應(yīng)用斷裂力學(xué)

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)論述了斷裂力學(xué)的基本概念、理論基礎(chǔ)、基本方法以及斷裂力學(xué)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定和工程應(yīng)用。其中簡(jiǎn)單介紹了斷裂力學(xué)的歷史背景和發(fā)展前景，重點(diǎn)介紹了線彈性斷裂力學(xué)、彈塑性斷裂力學(xué)、疲勞裂紋擴(kuò)展以及復(fù)合材料的損傷與斷裂，同時(shí)介紹了應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法、動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)、腐蝕疲勞斷裂、斷裂力學(xué)測(cè)定以及斷裂力學(xué)在金屬結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。
　　本書可作為研究生教材，亦可作為本科生選修課教材，并可供從事航空、土建、機(jī)械和交通等工程領(lǐng)域的科技人員參考。

書籍目錄

第1章　緒論
　1．1　斷裂力學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展
　1．2　斷裂力學(xué)的研究對(duì)象
　1．3　斷裂力學(xué)的研究?jī)?nèi)容
　參考文獻(xiàn)
第2章　線彈性斷裂力學(xué)
　2．1　引　言
　2．2　線彈性裂紋尖端場(chǎng)
　　2．2．1　含裂紋體平面問題的復(fù)變函數(shù)解法
　　2．2．2　無限大板含中心裂紋時(shí)的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)
　2．3　應(yīng)力強(qiáng)度因子
　　2．3．1　應(yīng)力強(qiáng)度因子的定義和物理含意
　　2．3．2　幾種典型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子
　　2．3．3　有限尺寸對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響
　2．4　能量原理
　　2．4．1　能量釋放率
　　2．4．2　能量釋放率G的計(jì)算或確定
　　2．4．3　能量釋放率G與應(yīng)力強(qiáng)度因子K的關(guān)系
　2．5　脆性斷裂的K準(zhǔn)則
　　2．5．1　斷裂韌度
　　2．5．2　脆性斷裂與準(zhǔn)脆性斷裂
　2．6　裂紋頂端的塑性區(qū)
　　2．6．1　Irwin塑性區(qū)模型
　　2．6．2　應(yīng)力松弛的修正
　　2．6．3　等效裂紋長(zhǎng)度與應(yīng)力強(qiáng)度因子的修正
　　2．6．4　Dugdale模型
　　2．6．5　塑性區(qū)形狀
　　2．6．6　平面應(yīng)力狀態(tài)和平面應(yīng)變狀態(tài)的對(duì)比
　　2．6．7　塑性約束系數(shù)
　　2．6．8　厚度效應(yīng)
　2．7　平面應(yīng)力斷裂和R曲線
　2．8　平面應(yīng)力問題的工程概念
　　2．8．1　表觀斷裂韌性
　　2．8．2　Feddersen分析方法
　習(xí)題
　參考文獻(xiàn)
第3章　應(yīng)力強(qiáng)度因子的各種計(jì)算方法
　3．1　普遍形式的復(fù)變函數(shù)法
　　3．1．1　Kolosov—Muskhelishvili應(yīng)力函數(shù)
　　3．1．2?、?、Ⅱ復(fù)合型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子
　　3．1．3　復(fù)變函數(shù)法的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍
　3．2　邊界配置法
　　3．2．1　Williams應(yīng)力函數(shù)
　　3．2．2　邊界配置過程
　　3．2．3　邊界配置法的特點(diǎn)
　3．3　有限元法
　　3．3．1　直接法
　　3．3．2　間接法
　3．4　權(quán)函數(shù)法
　　3．4．1　二維裂紋問題的權(quán)函數(shù)解法
　　3．4．2　裂紋面位移的求解
　　3．4．3　權(quán)函數(shù)的確定
　　3．4．4　應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解
　　3．4．5　應(yīng)用實(shí)例
　　3．4．6　三維裂紋問題的權(quán)函數(shù)解法
　3．5　能量差率解法
　　3．5．1　應(yīng)力強(qiáng)度因子與裂紋張開位移的關(guān)系
　　3．5．2　能量差率方程
　　3．5．3　微分方程的封閉解
　　3．5．4　裂紋張開位移模態(tài)
　3．6　疊加法和組合法
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第4章　復(fù)合型脆性斷裂
第5章　彈塑性斷裂力學(xué)
第6章　動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)基礎(chǔ)
第7章　斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)
第8章　疲勞裂紋擴(kuò)展
第9章　應(yīng)力腐蝕開裂與腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展
第10章　斷裂力學(xué)在金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
第11章　復(fù)合材料損傷與斷裂
附錄　動(dòng)態(tài)斷裂分析中常用到的彈性波

