斷裂力學(xué)

內(nèi)容概要

　　斷裂力學(xué)又稱為裂紋體力學(xué)，通常包含裂紋體斷裂原理和裂紋體應(yīng)力分析兩個方面。從工程角度講，斷裂力學(xué)是研究裂紋構(gòu)件強度的工程科學(xué)。它是20世紀60年代以來隨高強度材料在工程中大量應(yīng)用而產(chǎn)生和發(fā)展起來的，涉及金屬物理、冶金和力學(xué)等多門類學(xué)科的邊緣科學(xué)。斷裂力學(xué)是研究裂紋體強度和破壞的主要工具，又是將它的研究成果和工程實踐應(yīng)用相結(jié)合的橋梁?！稊嗔蚜W(xué)》從宏觀連續(xù)體力學(xué)的角度概述裂紋體強度計算原理和方法，力圖在力學(xué)研究成果和工程實踐應(yīng)用二者間架設(shè)一座橋梁?！稊嗔蚜W(xué)》針對高等學(xué)校工程力學(xué)、機械工程、土木工程和材料工程類專業(yè)的20～30課內(nèi)學(xué)時的斷裂力學(xué)課程而撰寫，也適用于需要處理裂紋體強度問題的工科其他專業(yè)本科生及研究生自學(xué)之用，對相關(guān)工程技術(shù)人員亦有實用的參考價值。

