《断裂力学与裂纹扩展》

第一章 绪论3

第二章 裂纹顶端附近的弹性应力场2.1 引言3

2.2 平面应变与平面应力问题3

2.3 用复变函数解二维问题5

2.4 威斯特噶尔德方法8

2.4.1 Ⅰ型裂纹9

2.4.2 Ⅱ型裂纹14

2.4.3 Ⅲ型裂纹15

2.5 多项式应力函数法16

2.6 应力强度因子20

附录A2.1 平面问题应力函数的性质21

第三章 线弹性断裂力学24

3.1 引言24

3.2 能量平衡理论24

3.2.1 裂纹扩展力和脆性断裂的能量准则26

3.2.2 裂纹扩展力与应力强度因子的关系27

3.2.3 裂纹扩展力与柔度28

3.3 断裂准则30

3.3.1 脆性断裂准则30

3.3.2 裂纹尖端塑性区估计31

3.3.3 线弹性断裂力学的适用范围34

3.4 复合型裂纹的断裂准则36

3.4.1 最大拉应力理论36

3.4.2 应变能释放率准则38

3.4.3 应变能密度因子准则40

第四章 应力强度因子计算43

4.1 引言43

4.2 普遍形式的复变应力函数43

4.3 边界配位法48

附录A4.1 带椭圆孔受拉板的复应力函数57

A4.2 椭圆裂纹的应力强度因子64

第五章 弹塑性断裂力学66

5.1 引言66

5.2 J积分66

5.2.1 J积分的定义66

5.2.2 J积分与裂纹尖端应力应变强度的关系69

5.2.3 J积分的能量解释和形变功率73

5.2.4 弹塑性断裂分析中J积分的适用条件78

5.3 裂纹顶端张开位移79

5.3.1 裂纹尖端张开位移（CTOD）的定义79

5.3.2 CTOD与J积分83

5.3.3 屈服断裂的CTOD分析83

5.4 裂纹扩展阻力曲线85

5.4.1 裂纹扩展阻力85

5.4.2 断裂的能量准则86

5.4.3 R曲线的一些特点87

第六章 疲劳裂纹扩展90

6.1 引言90

6.2 裂纹扩展准则90

6.2.1 裂纹扩展的三个阶段90

6.2.2 断裂表面形态91

6.2.3 裂纹扩展模型92

6.3 疲劳裂纹的弹塑性断裂力学模型93

6.4 塑性区的性质96

6.4.1 塑性区的位错结构97

6.4.2 塑性区尺寸及形状100

6.4.3 残余应力101

6.5 疲劳裂纹扩展的定量描述和不扩展条件102

6.5.1 不扩展条件103

6.5.2 裂纹扩展速率105

6.5.3 疲劳裂纹扩展中的瞬态效应108

第七章 蠕变裂纹扩展112

7.1 引言112

7.2 蠕变裂纹扩展特征112

7.3 蠕变裂纹扩展的定量描述116

7.3.1 J＊参量及其表达式116

7.3.2 参考应力及其表达式118

7.3.3 三种描述方法的比较119

7.4 高温疲劳与蠕变—疲劳交互作用下的裂纹扩展120

第八章 应力腐蚀与腐蚀疲劳裂纹扩展8.1 引言125

8.2 应力腐蚀裂纹扩展的特征及过程125

8.3 应力腐蚀裂纹的扩展速率及其门坎应力强度126

8.4 腐蚀疲劳裂纹扩展127

第九章 断裂韧性与裂纹扩展速率实验9.1 引言129

9.2 平面应变断裂韧性KIC129

9.2.1 原理和装置129

9.2.2 试件的制备135

9.2.3 试验步骤135

9.2.4 KIC测试中的误差分析136

9.3 临界J积分JIC138

9.3.1 原理和装置138

9.3.2 试件的制备143

9.3.3 试验步骤143

9.3.4 阻力曲线法143

9.4 裂纹尖端临界张开位移δc145

9.4.1 原理及装置145

9.4.2 试件要求147

9.4.3 试验步骤147

9.5 疲劳裂纹扩展速率da/dN及门坎值△Kth148

9.5.1 直读法149

9.5.2 柔度测试法150

9.6 应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt和断裂韧性KISCC153