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第一篇　金属的力学性能4

第一章　静拉伸下的力学性能4

1.1　拉伸曲线和应力—应变曲线4

1.1.1　拉伸试样4

1.1.2　拉伸曲线和应力—应变曲线4

1.2　弹性变形、Hooke定律和弹性模量7

1.2.1　弹性变形的Hooke定律和双原子模型7

1.2.2　广义Hooke定律9

1.2.3　常用弹性常数及弹性模量11

1.3　滞弹性变形13

1.4　连续屈服材料的变形和抗力14

1.4.1　非比例变形14

1.4.2　规定非比例伸长应力σp15

1.4.3　规定总伸长应力σt16

1.4.4　规定残余伸长应力σr16

1.5　不连续（物理的、明显的）屈服材料的变形和抗力17

1.5.1　不连续屈服变形17

1.5.2　屈服点和屈服点伸长率18

1.5.3　影响屈服应力的因素19

1.6　形变硬化21

1.6.1　流变曲线和硬化指数21

1.6.2　形变硬化的工程意义24

1.7　最大均匀塑性变形及断后变形和抗力24

1.7.1　最大力下的总伸长率δgt和非比例伸长率δg24

1.7.2　抗拉强度26

1.7.3　断后伸长率δ和断面收缩率ψ26

1.8　颈缩处的应力分布27

1.9　实际断裂强度28

1.10　宏观断裂类型和力学状态图29

1.11　断裂的微观形貌特征31

1.11.1　晶间断裂和穿晶断裂31

1.11.2　解理断裂和微孔聚合剪切断裂32

1.12　断裂的力学理论简介36

1.12.1　理论断裂强度36

1.12.2　裂纹体的断裂强度37

1.13　高聚物的变形和断裂行为40

习题41

第二章　其他静载下的力学性能43

2.1　扭转43

2.1.1　静扭转试验的特点43

2.1.2　扭转试验测定的力学性能指标44

2.2　弯曲46

2.2.1　静弯曲试验的特点46

2.2.2　弯曲试验测定的力学性能指标46

2.3　压缩47

2.4　硬度48

2.4.1　布氏硬度49

2.4.2　洛氏硬度52

2.4.3　维氏硬度54

2.5　缺口对静加载下力学性能的影响55

2.5.1　缺口效应55

2.5.2　缺口静拉伸及斜拉伸试验57

习题59

第三章　冲击韧性与冷脆转变60

3.1　冲击试验和冲击吸收功60

3.1.1　缺口试样的冲击试验60

3.1.2　冲击吸收功的意义62

3.1.3　冲击试验的应用62

3.2　低温脆性和冷脆转变温度63

3.2.1　低温脆性现象63

3.2.2　冷脆现象的断口观察64

3.2.3　冷脆转变温度的评定和内在影响因素64

习题65

第四章　断裂韧性66

4.1　线弹性条件下的断裂韧性66

4.1.1　三种断裂的类型66

4.1.2　应力强度因子KI和断裂韧性KIc67

4.1.3　线弹性断裂力学在理想弹塑性材料中的应用70

4.1.4　小范围屈服对塑性区尺寸的限制74

4.1.5　裂纹扩展能量释放率GI和断裂韧性GIc75

4.2　断裂韧性指标的测试79

4.2.1　KIc测试方法简述79

4.2.2　临界载荷候选值FQ的确定80

4.2.3　KQ有效性的判断82

4.3　影响断裂韧性的因素84

4.3.1　材料的组织和结构84

4.3.2　温度和加载速度85

4.4　弹塑性条件下断裂韧性的概述86

习题86

第五章　疲劳88

5.1　变动载荷（应力）和疲劳破坏的特征88

5.1.1　变动载荷（应力）及其描述参量88

5.1.2　疲劳破坏特征和断口分析89

5.2　高周疲劳90

5.2.1　S—N曲线和疲劳极限90

5.2.2　循环应力特性对疲劳强度的影响96

5.2.3　表面几何因素对高周疲劳特性的影响98

5.2.4　应力变动和累积损伤99

5.3　低周疲劳100

5.3.1　滞后回线100

5.3.2　循环硬化和循环软化101

5.3.3　循环应力—应变曲线102

5.3.4　应变—寿命曲线103

5.3.5　缺口零件的疲劳寿命预测105

5.3.6　热疲劳106

