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第一章 绪论1

第一节 工程构件的断裂及其后果1

第二节 断裂力学与材料强度2

参考文献4

第二章 线弹性断裂概述6

第一节 线弹性断裂的力学参量及断裂韧度指标6

一、弹性能释放率（裂纹扩展驱动力G）6

二、应力强度因子K及平面应变断裂韧度KIc7

第二节 裂纹尖端塑性区10

一、裂纹尖端塑性区的形状和尺寸10

第三节 复合型载荷作用下的线弹性断裂14

二、有效裂纹尺寸的修正14

一、最大正应力理论15

二、应变能密度理论（比应变能理论）16

三、能量释放率理论17

参考文献19

第三章 弹塑性断裂问题20

第一节 概述20

第二节 裂纹尖端张开位移CTOD的基本概念21

一、线弹性和小范围屈服情况下的CTOD21

二、大范围屈服情况下的CTOD及平面应力断裂的D-M模型22

三、全面屈服情况下的CTOD及CTOD方法在断裂分析中的应用23

一、J积分的定义25

第三节 J积分的定义及其基本性质25

二、J积分与积分路径无关的性质26

三、J积分与裂纹尖端区应力应变场强度的关系28

四、J和K、G及δ的关系29

第四节 J积分和CTOD的测试技术31

一、综述31

二、CTOD的测试32

三、J积分的测试33

第五节 阻力曲线35

第六节 J主导的有效性和应力三轴性对J主导的影响39

一、J主导的有效性39

二、应力三轴性对J主导的影响40

第七节 裂纹的J控制扩展和裂纹稳态长程扩展43

一、综述43

二、J控制扩展理论43

三、Ernst修正45

四、Brust修正48

五、应力三轴性对裂纹稳态扩展过程J控制有效性的影响49

第八节 裂纹扩展的失稳，撕裂模量的概念50

第九节 弹塑性状态下的复合型断裂问题52

一、弹塑性复合受载情况下的裂纹尖端应力应变场52

二、复合型受载情况下裂纹的起裂问题53

三、复合型受载情况下J值的确定与起裂韧度55

第十节 机件和结构防止断裂的安全评定工程方法57

一、综述57

二、CEGB双判据法57

三、EPRI方法58

参考文献61

第四章 断裂过程理论63

第一节 概述63

第二节 解理断裂理论64

一、理论断裂强度与实际断裂强度的差异（Griffith理论）64

二、屈服现象的位错理论分析（Hall-Petch关系）65

三、Stroh的裂纹萌生理论66

四、Cottrell的裂纹萌生理论67

五、Smith的解理断裂理论68

六、孪晶起裂的解理断裂69

第三节 解理断裂的最大拉应力准则和解理断裂应力σ？的测定70

第四节 解理断裂单元及特征距离72

第五节 纤维断裂的空穴萌生75

一、综述75

二、空穴形核的临界应变75

三、形核的临界应力78

四、应力三轴性对空穴萌生的影响80

一、McClintock的空穴连接模型82

第六节 空穴的扩展与连接82

二、Rice和Tracey的宏观应变速率与空穴扩展速率关系模型83

三、空穴扩展与连接的试验观察84

四、临界空穴扩张比与组合功密度模型的概念87

参考文献89

第五章 疲劳概述90

第一节 疲劳问题的范围与研究尺度90

第二节 疲劳失效的特点91

第三节 历史的回顾92

第四节 疲劳设计准则93

一、无限寿命设计93

二、安全寿命设计94

三、破损安全和损伤容限设计95

参考文献95

第六章 疲劳裂纹的萌生97

第一节 金属材料的循环变形行为97

一、循环应力－应变和循环滞后环97

二、循环硬化和软化99

第二节 疲劳裂纹的萌生机理101

一、单晶体的循环变形及位错亚结构102

二、影响循环变形的因素104

三、疲劳裂纹的萌生105

