-1-1应力腐蚀的机理 250

8-1-2氢脆 251

8-2应力腐蚀裂纹扩展 253

8-2-1应力腐蚀临界应力强度因子KISCC 253

8-2-2应力腐蚀裂纹扩展速率dα/dt 254

8-3在应力腐蚀条件下的安全评定方法 256

8-3-1构件的安全评定 256

8-3-2应力腐蚀裂纹的扩展寿命 257

8-3-3在应力腐蚀条件下的安全设计 259

8-4-1腐蚀疲劳裂纹扩展速率 261

8-4腐蚀疲劳 261

8-4-2腐蚀疲劳裂纹扩展速率的近似计算公式 262

8-4-3腐蚀疲劳裂纹扩展寿命的计算 264

8-5高温断裂力学问题 265

8-5-1概况 265

8-5-2蠕变裂纹扩展速率公式 267

第九章 计算断裂参数的有限单元法 270

9-1引言 270

9-2普通单元法 271

9-3奇异单元法 272

9-4奇异等参单元法 273

9-5J积分法 285

9-6虚裂纹扩展法 287

9-7弹塑性断裂参数的有限元计算 290

9-8疲劳裂纹扩展的有限单元法 291

附录——常用的应力强度因子表 296

参考文献 318