《断裂力学基础》

第一章 断裂力学的基本概念1

1.1 断裂力学的形成过程与研究内容1

1.2 断裂力学的分类5

1.3 断裂力学的基本原理6

1.3.1 固体的理论强度6

1.3.2 应力集中的影响11

1.3.3 能量平衡理论（Griffith能量理论）14

1.3.4 能量释放率的概念19

1.3.5 裂纹的基本类型21

1.3.6 应力强度因子的概念22

1.3.7 材料的断裂韧度与断裂判据26

第二章 线弹性断裂力学29

2.1 裂纹前端附近区域的应力场与位移场29

2.1.1 弹性力学平面问题的应力函数解法29

2.1.2 复变函数的主要公式31

2.1.3 Westergaard应力函数法32

2.1.4 无限大平板受双向拉伸Ⅰ型裂纹前端附近区域的应力场与位移场36

2.1.5 无限大平板受均匀纯剪切应力时，Ⅱ型裂纹前端附近区域的应力场与位移场43

2.1.6 无限大平板中Ⅲ型裂纹前端附近区域的应力场与位移场45

2.2 应力强度因子的确定51

2.2.1 确定应力强度因子的常用方法52

2.2.2 应力强度因子的有关资料53

2.3 塑性区及其修正67

2.3.1 屈服判据68

2.3.2 裂纹前端的塑性区69

2.3.3 应力强度因子的修正77

第三章 断裂力学在疲劳裂纹扩展中的应用87

3.1 引言87

3.2 疲劳裂纹扩展特性及其一般规律89

3.2.1 疲劳裂纹扩展特性89

3.2.2 疲劳裂纹的扩展速率90

3.2.3 da/dN与△K之间的一般关系91

3.3 影响疲劳裂纹扩展的因素94

3.3.1 低应力强度因子的影响94

3.3.2 平均应力的影响96

3.3.3 加载频率的影响97

3.3.4 加载方式的影响99

3.3.5 过载峰的影响99

3.3.6 其他因素的影响100

3.4 疲劳裂纹扩展寿命的估算100

第四章 断裂力学在应力腐蚀中的应用104

4.1 引言104

4.2 腐蚀与应力腐蚀理论105

4.3 应力强度因子在应力腐蚀中的作用107

4.3.1 用断裂力学的观点来研究应力腐蚀的原因107

4.3.2 应力强度因子在应力腐蚀中的作用108

4.4 应力腐蚀裂纹扩展速率110

4.5 静载荷作用下应力腐蚀裂纹扩展112

4.6 疲劳载荷作用下应力腐蚀裂纹扩展115

4.7 KISCC及da/dt这两个参数在应力腐蚀设计中的应用116

第五章 复合型裂纹问题121

5.1 最大周向拉应力理论121

5.2 应变能密度因子理论128

5.3 最大能量释放率理论简介137

5.4 工程上应用的近似断裂判据138

第六章 弹塑性断裂力学基础142

6.1 J-积分理论142

6.1.1 J-积分的定义143

6.1.2 J-积分的守恒性145

6.2 J-积分的物理意义149

6.2.1 线弹性材料J-积分的物理意义149

6.2.2 弹塑性材料J-积分的物理意义154

6.3 弹塑性条件下裂纹前端附近的应力场与应变场154

6.4 J-积分的断裂判据156

6.5 COD理论157

6.6 COD数值的计算158

6.6.1 根据塑性区修正的假设计算COD158

6.6.2 利用D-M模型来计算COD159

6.7 COD与J-积分之间的关系162

6.8 全面屈服时COD的经验公式164

6.9 COD理论存在的问题165

第七章 断裂韧度测试方法简介166

7.1 平面应变断裂韧度KIC的测试166

7.2 岩石断裂韧度KIC的测试方法及有关数据175

7.2.1 Barker的短棒测试法176

7.2.2 厚壁筒内压试验测试法177

7.2.3 几种岩石的断裂韧度数值179

附录A 弹性力学的基本方程和基本公式181

附录B 复变函数的基本知识190

附录C 常用应力强度因子表达式198

参考文献217

断裂力学习题221