《工程断裂力学》

绪论1

第一章 线弹性断裂力学概述3

1-1 裂纹及其对强度的影响3

1-1-1 裂纹的分类3

1-1-2 裂纹对材料强度的影响4

1-2 能量释放率断裂理论5

1-2-1 Griffith理论5

1-2-2 Orowan理论7

1-2-3 能量释放率及其断裂判据7

1-3 应力强度因子断裂理论10

1-3-1 裂纹尖端附近处的应力场与位移场10

1-3-2 应力强度因子断裂判据13

1-4 G与K的关系16

1-5 裂纹扩展阻力(R)曲线的概念18

习题20

2-1-1 Westergaard应力函数22

2-1 Ⅰ型裂纹尖端区域的应力场和位移场22

第二章 裂纹尖端区域的应力场及应力强度因子22

2-1-2 解析函数Z1(z)的确定23

2-1-3 裂纹尖端区域的应力场和位移场24

2-2 Ⅱ、Ⅲ型裂纹尖端区域的应力场和位移场26

2-2-1 Ⅱ型裂纹尖端区域的应力场和位移场26

2-2-2 Ⅲ型裂纹尖端区域的应力场和位移场27

2-3 应力强度因子的确定29

2-3-1 Ⅰ型裂纹问题的K因子29

2-3-2 深埋裂纹与表面裂纹问题34

2-3-3 Ⅱ、Ⅲ型裂纹问题的K因子37

2-3-4 Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹的应力强度因子37

2-4 确定应力强度因子的数值方法40

2-4-1 边界配位法40

2-4-2 有限单元法46

2-5 确定应力强度因子的实测法48

2-5-1 柔度标定法48

2-5-2 光弹性法50

2-6 Ⅰ型裂纹尖端的塑性区及K因子的朔性修正51

2-6-1 小范围屈服下裂纹尖端的屈服区51

2-6-2 应力松驰对塑性区的影响53

2-6-3 应力强度因子K1的塑性修正55

习题57

第三章 平面应变断裂韧度K1c测试60

3-1 测定K1c的标准方法60

3-1-1 标准试样的形状及K1表达式60

3-1-2 试样尺寸的要求63

3-1-3 试样裂纹面取向及标记66

3-1-4 测试装置67

3-1-5 测试方法68

3-1-6 试验结果的处理68

3-1-7 试验报告74

3-1-8 计算实例74

3-2 测定K1c的表面裂纹法75

3-2-2 试样尺寸的要求76

3-2-1 表面裂纹的K1表达式76

3-2-3 测试步骤78

3-2-4 试验结果的处理79

3-2-5 计算实例80

习题81

第四章 复合型裂纹的脆性断裂理论82

4-1 复合型裂纹问题概述82

4-2 最大周向应力理论83

4-3 能量释放率理论85

4-4 应变能密度因子理论89

4-5 工程上应用的近似断裂判据94

习题96

第五章 弹塑性断裂力学基础98

5-1 COD理论98

5-1-1 Irwin小范围屈服条件下的COD98

5-1-2 D-B带状屈服区模型的COD99

5-1-3 全面屈服条件下的COD102

5-1-4 COD判据的工程应用104

5-1-5 临界COD的实验测定107

5-2 J积分理论110

5-2-1 J积分回路定义及其守恒性111

5-2-2 J积分与裂纹尖端应力应变场113

5-2-3 J与G的关系 J与COD的关系114

5-2-4 J积分的形变功率定义117

5-2-5 J积分的实验标定 临界J积分J1c120

5-2-6 JR阻力曲线法122

5-2-7 J主导条件127

5-2-8 J积分的计算及工程估算方法128

5-2-9 J控制裂纹扩展的条件 裂纹扩展的稳定性134

习题136

第六章 疲劳裂纹扩展138

6-1 疲劳裂纹的形成及其扩展138

6-1-1 疲劳裂纹的形成139

6-1-2 疲劳裂纹扩展140

6-2 疲劳裂纹扩展速率141

6-3-1 平均应力σ？的影响142

6-3 影响疲劳裂纹扩展速率的因素142

6-3-2 过载峰的影响145

6-3-3 其它影响因素148

6-4 疲劳裂纹扩展速率？的测试149

6-5 应变疲劳151

6-6-1 腐蚀与应力腐蚀152

6-6-2 腐蚀疲劳152

6-6 应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳152

6-7 疲劳裂纹扩展寿命的估算153

习题157

附录A 弹性力学基础158

A-1 弹性力学平面问题的基本方程式158

A-1-1 概述158

A-1-2 平面问题的基本概念160

A-1-3 平衡方程与边界条件162

A-1-4 几何方程与应变协调方程165

A-1-5 物理方程167

A-1-6 平面问题基本方程式的张量约记168

A-2 平面问题的直角坐标解171

A-2-1 用位移法求解平面问题171

A-2-2 用应力法求解平面问题174

A-2-3 用多项式表示应力函数178

A-2-4 自由端受集中力的悬臂梁180

A-2-5 受均布载荷的简支梁183

A-3 平面问题的极座标解189

A-3-1 用极坐标求解平面问题的基本方程式189

A-3-2 轴对称问题195

A-3-3 圆孔孔边应力集中问题198

A-3-4 椭圆孔的应力集中201

A-3-5 Williams应力函数202

A-4 复变应力函数204

A-4-1 复数与解析函数204

A-4-2 复变应力函数206

习题208

附录B 塑性力学基础213

B-1 概述213

B-1-1 任务与研究对象213

B-1-2 两种基本实验213

B-1-3 弹塑性材料应力-应变曲线的简化模型214

B-2 应力张量与应变张量215

B-2-1 应力张量及其分解215

B-3 屈服条件218

B-2-2 应变张量及其分解218

B-3-1 应力空间 屈服曲面219

B-3-2 常用的屈服条件220

B-4 塑性应力-应变本构关系222

B-4-1 Levy-Mises增量理论223

B-4-2 Prand l-Reuss增量理论224

B-4-3 Gencky全量理论225

B-4-4 Илъюшин全量理论225

附录C 常用应力强度因子表227