工程斷裂力學

《工程斷裂力學》酈正能著，北京航空航天大學出版社2012年12月出版。本書系統論述了斷裂力學的基本概念、理論基礎、基本方法以及斷裂力學的試驗測定和工程套用。

基本介紹

• 書名：工程斷裂力學
• 作者：酈正能
• ISBN：978-7-5124-1015-2
• 出版社：北京航空航天大學出版社

基本信息

書名：工程斷裂力學

ISBN：978-7-5124-1015-2

作者：酈正能

定價：35.00

出版日期：2012-12

出版單位：北京航空航天大學出版社

內容簡介

本書簡單介紹了斷裂力學的歷史背景和發展前景，重點介紹了線彈性斷裂力學和疲勞裂紋擴展與斷裂，同時介紹了當今先進的設計思想理念，即結構完整性設計（重點介紹損傷容限設計）方法和斷裂力學在金屬結構中的套用。

本書可作為本科生教材，亦可作為非力學專業研究生教材，並可供從事航空、土建、機械和交通等工程領域的科技人員參考。

目錄

第1章緒論1

1.1斷裂力學的產生和發展1

1.2斷裂力學的研究對象6

1.3斷裂力學的研究內容7

參考文獻8

第2章線彈性斷裂力學10

2.1線彈性裂紋尖端場11

2.1.1含裂紋體平面問題的複變函數解法11

2.1.2無限大板含中心裂紋時的應力場和位移場14

2.2應力強度因子18

2.2.1應力強度因子的定義和物理含義18

2.2.2應力強度因子的計算方法21

2.2.3有限尺寸對應力強度因子的影響25

2.3能量原理28

2.3.1能量釋放率28

2.3.2能量釋放率G的計算或確定31

2.3.3能量釋放率G與應力強度因子K的關係33

2.4脆性斷裂的K準則34

2.4.1斷裂韌度34

2.4.2脆性斷裂與準脆性斷裂35

2.5裂紋頂端的塑性區38

2.5.1Irwin塑性區模型38

2.5.2應力鬆弛的修正39

2.5.3等效裂紋長度與應力強度因子的修正40

2.5.4 Dugdale模型41

2.5.5塑性區形狀43

2.5.6平面應力狀態和平面應變狀態的對比47

2.5.7塑性約束係數49

2.5.8厚度效應51

2.6平面應力斷裂和R曲線54

2.7平面應力問題的工程概念57

2.7.1表觀斷裂韌性57

2.7.2 Feddersen分析方法58

習題60

參考文獻60

第3章複合型脆性斷裂61

3.1最大環向拉應力理論61

3.2能量釋放率理論64

3.3應變能密度因子理論67

3.3.1拉伸載荷（Ⅰ型）69

3.3.2面內剪下載荷（純Ⅱ型）70

3.3.3離面剪下（純Ⅲ型）72

3.3.4複合型73

3.4複合型脆性斷裂的工程判據74

3.4.1直線型75

3.4.2二次曲線（橢圓）型75

3.4.3高次曲線型75

習題76

參考文獻77

第4章彈塑性斷裂力學78

4.1 J積分理論78

4.1.1 J積分定義及其守恆性79

4.1.2線彈性條件下J積分與K和G的關係81

4.1.3 J積分的能量表達式83

4.1.4裂紋尖端彈塑性場——漸近解90

4.1.5 J主導和J控制裂紋擴展91

4.1.6 J積分準則及其套用93

4.2裂紋頂端張開位移（COD）94

4.2.1 COD定義95

4.2.2 COD準則96

4.2.3按Irwin塑性區求COD97

4.2.4 Dugdale模型與裂紋張開位移97

4.2.5 COD設計曲線100

4.3 J積分與COD的關係102

4.4穩定擴展的裂紋102

4.4.1 J阻力曲線和撕裂模量103

4.4.2裂紋尖端張開角107

習題109

參考文獻110

第5章斷裂力學實驗112

5.1平面應變斷裂韌度KIC的測試112

5.1.1測試原理和方法112

5.1.2試樣和試驗裝置113

5.1.3試驗程式115

5.1.4試驗結果處理和KIC有效性判斷115

5.2表面裂紋斷裂韌度KIe的測試116

5.2.1測試原理和方法117

5.2.2試樣118

5.2.3 KⅠe有效性判斷119

5.2.4 KⅠe的套用119

5.3平面應力斷裂韌度KC的測試119

5.3.1[COD]法120

5.3.2 R曲線法121

5.4應力強度因子K的柔度標定法123

5.4.1柔度標定法的原理123

5.4.2柔度標定法的具體步驟124

5.5臨界裂紋張開位移δC的測試125

5.5.1測試原理和方法125

5.5.2 V和δ的換算關係125

5.5.3臨界點的確定126

5.5.4確定起裂點的電位法127

5.6臨界J積分值JIC的測定128

5.6.1單試樣法測試JⅠC128

5.6.2 JR阻力曲線法130

習題133

參考文獻134

第6章疲勞裂紋擴展135

6.1概述135

6.1.1疲勞破壞的特點135

6.1.2疲勞裂紋擴展機理和裂紋擴展過程135

6.2恆幅疲勞載荷下裂紋的擴展規律137

6.2.1疲勞裂紋擴展速率的概念137

6.2.2疲勞裂紋擴展規律138

6.2.3疲勞裂紋擴展速率的實驗研究138

6.2.4疲勞裂紋擴展速率的表達式139

6.3影響疲勞裂紋擴展的主要因素141

6.3.1應力比R（或平均應力σm）的影響141

6.3.2環境影響145

6.3.3載入頻率的影響147

6.3.4材料厚度的影響147

6.3.5應力強度因子變程ΔK很高和很低時裂紋擴展速率的特點148

6.3.6超載的影響149

6.4變幅載荷下裂紋擴展分析149

6.4.1變幅載荷下疲勞裂紋擴展的特點149

6.4.2考慮超載遲滯效應的計算模型153

6.4.3裂紋擴展壽命的計算160

6.5小裂紋疲勞擴展的特點160

6.5.1小（短）裂紋的定義和疲勞裂紋擴展的特點160

6.5.2小裂紋擴展速率的工程估算方法162

6.5.3疲勞全壽命預測方法簡介165

6.6應力腐蝕和腐蝕疲勞裂紋擴展168

6.6.1應力腐蝕168

6.6.2腐蝕疲勞裂紋擴展172

6.6.3腐蝕疲勞裂紋擴展速率的計算公式175

6.6.4腐蝕疲勞裂紋擴展壽命的計算178

6.7應變疲勞178

習題179

參考文獻180

第7章斷裂力學在金屬結構設計中套用182

7.1飛機結構損傷容限設計[1?3]182

7.1.1損傷容限設計概念183

7.1.2結構損傷容限設計要求和損傷容限結構類型185

7.1.3損傷容限設計內容和步驟189

7.1.4損傷容限設計實例197

7.2焊接結構斷裂安全設計[4,5]208

7.2.1焊接結構的特點208

7.2.2焊接結構脆斷的斷裂力學分析211

7.2.3焊接結構（零件或構件）疲勞裂紋擴展壽命估算215

7.2.4焊接結構的脆斷溫度215

7.3壓力容器與管子的斷裂安全設計217

7.3.1壓力容器的脆性斷裂218

7.3.2壓力容器的韌性斷裂221

7.3.3斷裂前滲漏設計222

習題226

參考文獻226