疲勞失效與材料強度預測：線性切口力學的概念與套用

《疲勞失效與材料強度預測：線性切口力學的概念與套用》是2012年出版的圖書，作者是陳玳珩。

基本介紹

• 書名：疲勞失效與材料強度預測：線性切口力學的概念與套用
• 作者：陳玳珩
• ISBN：9787302381181
• 定價：49元
• 出版時間：2014-12-2

內容簡介

本書系統闡述了線性切口力學的概念及其在金屬疲勞失效與材料強度預測方面的套用，內容包括光滑件的疲勞現象、切口件的疲勞、疲勞裂紋的擴展、平均應力和組合應力的疲勞強度、變應力幅值下的疲勞壽命、低循環疲勞、各種環境下的裂紋發生及擴展等。

編輯推薦

本書可供力學、機械及其他相關專業的科研人員和工程技術人員閱讀參考。

前言

目前已有很多關於疲勞問題的專業著作。作者根據多年的研究工作體會到，面對著數量龐大的疲勞問題文獻論文及設計公式，作為研究工作人員，應該會按照自己的思路框架通過對各種基本疲勞現象進行整理，總結並建立一套對疲勞問題研究的基本思路。這對研究工作的進一步開展是非常有益的。

作者於1980年在日本九州大學西谷弘信教授研究室開始了疲勞問題的學習和研究。本書主要根據西谷研究室的研究結果，套用西谷弘信教授所提倡的“線性切口力學”的概念，對金屬疲勞的基本問題進行系統的總結整理後完成。其基本思路如下。

(1) 首先是定位問題。本書作者把包含疲勞在內的材料強度的學問，定位為建立“從試件的強度預測實物的強度”這樣一個工程近似手法的學問。根據這一定位，弄清引起疲勞破壞的力學環境等因素，並就這些因素對試件和實物進行比較是材料強度學的主要內容。

(2) 材料強度學作為一門學問，其尋求的主要目標是由更少的試驗數據高精度地預測更多的實物強度。

(3) 為了從比較少的試驗數據預測更多的實物強度，其預測理論體系必定包含有近似，由此也就存在套用的限界。打破這些限界，找到材料強度學問新的發展萌芽，則是材料強度學的主要課題。而明確的目的意識和先進實驗技術的結合是成功的關鍵。

(4) 可以從不同的角度研究疲勞問題。本書根據疲勞破壞的發生完全取決於疲勞裂紋行為這一事實，把疲勞過程分為裂紋的發生和擴展機理不同的兩個過程，通過疲勞裂紋行為來研究各種疲勞問題。

從上述可以了解到，本書的閱讀對象是從事疲勞研究的技術人員、研究者、大學生。相信它對加深理解疲勞強度學的基本概念會有所幫助。感謝日本九州大學名譽教授西谷弘信先生。他是作者的研究生指導老師。感謝他長期以來對作者在學術研究上的指導和幫助，以及對本書所使用的各種試驗數據的大力支持和對本書基本構思的有益的討論。

感謝清華大學航空航天學院工程力學系黃克智院士、莊茁教授對本書出版所給予的關注和支持。

陳玳珩江蘇大學教授

2014年7月

目錄

第1章強度問題的工程方法1

1.1根據試件的強度預測實物的強度1

1.2產生破壞的力學環境3

1.2.1力學環境的參量4

1.2.2力學環境的強度4

1.2.3力學環境的強度指標4

1.3小規模屈服狀態下的應力場的評價6

1.3.1裂紋問題6

1.3.2切口問題9

1.3.3線性斷裂力學和線性切口力學的比較13

1.4大規模屈服狀態下的應力場的評價17

1.4.1J積分17

1.4.2非線性裂紋力學和非線性切口力學19

第2章光滑件的疲勞現象26

2.1光滑件的疲勞過程27

2.1.1S10C退火材料的疲勞過程29

2.1.27/3黃銅的退火材料的疲勞過程30

2.1.3時效硬化鋁合金的疲勞過程32

2.2光滑件疲勞現象的基本的特徵33

2.2.1疲勞破壞的兩個過程34

2.2.2疲勞裂紋的發生過程34

2.2.3碳鋼的停留裂紋39

2.3滑移帶裂紋和晶界裂紋40

2.4疲勞極限下存在停留微裂紋的材料和不存在停留微裂紋的材料的比較42

2.4.1SN曲線上的疲勞極限的存在和停留微裂紋的關係43

2.4.2鍛鍊效應和停留微裂紋的關係45

第3章切口件的疲勞49

3.1切口件的疲勞損傷49

3.2疲勞強度σw1、裂紋強度σw2和分歧點的切口半徑ρ053

3.2.1Ktσw1和Ktσw2與切口半徑ρ的關係53

3.2.2σw1、σw2與切口底部應力集中範圍的關係55

3.2.3切口件停留裂紋產生的力學條件59

3.2.4分歧點的切口半徑ρ062

3.2.5切口的靈敏度65

3.3根據線性切口力學計算切口件疲勞極限的方法68

3.4缺陷件的疲勞極限71

3.5尺寸效應75第4章疲勞裂紋的擴展80

4.1疲勞裂紋的擴展過程80

4.2疲勞裂紋擴展定律81

4.3長裂紋的擴展定律85

4.3.1滿足小規模屈服條件下的裂紋尖端交變塑性變形86

4.3.2小規模屈服條件下的裂紋擴展速度87

4.4疲勞裂紋的開閉口現象91

4.4.1裂紋的閉口現象91

4.4.2由S形卸載柔度法測量裂紋的開閉口點92

4.4.3有效應力強度因子範圍ΔKeff94

4.4.4預開裂紋開始擴展後的開閉口點的變化96

4.4.5停留裂紋的開閉口99

4.5小裂紋的擴展102

4.5.1小裂紋的擴展定律102

4.5.2小裂紋擴展定律的適用界限106

4.5.3光滑件的疲勞壽命預測109

第5章平均應力和組合應力112

5.1平均應力的影響112

5.2組合應力下的疲勞強度115

第6章變應力幅值下的疲勞壽命118

6.1minor法則成立的條件119

6.1.1疲勞損傷能否用∑(ni/Nfi)來評估(條件（2）)119

6.1.2不同應力幅循環下的疲勞損傷是否相互

獨立(條件（1）)125

6.2過度應力給限下載入應力下的小裂紋擴展帶來的影響127

第7章低循環疲勞133

7.1疲勞壽命133

7.2局部應變集中和裂紋發生137

7.3晶界裂紋發生的機理142

第8章各種環境下的裂紋發生及擴展145

8.1高溫環境145

8.2腐蝕環境149

8.2.1裂紋發生行為151

8.2.2裂紋擴展行為153

參考文獻157