材料强度与破坏

　　借助断裂力学和位错理论，本书阐述工程材料（金属、高分子、陶瓷、复合材料等）强度的物理基础，分析其破坏原因，使学生对材料的各种破坏现象及其原因有基本的认识。为材料的合理设计和应用、以及安全性评估打下良好基础。内容涉及弹塑性力学、断裂力学、疲劳、材料科学、复合材料等。在材料强度学的框架内，综合讲述和运用已有知识。本书可作为高校力学、材料、航空、机械、土建、交通等专业研究生的教学用书，或相关领域科技人员的参考用书。

　　华中科技大学力学系教授、博士生导师。中国宇航学会结构强度与环境工程专业委员会委员，湖北省复合材料学会副理事长，固体力学学报英文版编委。获 政府特殊津贴，全国力学教学 教师。主要研究方向：复合材料力学，材料断裂疲劳，结构可靠性分析及优化设计，进化算法及其应用。主持完成3项 自然科学基金，以及 博士点基金，国防973子专题，武钢重大专项等科研项目，发表学术论文120余篇。

第1章固体的破坏(1)
1.1材料为什么会发生破坏(1)
1.2理论破坏强度(2)
1.3破坏类型与机理(5)
1.4固体脆性断裂特征［6,7］(6)
1.5多轴应力的影响(7)
1.6时间相关断裂(8)
1.7强度的分散性能［89］(10)
习题(12)
本章参考文献(13)
第2章位错与晶体的强度(14)
2.1理论剪切强度(14)
2.2位错与剪切强度［13］(15)
2.3位错移动与滑移变形(18)
2.4位错的应力场［4,5］(22)
2.5位错的能量及位错构形力［5］(24)
2.6位错与位错之间的相互作用(25)
2.7位错的塞积(27)
2.8位错与溶质原子的交互作用［6］(28)
2.9位错的增殖(30)
2.10多晶体的屈服强度(31)
2.11材料的变形抵抗能力(33)
2.12位错理论的应用(34)
习题(35)
本章参考文献(36)
第3章材料破坏的能量条件(37)
3.1能量平衡(37)
3.2能量释放率［14］(38)
3.3Griffith公式［4］(41)
3.4裂纹 的曲率半径(42)
3.5裂纹扩展速度［1，5］(42)
习题(44)
本章参考文献(44)
第4章断裂力学分析方法(46)
4.1应力强度因子(46)
4.2裂纹 应力场［13］(47)
4.3应力强度因子的影响因素(51)
4.4应力强度因子与能量释放率的关系［1,6］(56)
4.5裂纹与位错的力学相似性(60)
4.6塑性变形机制及裂纹 塑性区尺寸(61)
4.7裂纹 开口位移(66)
4.8弹塑性断裂力学基础［2,5,6］(68)
习题(72)
本章参考文献(73)
第5章材料的断裂韧度及抗断裂设计(74)
5.1结构完整性保障(74)
5.2缺陷评定方法［1，2］(75)
5.3损伤容限设计(77)
5.4破坏控制设计［2］(79)
5.5断裂韧度(81)
5.6裂纹扩展阻力曲线(83)
5.7断裂韧度KⅠc测试(84)
5.8临界JⅠc测试(85)
习题(87)
本章参考文献(88)
第6章金属的脆性破坏和韧性破坏(89)
6.1破坏分类［1］(89)
6.2解理断裂［24］(91)
6.3发生解理的条件［58］(95)
6.4微孔洞汇聚和韧性破坏机理［1、5、10］(98)
6.5韧脆转变［1,3］(101)
6.6材料的微观结构对断裂的影响(104)
习题(106)
本章参考文献(106)
第7章材料的高温强度(108)
7.1蠕变曲线(108)
7.2蠕变变形机理［13］(109)
7.3蠕变空洞形核与长大［4］(110)
7.4蠕变断裂及蠕变裂纹扩展［1，3］(112)
7.5持久寿命预测［6］(116)
7.6蠕变本构关系及多轴应力下的蠕变分析［6］(118)
7.7高温疲劳、热疲劳与热冲击［7，8］(119)
习题(121)
本章参考文献(121)
第8章疲劳破坏(122)
疲劳断裂特征［1,2］(122)
8.2SN曲线(122)
8.3疲劳裂纹的形成(125)
8.4疲劳裂纹扩展［4,5］(126)
8.5断裂力学在疲劳裂纹扩展中的应用(130)
8.6影响疲劳断裂的因素［8］(131)
8.7短裂纹疲劳特性［9］(134)
8.8复合型疲劳裂纹扩展条件［10］(137)
8.9高温疲劳［1113］(139)
8.10工程塑料中的疲劳裂纹扩展(143)
8.11复合材料中的疲劳裂纹扩展(145)
习题(146)
本章参考文献(146)
第9章高分子材料和陶瓷材料的强度(148)
9.1高分子材料的力学性能［1］(148)
9.2高分子材料的黏弹性行为(151)
9.3黏弹性力学模型及材料本构关系［4，5］(154)
9.4时间温度等效原理与WLF方程(158)
9.5高分子材料的银纹损伤和断裂［8，9］(162)
9.6高分子材料的疲劳和SN曲线(163)
9.7蠕变曲线及应力寿命图［2］(164)
9.8陶瓷材料(164)
9.9功能梯度材料(165)
习题(167)
本章参考文献(168) 0章纤维复合材料的强度(169)
10.1复合材料的性能和特点［13］(169)
10.2正交各向异性材料的应力应变关系(171)
10.3正交各向异性材料的强度指标(173)
10.4强度准则［4］(174)
10.5FRP拉伸、剪切破坏及强度预测模型［1］(177)
10.6压缩强度(180)
10.7基于经典层合理论的层合板强度计算(182)
10.8层合板拉伸试验及数值结果对比分析［710］(189)
10.9复合材料的断裂韧度(192)
10.10复合材料的疲劳破坏［1］(193)
10.11复合材料的热应力及高温特性(194)
10.12复合材料的强度设计［11］(195)
10.13复合材料的可靠性设计［1216］(199)
习题(202)
本章参考文献(202)
1章环境导致的失效(204)
11.1材料腐蚀的定义及分类［14］(204)
11.2腐蚀的电化学反应原理［24］(205)
11.3金属材料的环境断裂［14］(207)
11.4金属材料的高温氧化与腐蚀［2,4］(214)
11.5高分子材料的环境影响［1,4］(215)
11.6陶瓷材料的环境影响［1］(216)
本章参考文献(218)
附录A弹性理论及复变函数法概述(219)
A.1应力和应变(219)
A.2广义胡克定律(222)
A.3平衡方程(223)
A.4平面问题(224)
A.5Airy应力函数(225)
A.6Goursat应力函数［1］(226)
A.7位错的应力场［1,2］(229)
A.8裂纹问题的求解［3］(231)
A.9Westergaard应力函数(233)
A.10极坐标系下的平面问题基本方程(235)
附录A参考文献(236)
附录B断裂的位错理论(237)
B.1位错与裂纹的交互作用［13］(237)
B.2裂纹及裂尖塑性区的位错模型(238)
B.3裂纹 无位错区形成的理论(240)
B.4Ⅰ型裂纹位错模型［10］(243)
附录B参考文献(247)
部分习题参考解答(248)