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第一篇 金属的力学性能6

第一章 静拉伸下的力学性能6

§1．1 载荷-伸长和应力-应变曲线6

§1．2 弹性变形、Hooke定律和弹性模量10

§1．2．1 弹性变形的Hooke定律和双原子模型10

§1．2．2 广义Hooke定律13

§1．2．3 常用弹性常数及弹性模量16

§1．3 滞弹性变形19

§1．4 连续屈服材料的变形和抗力21

§1．4．1 非比例变形22

§1．4．2 规定非比例伸长应力23

§1．4．4 规定残余伸长应力25

§1．4．3 规定总伸长应力25

§1．5 不连续（物理的、明显）屈服材料的变形和抗力26

§1．5．1 不连续屈服变形26

§1．5．2 屈服点和屈服点伸长率28

§1．5．3 影响屈服应力的因素31

§1．6 形变硬化34

§1．6．1 流变曲线和硬化指数34

§1．6．2 形变硬化的工程意义39

§1．7 最大均匀塑性变形及断后变形和抗力39

§1．7．1 最大力下的总伸长率和非比例伸长率39

§1．7．2 抗拉强度42

§1．7．3 断后伸长率和断面收缩率42

§1．8 颈缩处的应力分布44

§1．9 实际断裂强度46

§1．10 宏观断裂类型和力学状态图48

§1．11 断裂的微观形貌特征51

§1．11．1 晶间断裂与穿晶断裂52

§1．11．2 解理断裂和微孔聚合剪切断裂52

§1．12 断裂的力学理论导论59

§1．12．1 理论断裂强度60

§1．12．2 缺口体的断裂强度61

§1．12．3 裂纹体的断裂强度63

§1．12．4* 裂纹形核理论的综述66

§1．13 高聚物的变形和断裂行为69

习题72

§2．1．1 静扭转试验的特点75

§2．1 扭转75

第二章 其他静载下的力学性能75

§2．1．2 扭转试验测定的力学性能指标76

§2．2 弯曲80

§2．2．1 静弯曲试验的特点80

§2．2．2 弯曲试验测定的力学性能指标81

§2．3 压缩82

§2．4 硬度84

§2．4．1 布氏硬度85

§2．4．2 洛氏硬度89

§2．4．3 维氏硬度92

§2．5 缺口对静加载下力学性能的影响94

§2．5．1 缺口效应94

§2．5．2 缺口静拉伸及斜拉伸试验97

§2．5．3 缺口静弯曲试验100

习题102

第三章 冲击韧性和冷脆转变103

§3．1 冲击试验和冲击吸收功103

§3．1．1 缺口试样的冲击试验103

§3．1．2 冲击吸收功的意义106

§3．1．3 冲击试验的应用107

§3．2 低温脆性和冷脆转变温度109

§3．2．1 低温脆性现象109

§3．2．2 冷脆现象的断口观察110

§3．2．3 冷脆转变温度的评定和内在影响因素111

§3．2．4* 落锤试验与断裂分析图113

习题116

第四章 断裂韧性118

§4．1 线弹性条件下的断裂韧性118

§4．1．1 三种断裂的类型118

§4．1．2 应力强度因子KI和断裂韧性KIc119

§4．1．3 线弹性断裂力学在理想弹塑性材料中的应用123

§4．1．4 小范围屈服对塑性区尺寸的限制131

§4．1．5 裂纹扩展能量释放率GI和断裂韧性GIc133

§4．1．6 裂纹扩展阻力R曲线的概念138

§4．2* 弹塑性条件下的断裂韧性141

§4．2．1 裂纹张开位移COD和断裂韧性δc142

§4．2．2 J积分和断裂韧性JIt145

§4．3 断裂韧性指标的测试149

§4．3．1 KIc的测试150

§4．3．2* δc的测试158

§4．3．3* JIc的测试161

§4．4 影响断裂韧性的因素165

§4．4．1 材料的组织和结构165

§4．4．2 温度和加载速度167

习题168

第五章 疲劳170

§5．1 变动载荷和疲劳破坏的特征170

§5．1．1 变动载荷（应力）及其描述参量170

§5．1．2 疲劳破坏特征和断口分析171

§5．2 高周疲劳173

§5．2．1 S-N曲线和疲劳极限174

§5．2．2 循环应力特性对疲劳强度的影响180

§5．2．3 表面几何因素对高周疲劳特性的影响182

§5．2．4 应力变动和累积损伤183

§5．3 低周疲劳184

§5．3．1 滞后回线186

§5．3．2 循环硬化和循环软化187

§5．3．3 循环应力-应变曲线188

§5．3．4 应变-寿命曲线190

§5．3．5 缺口零件的疲劳寿命预测193

§5．3．6 热疲劳195

§5．4 疲劳裂纹扩展196

§5．4．1 应力、裂纹长度与疲劳裂纹扩展的关系197

