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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COD87

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KISCC253

8-2-2应力腐蚀裂纹扩展速率dα/dt254

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