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目录1

前言1

第一章绪论1

1.1断裂力学的产生1

1.2断裂力学的任务3

1.3断裂力学的基本概念4

1.3.1裂纹的基本型式4

1.3.2应力强度因子4

1.3.3断裂韧度5

1.3.4断裂准则5

习题7

第二章裂纹尖端附近的应力场强度8

2.1 Westergaard方法8

2.1.1 Westergaard应力函数8

2.1.2应力和位移的应力函数表示9

2.2 Ⅰ型裂纹问题的应力场和位移场12

2.2.1应力场和位移场的全场解12

2.2.2裂纹尖端附近的局部解14

2.3 Ⅱ型裂纹尖端附近的应力场和位移场16

2.4 Ⅲ型裂纹尖端附近的应力场和位移场18

2.5裂纹尖端附近应力和位移的一般解20

2.5.1一般复变函数方法21

2.5.2裂纹尖端附近应力和位移的一般解22

2.5.3裂纹尖端附近的应力场强度26

2.6应力场强度断裂准则29

2.7应力强度因子的计算32

2.7.1基本解析解32

2.7.2迭加原理36

习题40

第三章裂纹尖端的能量变化率44

3.1弹性体的能量平衡方程44

3.2裂纹扩展时的能量变化率45

3.3能量释放率与应力强度因子的关系47

3.4能量释放率的柔度表示50

3.5能量释放率的一般公式52

习题54

第四章三维裂纹问题55

4.1无限体内的椭园形裂纹55

4.1.1裂纹前缘的局部解55

4.1.2应力强度因子的确定56

4.2表面裂纹60

4.2.1前、后表面修正61

4.2.2 Newman的经验公式63

4.2.3线弹簧模型64

习题69

第五章裂纹尖端附近的小范围屈服70

5.1线弹性断裂力学应用于小范围屈服70

5.2 Ⅲ型裂纹问题的弹塑性分析71

5.2.1基本方程71

5.2.2半逆解法72

5.2.3连接条件73

5.2.4幂硬化材料74

5.3 Irwin的塑性区修正75

5.3.1裂纹尖端附近的塑性区75

5.3.2 Irwin的塑性区假设77

5.3.3应力强度因子的修正78

5.4 D-B模型81

5.4.1 D-B模型81

5.4.2塑性区尺寸82

5.4.3 D-B模型的弹塑性解83

5.5小范围屈服下的裂纹扩展84

5.5.1裂纹扩展的一般特点84

5.5.2断裂准则85

5.5.3裂纹扩展的稳定性分析86

5.8线弹性断裂力学的意义和局限性88

习题89

6.2 COD的理论计算91

第六章裂纹尖端的张开位移91

6.1 COD断裂准则91

6.2.1根据Irwin的塑性区假设92

6.2.2 根据Dugdale模型92

6.3全面屈服COD的经验公式94

6.4 COD准则在工程中的应用95

8.4.1 低应力下的COD准则96

6.4.2 高应变下的COD准则96

6.5 COD理论的意义和局限性99

习题100

7.1.1 J积分的定义101

7.1 J积分101

第七章J积分理论101

7.1.2 J积分的守恒性102

7.2J积分的物理意义104

7.2.1非线性弹性材料104

7.2.2 弹塑性材料105

7.3 弹塑性条件下裂纹尖端附近的应力场、位移场107

7.3.1裂纹尖端应力、应变的奇异性107

7.3.2裂纹尖端附近应力、应变场的局部解109

7.3.3常数因子K？的确定110

7.3.4复合型幂硬化材料（Ⅰ-Ⅱ型）112

7.4.1根据Dugdale模型113

7.4 J积分与裂纹张开位移的关系113

7.4.2根据HRR局部解115

7.5 J积分理论的意义和局限性116

习题117

第八章J积分应用于实际的裂纹问题118

8.1裂纹尖端的断裂过程118

8.2静止裂纹的J主导条件120

8.3 J积分计算122

8.3.1小范围屈服情况122

8.3.2深裂纹纯弯曲试件123

8.3.3三点弯曲试件124

8.4 J控制裂纹扩展125

5.5 J控制裂纹扩展下的dJ/da—dδt/da关系127

8.6弹塑性断裂准则128

8.7 J控制条件下裂纹扩展的稳定性分析132

*8.8 弹塑性断裂准则的进一步研究137

习题143

第九章弹塑性断裂分析的工程方法144

9.1 弹塑性断裂分析的工程方法144

9.2全塑性裂纹解146

9.2.1紧凑拉伸试样146

9.2.2三点弯曲试样147

9.2.4受拉伸含内壁周向裂纹的园筒148

9.2.3受内压含内部轴向裂纹的园筒148

9.3弹塑性估算公式149

9.3.1紧凑拉伸试样149

9.3.2三点弯曲试样150

9.3.3受内压含内部轴向裂纹的园筒150

9.3.4受拉伸含内壁周向裂纹的围筒151

9.4用工程方法作断裂分析151

9.4.1应力－应变曲线151

9.4.2 J-a曲线152

9.4.3 J-T曲线154

10.1.1测试原理和方法157

10.1平面应变断裂韧度Klc测试157

第十章断裂韧度测试原理157

10.1.2 式样158

10.1.3试验装置160

10.1.4试验程序163

10.1.5试验结果处理163

10.2裂纹张开位移测试164

10.2.1测试原理和方法164

10.2.2试样166

10.2.3试验程序166

10.2.4实验数据整理166

10.3弹塑性断裂韧度J积分测试167

10.2.5绘制COD阻力曲线167

10.3.1测式原理168

10.3.2 Jlc测试168

10.3.3起裂后的断裂韧度J积分值169

10.3.4 关于ASTM E831-81（美国）标准170

习题170

第十一章复合型裂纹问题172

11.1 最大周向拉应力理论172

11.2最大能量释放率理论174

11.3应变能密度理论176

11.3.1应变能密度因子的概念176

11.3.2应变能密度因子准则177

11.4复合型裂纹的经验断裂准则181

11.4.1 Ⅰ-Ⅱ型裂纹182

11.4.2 Ⅰ-Ⅲ型裂纹182

习题183

第十二章疲劳裂纹扩展185

12.1疲劳设计185

12.2疲劳裂纹扩展的一般特性186

12.2.1疲劳裂纹扩展特性186

12.2.2疲劳裂纹成核的微观机理186

12.3.1 Paris公式187

12.3裂纹扩展速率187

12.2.4宏观裂纹扩展阶段187

12.2.3疲劳裂纹扩展的微观机理187

12.3.2 Forman公式188

12.3.3陈篪公式191

12.4影响疲劳裂纹扩展速率的主要因素191

12.4.1加载频率的影响191

12.4.2温度的影响192

12.4.3过载峰的影响193

12.5剩余寿命的估算194

习题196

13.1概述197

第十三章粘弹性材料的裂纹扩展和延迟失稳197

13.2线粘弹性体的本构方程198

13.3求解粘弹裂纹体边值问题201

13.4局部衰坏模型202

13.5混凝土裂纹的早期扩展和延迟失稳204

13.6能量平衡理论212

附录217

附录A 受拉和受弯的台穿透周向裂纹的园筒217

附录B 弹塑性断裂分析工程方法系数表221

附录C单位换算表231

附录D 习题答案232

参考文献237