書籍目錄

第1章 引論  1.1斷裂力學(xué) 1.1.1什么是斷裂力學(xué) 1.1.2斷裂力學(xué)的內(nèi)容和方法 1.2斷裂力學(xué)的由來 1.3斷裂力學(xué)的模型 1.3.1介質(zhì)模型 1.3.2裂紋模型 1.3.3線性和非線性斷裂力學(xué) 1.4應(yīng)用 習(xí)題 第2章線性斷裂力學(xué)原理 2.1 Griffith準則 2.1.1能量平衡準則 2.1.2能量平衡準則的普遍敘述 2.1.3 Irwin—Kies公式 2.1.4組合梁模型 2.2裂紋前緣的應(yīng)力場和位移場與應(yīng)力強度因子 2.2.1前緣鄰域局部坐標系 2.2.2裂紋前緣鄰域應(yīng)力場、位移場的漸近展開式 2.2.3應(yīng)力強度因子 2.3應(yīng)力強度因子判據(jù) 2.3.1 Bueckner公式 2.3.2應(yīng)力強度因子與裂紋擴展力的關(guān)系 2.3.3 K判據(jù)及其與G判據(jù)的等價性 2.3.4平面應(yīng)變斷裂韌性 2.3.5 三維問題中能量釋放率與應(yīng)力強度因子的關(guān)系 2.4線性斷裂力學(xué)（LEFM）的適用范圍 2.4.1線彈性斷裂力學(xué)的誤差及其適用的必要條件 2.4.2誤差相容性與小范圍屈服條件 2.4.3常用試樣平面應(yīng)變線性斷裂力學(xué)的適用條件 2.5 K T c測試原理 2.5.1柔度標定 2.5.2 KIC的直接測定方法 2.6復(fù)合裂紋斷裂理論 2.6.1什么是復(fù)合裂紋斷裂理論 2.6.2最大正應(yīng)力理論 2.6.3能量密度因子理論 2.6.4純Ⅱ型的和臨界SIF  2.6.5實驗驗證 習(xí)題 第3章應(yīng)力強度因子的計算 3.1應(yīng)力強度因子的性質(zhì) 3.1.1應(yīng)力強度因子基本含義 3.1.2與G（裂紋擴展力）的關(guān)系 3.1.3與載荷的線性齊次關(guān)系 3.1.4裂紋面上的等效載荷 3.1.5 SIF與J積分的關(guān)系 3.2二維裂紋問題的復(fù)變函數(shù)解法 3.2.1穆什海利希維利復(fù)變函數(shù)方法 3.2.2 Westergard應(yīng)力函數(shù)解法 3.2.3 Ⅲ型裂紋問題的復(fù)變函數(shù)方法 3.3二維裂紋問題的傅里葉變換解法 3.3.1傅里葉變換 3.3.2彈性力學(xué)平面問題的傅里葉變換解 3.3.3半平面上邊裂紋的Ⅰ型問題 3.4二維裂紋問題的邊界配位法 3.4.1二維裂紋問題的基本解 3.4.2邊界配位法 3.5三維裂紋應(yīng)力強度因子的解析方法 3.5.1軸對稱問題的Hankel變換解 3.5.2 內(nèi)埋橢圓片狀裂紋的工型問題 3.6數(shù)值方法 3.6.1有限元法 3.6.2邊界積分方程（BIE）和邊界元方法 3.7交替計算方法與近似方法 3.8應(yīng)力強度因子表 3.8.1常見的應(yīng)力強度因子手冊 3.8.2應(yīng)力強度因子表的應(yīng)用例 習(xí)題 第4章 線性斷裂力學(xué)的應(yīng)角 4.1一次性抗斷設(shè)計 4.1.1一次性抗斷設(shè)計4類提法 4.1.2 圓筒形薄壁壓力容器的漏泄一斷裂理論 4.2疲勞裂紋擴展和Paris公式 4.3裂紋體的疲勞壽命 4.3.1裂紋體的永久壽命 4.3.2裂紋體的剩余壽命 4.4應(yīng)力腐蝕 習(xí)題 第5章彈塑性斷裂力學(xué)和J積分 5.1彈塑性斷裂力學(xué)概述 5.2線彈性斷裂力學(xué)的Irwin修正 5.2.1塑性區(qū)的近似估計 5.2.2應(yīng)力松弛的修正 5.2.3線性斷裂力學(xué)的Irwin修正 5.3守恒積分和J積分 5.3.1連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的守恒積分 5.3.2 J積分的Rice定義 5.4 J積分的性質(zhì) 5.4.1 J積分的守恒性 …… 第6章裂紋體的彈塑性分析 附錄A應(yīng)力強度因子表一 附錄B橢圓函數(shù)表 習(xí)題參考答案 索引 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   2.4.1 線彈性斷裂力學(xué)的誤差及其適用的必要條件 按照應(yīng)力強度因子理論，線彈性斷裂力學(xué)將裂紋前緣鄰域上應(yīng)力分量漸近展開式（2.24）方括號中第1項作為判斷強度的依據(jù)，由此帶來的第一類誤差稱為漸近誤差。此外，線彈性斷裂力學(xué)將介質(zhì)作為線彈性固體，忽略介質(zhì)在高應(yīng)力水平下的塑性性質(zhì)，由此帶來了另一類誤差，這就是塑性區(qū)存在引出的誤差。以下分別估計這兩類誤差，由此形成線彈性斷裂力學(xué)的適用條件。 1）漸近誤差 將裂紋前緣的應(yīng)力分量用其鄰域上漸近展開式的首項代替，由此產(chǎn)生的誤差與位置有關(guān)。僅限于裂紋線上（y=0，x>0）討論，則與到裂紋尖端的距離r有關(guān)。 圖2.12表示三點彎曲試樣（附錄圖A.13）和緊湊拉伸試樣（附錄圖A.12）漸近誤差與r的關(guān)系，即r／a—e曲線。由圖可見，如果要求誤差e≤7％，則到裂紋尖端的距離應(yīng)滿足如下條件： 2）塑性區(qū)存在引出的誤差 總可以按彈塑性力學(xué)的方法作裂紋體的應(yīng)力分析，如果將介質(zhì)模型視為理想彈塑性固體，那么總可以找出塑性區(qū)范圍及彈塑性區(qū)界線。在5.1節(jié)，將用近似方法討論塑性區(qū)范圍及彈塑性區(qū)界線，為了簡捷地達到本節(jié)的目的，這里只介紹討論的結(jié)果。 對于純Ⅰ型問題，裂紋前緣塑性區(qū)在裂紋線上的長度有如下估計值：將這個結(jié)果簡潔地稱為塑性區(qū)尺寸。式中稱為流變應(yīng)力： 如果將裂紋體全場都按線彈性模型分析，那么因為忽略了上述塑性區(qū)的存在帶來了誤差，這就是塑性區(qū)存在引出的誤差。 2.4.2誤差相容性與小范圍屈服條件 如果要求線彈性斷裂力學(xué)適用，必須要求塑性區(qū)的范圍足夠小，如何確定其足夠小呢？可以從誤差相容條件的討論中給出這個問題的答案。 欲使上述兩類誤差相容，必然要求塑性區(qū)外圍的彈性區(qū)里，存在漸近誤差允許的區(qū)域。例如，如果線彈性理論體系的誤差要求滿足表示塑性區(qū)范圍在漸近誤差允許的區(qū)域內(nèi)。對于三點彎曲試樣和緊湊拉伸試樣，將式（2.46）代入上式，由此這就是線性斷裂力學(xué)的適用性的條件，常稱為小范圍屈服條件。 2.4.3常用試樣平面應(yīng)變線性斷裂力學(xué)的適用條件 對于實際應(yīng)用的試樣，試樣的韌帶尺寸W—a是涉及試樣斷裂全貌的重要因素，因此裂紋前緣塑性區(qū)尺寸與其相比較，也應(yīng)滿足小范圍屈服條件。將這個條件與式（2.49）和平面應(yīng)變條件式（2.41）結(jié)合起來，寫為這就是常用試樣平面應(yīng)變線性斷裂力學(xué)的適用條件。 應(yīng)用LEFM解決工程問題時，必須作這個適用性的校核。

編輯推薦

《斷裂力學(xué)》適用于需要處理裂紋體強度問題的工科其他專業(yè)本科生及研究生自學(xué)之用，對相關(guān)工程技術(shù)人員亦有實用的參考價值。

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