§5．4．2 平均应力的影响200

§5．4．3* 裂纹尖端塑性区尺寸和裂纹闭合效应203

§5．4．5 疲劳裂纹扩展寿命的估算208

§5．4．4 组织对疲劳裂纹扩展速率的影响208

§5．5 疲劳裂纹的萌生、扩展机理和短裂纹扩展212

§5．5．1 疲劳裂纹的萌生213

§5．5．2 疲劳裂纹扩展的方式和机理214

§5．5．3* 疲劳短裂纹扩展的特性219

§5．6 改善疲劳强度的方法223

§5．7 工程塑性的疲劳224

§5．7．1 疲劳热破坏225

§5．7．2 疲劳裂纹扩展229

习题233

§6．1．1 蠕变现象和蠕变曲线235

第六章 蠕变235

§6．1 蠕变和持久强度235

§6．1．2 蠕变极限与持久强度237

§6．1．3 蠕变变形和断裂机理241

§6．1．4 影响蠕变极限和持久强度的主要因素245

§6．2 松弛稳定性246

§6．2．1 应力松弛现象和应力松弛曲线246

§6．2．2 松弛稳定性及其测定247

§6．3* 蠕变-疲劳交互作用248

习题252

§7．1 应力腐蚀254

§7．1．1 应力腐蚀裂纹扩展的特征254

第七章 应力腐蚀与腐蚀疲劳254

§7．1．2 应力腐蚀抗力指标及测试方法255

§7．1．3 应力腐蚀的机理258

§7．1．4 防止应力腐蚀的措施和安全设计259

§7．2 氢脆262

§7．2．1 氢脆现象和分类262

§7．2．2 内部氢脆263

§7．2．3 环境氢脆264

§7．3 腐蚀疲劳267

§7．3．1 腐蚀疲劳中的S-N曲线267

§7．3．2 腐蚀疲劳裂纹扩展269

§7．3．3 防止腐蚀疲劳的措施271

习题273

第八章 磨损、接触疲劳和微动损伤274

§8．1 磨损274

§8．1．1 氧化磨损276

§8．1．2 咬合磨损276

§8．1．3 热磨损277

§8．1．4 磨粒磨损277

§8．2 接触疲劳277

§8．2．1 接触应力278

§8．2．2 接触疲劳的类型281

§8．2．3 影响接触疲劳抗力的因素283

§8．3 微动损伤285

习题291

§9．2 复合材料的一般特性293

§9．1 研究对象293

第九章 复合材料的一般特性、增强机理和分类293

第二篇 复合材料的力学性能293

§9．3 增强机理及分类294

习题298

第十章 单向复合材料的静态力学性能299

§10．1 单向复合材料的对称性和基本性能指标299

§10．2 组分对单向复合材料刚度的贡献308

§10．2．1 纵向刚度310

§10．2．2 横向刚度314

§10．2．3 面内剪切模量和主泊松比317

§10．3 失效模式和强度320

§10．3．1 在纵向拉伸载荷下的失效320

§10．3．2 在横向拉伸载荷下的失效326

§10．3．3 在纵向压缩载荷下的失效329

§10．3．4 在横向压缩载荷下的失效333

§10．3．5 在面内剪切载荷下的失效334

§10．4* 环境条件对复合材料性能的影响334

§10．4．1 环境因素对纤维强度的影响335

§10．4．2 环境因素对基体和界面的影响337

习题344

第十一章 复合材料层合板的静态力学性能346

§11．1 单层板的正轴应力-应变关系346

§11．2 单层板的偏轴应力-应变关系353

§11．2．1 应力和应变的转换353

§11．2．2 单层板的偏轴应力-应变特性357

§11．3* 偏轴工程常数365

§11．4．1 对称层合板的面内应力-应变关系373

§11．4* 层合板变形的基本特征373

§11．4．2 对称层合板的弯曲行为375

§11．4．3 一般层合板的应力-应变关系378

§11．5 层合板强度的基本概念381

§11．6* 层间应力和自由边效应383

习题388

第十二章 复合材料的断裂、疲劳和冲击389

§12．1 复合材料的断裂389

§12．2 复合材料的疲劳392

§12．2．1 疲劳损伤及其对复合材料性能的影响394

§12．2．2 影响复合材料疲劳特性的因素399

§12．3 复合材料的冲击408

§12．3．1 冲击试验的方法408

§12．3．2 材料和试验参数对复合材料冲击性能的影响412

§12．3．3 能量吸收机理416

习题420

第十三章 短纤维复合材料的力学性能422

§13．1 应力传递理论422

§13．2 短纤维复合材料的模量和强度425

§13．3 短纤维复合材料的疲劳431

习题433

附录434

§A1 常用单位的换算434

§A2 常用应力强度因子435

§A3 常用力学性能试验标准编号及名称442

参考资料444