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：按照所研究對(duì)象和觀點(diǎn)的不同，斷裂力學(xué)可分為微觀斷裂力學(xué)和宏觀斷裂力學(xué)。微觀斷裂力學(xué)是研究原子位錯(cuò)等晶粒尺度內(nèi)的斷裂過程，根據(jù)對(duì)這些過程的了解，建立起支配裂紋擴(kuò)展和斷裂的判據(jù)。宏觀斷裂力學(xué)是在不涉及材料內(nèi)部的斷裂機(jī)理的條件下，通過連續(xù)介質(zhì)力學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)做出斷裂強(qiáng)度估算與控制。本書主要介紹宏觀斷裂力學(xué)（以下簡(jiǎn)稱斷裂力學(xué)）。1.3 斷裂力學(xué)的研究?jī)?nèi)容斷裂力學(xué)的目的是定量地研究承載體由于含有一條主裂紋發(fā)生擴(kuò)展（包括靜載下擴(kuò)展及疲勞載荷下的擴(kuò)展）而產(chǎn)生失效的條件。因此，它必須能定量地確定促使裂紋擴(kuò)展的“推動(dòng)力”、材料（或結(jié)構(gòu)）阻止裂紋擴(kuò)展的“阻力”以及在什么條件下結(jié)構(gòu)發(fā)生失效，也就是要建立斷裂準(zhǔn)則。用什么參量表征裂紋“推動(dòng)力”以及如何計(jì)算它的數(shù)值，是斷裂力學(xué)研究中極為重要的一個(gè)課題。線彈性斷裂力學(xué)中應(yīng)力強(qiáng)度因子K（或其等效參量——能量釋放率G）概念的提出，是線彈性斷裂力學(xué)的奠基工作?？茖W(xué)工作者為研究應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算方法（包括解析公式及數(shù)值解法）付出了艱苦的勞動(dòng)，他們至今仍為尋找計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)在復(fù)雜載荷作用下非穿透裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子的方法進(jìn)行著大量的研究工作。J積分和COD等參量的提出，則為彈塑性斷裂力學(xué)的研究開辟了廣闊的道路。研究材料或結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展阻力，更多地依靠實(shí)驗(yàn)。Kc或Jc的測(cè)定以及這些材料特性常數(shù)受到哪些因素的影響及其定量關(guān)系，都要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)研究才能獲知。對(duì)材料研制來說，是如何提高材料的斷裂韌度和臨界J積分值；對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，是如何綜合選擇材料，即材料性能的Kic和Jc的選擇。對(duì)斷裂準(zhǔn)則適用范圍和適用條件的研究，是將斷裂力學(xué)基本原理應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)分析的先決條件。把斷裂力學(xué)應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析，是一個(gè)很重要的研究課題。例如，航空結(jié)構(gòu)中廣泛采用組合形式（鉚接、膠接）的加筋平板、加筋曲板或筒殼。這些結(jié)構(gòu)在產(chǎn)生裂紋后，各元件之間的相互影響，或者多裂紋之間的相互影響，使斷裂分析變得復(fù)雜。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中研究如何利用裂紋之間的相互影響，減小裂紋頂端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，或改變裂紋的擴(kuò)展方向。又如在核電站容器中由于采用韌性很高的材料，裂紋起裂后可能有相當(dāng)量的穩(wěn)定擴(kuò)展之后才發(fā)生失穩(wěn)斷裂。為了對(duì)這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行斷裂分析，必須研究裂紋從起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展到失穩(wěn)斷裂這一過程中裂紋頂端的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)的特征，以便建立相應(yīng)的斷裂準(zhǔn)則。把斷裂力學(xué)原理應(yīng)用于疲勞裂紋擴(kuò)展的分析，并用于估算含裂紋結(jié)構(gòu)的壽命，是斷裂力學(xué)研究的一個(gè)極其重要的部分。在工程結(jié)構(gòu)的斷裂分析中需要回答下列問題：①結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度與裂紋長(zhǎng)度有什么樣的函數(shù)關(guān)系？②在已知外載荷作用下，結(jié)構(gòu)中容許的裂紋長(zhǎng)度（即臨界裂紋長(zhǎng)度）是多大？

編輯推薦

《應(yīng)用斷裂力學(xué)》是國(guó)防特色教材?力學(xué)。

圖書封面

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