第三节 疲劳裂纹萌生期的预测108

一、局部应变法109

二、断裂力学法113

三、局部等量应力幅法114

第四节 应用举例115

参考文献118

第七章 疲劳裂纹的扩展121

第一节 疲劳裂纹扩展的宏观规律121

一、Paris公式和疲劳裂纹扩展全图121

二、疲劳门槛及近门槛区疲劳裂纹的扩展123

三、疲劳裂纹的快速扩展126

第二节 疲劳裂纹尖端塑性区与裂纹闭合127

一、疲劳断口的特征130

第三节 疲劳裂纹扩展理论、机制和模型130

二、滑移分离模型131

三、累积损伤模型133

四、疲劳裂纹扩展机制的再讨论135

第四节 疲劳裂纹扩展寿命的估算139

第五节 疲劳裂纹扩展速率的测试141

第六节 疲劳短裂纹问题142

一、疲劳短（小）裂纹的定义、分类及扩展特性142

二、疲劳短裂纹扩展的宏观规律、机制和定量描述143

参考文献149

第一节 材料的变幅疲劳行为154

第八章 变幅疲劳154

第二节 变幅疲劳裂纹扩展行为的预测159

参考文献161

第九章 低温断裂与疲劳163

第一节 韧脆转化理论163

第二节 低温脆断判据166

一、用夏比冲击试验作为低温脆断判据167

二、用断裂韧度作为低温脆断判据169

三、接近实际工作条件的低温判据170

第三节 低温疲劳174

一、低温对疲劳强度的影响174

二、低温下疲劳裂纹的萌生与扩展176

参考文献178

第十章 高温强度180

第一节 静载荷下材料的高温强度和断裂180

一、高温下材料力学性能的变化180

二、蠕变、蠕变极限和持久强度181

三、蠕变断裂182

四、蠕变断裂机制图186

第二节 高温疲劳187

一、材料在高温下的疲劳行为188

二、高温疲劳裂纹的扩展196

第三节 应用举例200

参考文献205

第十一章 高速动载断裂与冲击疲劳209

第一节 概述209

第二节 裂纹动态应力强度因子KId和动态断裂韧度KId210

一、动态应力强度因子和动态断裂韧度的概念210

二、动态断裂韧度KId的测量和动态应力强度因子KId的实验测定211

第三节 动态裂纹扩展和止裂218

一、裂纹的快速扩展与止裂的准静态分析218

二、裂纹动态扩展断裂韧度KID、静态止裂韧度KIa和动态止裂韧度KIA221

三、用DCB试样测量动态止裂韧度223

一、冲击载荷的波动性质，一维弹性波225

第四节 应力波的传播与断裂225

二、塑性应力波的传播227

三、弹性应力波的叠加、反射和透射228

第五节 冲击疲劳强度230

一、综述230

二、多次冲击试验的基本规律230

三、冲击疲劳裂纹的扩展232

参考文献233

第十二章 环境介质作用下的断裂与疲劳235

第一节 氢损伤235

一、氢损伤概况235

二、环境氢脆过程236

三、氢脆对钢的力学性能的影响238

一、应力腐蚀概况239

第二节 应力腐蚀239

二、应力腐蚀过程240

三、应力腐蚀对材料力学性能的影响241

第三节 腐蚀疲劳242

一、综述242

二、腐蚀疲劳的裂纹萌生与扩展243

参考文献246

第十三章 非金属工程材料的断裂和疲劳248

第一节 聚合物材料的断裂与疲劳248

一、聚合物材料的结构特点248

三、聚合物材料的变形和断裂250

二、聚合物材料的玻璃化转变和力学性能特点250

四、聚合物材料的疲劳252

第二节 陶瓷材料的断裂与疲劳257

一、陶瓷材料的结构特点257

二、陶瓷材料的变形和断裂257

三、陶瓷材料的疲劳262

第三节 复合材料的断裂与疲劳263

一、连续纤维增强复合材料的强度和断裂263

二、非连续单向短纤维增强复合材料的强度和断裂266

三、复合材料的疲劳267

参考文献269