5.4　疲劳裂纹扩展107

5.4.1　应力、裂纹长度与疲劳裂纹扩展的关系107

5.4.2　平均应力的影响109

5.4.3　组织对疲劳裂纹扩展速率的影响111

5.4.4　疲劳裂纹扩展寿命的估算112

5.5　疲劳裂纹的萌生和扩展机理113

5.5.1　疲劳裂纹的萌生113

5.5.2　疲劳裂纹扩展的方式和机理114

5.6　改善疲劳强度的方法118

5.7　工程塑料的疲劳119

5.7.1　疲劳热破坏119

5.7.2　疲劳裂纹扩展120

习题125

第六章　蠕变126

6.1　蠕变现象和蠕变曲线126

6.2　蠕变极限与持久强度127

6.2.1　蠕变极限127

6.2.2　持久强度和塑性128

6.3　蠕变变形和断裂机理130

6.3.1　蠕变变形130

6.3.2　蠕变断裂132

6.4　影响蠕变极限和持久强度的主要因素133

习题133

第七章　应力腐蚀与腐蚀疲劳134

7.1　应力腐蚀134

7.1.1　应力腐蚀裂纹扩展的特征134

7.1.2　应力腐蚀抗力指标及测试方法135

7.1.3　应力腐蚀的机理137

7.1.4　防止应力腐蚀的措施和安全设计138

7.2　氢脆139

7.3　腐蚀疲劳140

7.3.1　腐蚀疲劳中的S—N曲线140

7.3.2　腐蚀疲劳裂纹扩展141

7.3.3　防止腐蚀疲劳的措施144

习题144

第八章　磨损、接触疲劳和微动损伤145

8.1　磨损145

8.1.1　粘着磨损146

8.1.2　磨粒磨损146

8.1.3　腐蚀磨损146

8.2　接触疲劳147

8.2.1　接触应力147

8.2.2　接触疲劳的类型149

8.2.3　影响接触疲劳抗力的因素150

8.3　微动损伤152

习题155

第二篇　复合材料的力学性能157

第九章　复合材料的一般特性、增强机理和分类157

9.1　研究对象157

9.2　复合材料的一般特性157

9.3　增强机理及分类158

习题160

第十章　单向复合材料的静态力学性能161

10.1　单向复合材料的对称性和基本性能指标161

10.2　组分对单向复合材料刚度的贡献167

10.2.1　纵向刚度168

10.2.2　横向刚度171

10.2.3　面内切变模量和主泊松比173

10.3　失效模式和强度174

10.3.1　在纵向拉伸载荷下的失效175

10.3.2　在横向拉伸载荷下的失效178

10.3.3　在纵向压缩载荷下的失效180

10.3.4　在横向压缩载荷下的失效182

10.3.5　在面内剪切载荷下的失效183

10.4 环境条件对复合材料性能的影响183

习题183

第十一章　复合材料层合板的静态力学性能184

11.1　单层板的正轴应力—应变关系184

11.2　单层板的偏轴应力—应变关系188

11.2.1　应力和应变的转换189

11.2.2　单层板的偏轴应力—应变特性192

11.3 偏轴工程常数197

11.4 层合板变形的基本特征202

11.4.1　对称层合板的面内应力—应变关系203

11.4.2　对称层合板的弯曲行为204

11.4.3　一般层合板的应力—应变关系206

11.5　层合板强度的基本概念208

11.6 层间应力和自由边效应210

习题213

第十二章　复合材料的断裂、疲劳和冲击214

12.1　复合材料的断裂214

12.2　复合材料的疲劳216

12.2.1　疲劳损伤及其对复合材料性能的影响217

12.2.2　影响复合材料疲劳特性的因素220

12.3　复合材料的冲击226

12.3.1　冲击试验的方法227

12.3.2　材料和试验参数对复合材料冲击性能的影响229

12.3.3　能量吸收机理231

习题233

第十三章　短纤维复合材料的力学性能234

13.1　应力传递理论234

13.2　短纤维复合材料的模量和强度236

习题239

附录240

A1　常用单位的换算240

A2　常用应力强度因子KI241

A3　常用金属力学性能试验方法国家标准及其适用范围246

参考资料250