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第1章 绪论1

1.1 材料在人类历史中的作用及发展趋势1

1.2 各种材料的特性2

1.3 材料的损伤与断裂4

1.4 断裂力学的发展与材料的强韧化8

1.5 本书的构成11

参考文献11

思考题12

第2章 材料的静载力学行为13

2.1 材料的拉伸性能13

2.1.1 拉伸曲线和应力—应变曲线13

2.1.2 脆性材料的拉伸性能20

2.1.3 塑性材料的拉伸性能21

2.1.4 高分子材料的拉伸性能22

2.1.5 复合材料的拉伸性能26

2.2 材料在其他静载荷下的力学性能27

2.2.1 加载方式与应力状态图28

2.2.2 扭转30

2.2.3 弯曲33

2.2.4 压缩34

2.3 材料的弹性变形36

2.3.1 弹性变形的基本特点36

2.3.2 弹性变形的物理本质36

2.3.3 虎克定律37

2.3.4 弹性模量的意义39

2.3.5 弹性模量的影响因素40

2.3.6 弹性比功41

2.3.7 包辛格效应41

2.3.8 弹性后效42

2.3.9 弹性滞后环42

2.4 材料的塑性变形43

2.4.1 塑性变形的基本特点44

2.4.2 塑性变形的物理过程44

2.4.3 单晶体与多晶体材料塑性变形的特点47

2.4.4 形变织构和各向异性48

2.5 屈服48

2.5.1 屈服现象及唯象理论48

2.5.2 屈服强度及其影响因素49

2.5.3 屈服判据54

参考文献54

思考题54

第3章 断裂与断裂力学基础知识57

3.1 材料的断裂57

3.1.1 断裂的分类57

3.1.2 断口的宏观特征60

3.1.3 晶体的理论断裂强度61

3.1.4 材料的实际断裂强度62

3.1.5 脆性断裂机理64

3.1.6 脆性断裂的微观特征68

3.2 韧性断裂69

3.2.1 韧性断裂机理69

3.2.2 韧性断裂的微观特征71

3.3 复合材料的断裂72

3.3.1 纵向拉伸破坏73

3.3.2 横向拉伸破坏73

3.4 缺口与温度效应74

3.4.1 缺口对应力分布的影响74

3.4.2 缺口敏感性及其表示方法75

3.4.3 缺口试样弯曲冲击及冲击韧性76

3.4.4 材料的低温脆性现象77

3.4.5 材料的韧脆转变温度及其影响因素78

3.5 材料的断裂韧性80

3.5.1 断裂韧性的基本概念81

3.5.2 裂纹尖端附近的应力场85

3.5.3 裂纹尖端塑性区的大小及其修正86

3.5.4 裂纹扩展的能量释放率GI91

3.5.5 断裂韧性的影响因素92

3.5.6 平面应变断裂韧性KIc的测试方法95

3.5.7 弹塑性状态的断裂韧性97

3.5.8 动态载荷与典型环境下的断裂韧性100

参考文献101

思考题102

第4章 材料的强化与韧化105

4.1 金属及合金的强化与韧化105

4.1.1 均匀强化106

4.1.2 非均匀强化112

4.1.3 细晶强化与韧化117

4.1.4 形变强化120

4.1.5 第二相强化124

4.1.6 其他强化方法133

4.2 陶瓷材料的强化与韧化139

4.2.1 陶瓷材料的强度特点139

4.2.2 陶瓷材料的强化及方法140

4.2.3 陶瓷材料的韧化及方法141

4.2.4 影响陶瓷材料强度的主要因素142

4.2.5 影响陶瓷材料韧性的主要因素143

4.3 高分子材料的强化与韧化148

4.3.1 高分子材料的强度特点148

4.3.2 高分子材料的强化方法149

4.3.3 高分子材料的韧化方法150

4.4 复合材料的强化与韧化151

4.4.1 复合强化原理151

4.4.2 复合韧化原理与工艺152

4.5 材料强韧化过程的力学计算153

4.5.1 宏、细观平均化计算法154

4.5.2 层状结构的细观模拟计算法154

4.5.3 强度的统计计算法155

4.5.4 宏、细、微观三层嵌套模型155

参考文献156

思考题156

第5章 材料的疲劳158

5.1 疲劳现象158

5.1.1 变动载荷158

5.1.2 疲劳断裂的特点159

5.1.3 疲劳宏观断口159

5.2 金属疲劳断裂过程及其机理160

5.2.1 疲劳裂纹的萌生160

5.2.2 疲劳裂纹的扩展162

5.2.3 疲劳短裂纹163

5.2.4 疲劳裂纹扩展机制与疲劳断口微观特征166

5.3 疲劳裂纹扩展速率与门槛值167

5.4 疲劳强度指标172

5.4.1 S-N曲线与疲劳极限172

5.4.2 过载持久值与过载损伤界173

5.4.3 疲劳缺口敏感度174

5.5 影响疲劳性能的因素175

5.5.1 载荷因素175

5.5.2 表面状态175

5.5.3 组织因素175

5.6 低周疲劳176

5.6.1 低周疲劳及△ε-N曲线176

5.6.2 循环硬化与循环软化177

5.7 其他材料的疲劳180

5.7.1 高分子材料疲劳特点180

5.7.2 陶瓷材料疲劳特点182

5.7.3 复合材料疲劳特点184

参考文献186

思考题188

第6章 材料的高温力学性能191

6.1 材料的蠕变及高温力学性能191

6.1.1 材料的蠕变现象191

6.1.2 材料的高温力学性能指标194

6.2 蠕变变形、损伤与断裂的物理机制195

6.3 蠕变特性的描述与参数外推199

6.3.1 蠕变特性的描述199

6.3.2 蠕变性能的参数外推方法200

6.4 材料在高温下的韧性202

6.5 材料的应力松弛特性205

6.6 材料的高温疲劳性能207

6.6.1 高温疲劳的概念207

6.6.2 高温疲劳—蠕变的交互作用207

6.7 影响材料高温力学性能的因素211

6.7.1 材料的成分与制造工艺的影响211

6.7.2 材料使用环境的影响212

6.7.3 载荷性质的影响213

参考文献213

思考题214

第7章 材料的磨损218

7.1 磨擦与磨损的基本概念218

7.1.1 摩擦及类型218

7.1.2 磨损及类型218

7.2 金属磨损机制及影响磨损抗力的因素219

7.2.1 磨料磨损219

7.2.2 粘着磨损222

7.2.3 疲劳磨损225

7.2.4 冲蚀磨损228

7.2.5 腐蚀磨损231

7.2.6 微动磨损232

7.3 金属材料磨损试验方法235

7.3.1 试验方法分类235

7.3.2 磨损试验机235

7.3.3 耐磨性及磨损率的测量方法237

7.4 非金属材料的磨损性能243

7.4.1 陶瓷材料的磨损及机理243

7.4.2 高分子材料的磨损及机理245

7.4.3 人工关节材料的磨损性能246

参考文献248

思考题249

第8章 材料强韧学的应用及其展望251

8.1 三大材料强度与塑性的比较251

8.1.1 压头引起的表面变形252

8.1.2 表面变形的能量理论253

8.1.3 机械加工损伤抗力255

8.2 三大材料断裂韧性的比较256

8.2.1 三大材料的断裂特点及机制256

8.2.2 三大材料的韧性比较258

8.3 材料强韧学与强韧化261

8.3.1 材料设计261

8.3.2 显微组织控制264

8.3.3 纳米技术与晶界控制266

8.4 材料强韧性评价与标准问题267

参考文献268

思考题269