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内容简介

　　《工程断裂力学简明教程》简要介绍了工程断裂力学的基础和应用知识，重点包含断裂力学这门学科中相对成熟的线弹性断裂力学“弹塑性断裂力学”断裂韧度参数的测试和断裂力学在疲劳设计中的应用这四方面的内容#考虑到学习的连贯性，本书还加入了“与断裂力学有关的工程力学基础”作为第1章，以帮助读者更好地阅读和理解。　　《工程断裂力学简明教程》可以作为非力学专业的学习或选修教材，也可以作为高等院校有关专业的教学参考和有关工程设计人员的参考书。

内页插图

目录

前言第1章 与断裂力学有关的工程力学基础1.1 一点的应力与应变1.2 平衡微分方程1.3 平面应力与平面应变1.4 相容方程和应力函数1.5 应力函数的复变函数表示1.6 应变能密度1.7 材料的变形模型1.8 材料的屈服条件
第2章 线弹性断裂力学(LEFM)2.1 裂纹尖端的引力场和位移场2.2 Westergaard方法2.3 Griffith理论——脆性材料断裂理论2.4 能量原理2.5 应力强度因子的计算2.6 裂纹尖端的塑性区2.7 K主导区习题
第3章 弹塑性断裂力学(EPFM)简要3.1 Dugdale方法(D-M模型)3.2 裂纹尖端张开位移CTOD的定义及准则3.3 CTOD与KI的一致性(小范围屈服)3.4 CTOD准则的应用3.5 J积分的定义及守恒性3.6 线弹性条件下J与K的关系3.7 弹塑性条件下J与CTOD的关系3.8 J积分的计算3.9 J积分与裂纹尖端应力应变场3.10 J主导区习题
第4章 断裂韧度参数的测试4.1 平面应变断裂韧度K IC的测试4.2 断裂韧度参数δ(CTOD)和J积分特征值测试的一般要求4.3 断裂韧度δo值的实验测试4.4 断裂韧度Jo值的实验测试4.5 δ-△a和J-△a阻力曲线和稳定裂纹扩展下的启裂韧度δ0.2BL、J0.2BL和δi、Ji的测试习题
第5章 断裂力学在疲劳裂纹扩展中的应用5.1 疲劳裂纹在交变载荷下的形成与扩展5.2 疲劳设计方法5.3 断裂力学在疲劳设计中的应用习题
附录参考文献

前言/序言

　　人们对于断裂现象并不陌生，断裂是一个古老而普遍存在的问题。原始人使用棍棒和石器，但不久就会产生断裂和破坏，当时人类唯一的解决办法就是更换工具．　　随着社会的发展，知识的不断积累，科学与工艺的不断进步，人类越来越聪明。我们不仅可以盖起高楼大厦，修建各种桥梁、道路，并且可以制造出各种机械、设备，地上跑的、水中游的、天上飞的，无所不能。但有一个问题始终没有很好解决，那就是这些建筑、设备、工具会不时发生断裂破坏。这不但会带来重大经济损失，还严重危及人的生命安全。　　多少世纪以来，人们积累了大量有关断裂的表象和经验，但对断裂的认识却长时间停留在现象上。解决构件断裂的一般方法就是更换或寻找更强的材料来代替。15世纪以后，随着手工业和工商业的发展，人们对于断裂的认识越来越深刻。待到连续性强度理论的出现，特别是材料力学、弹塑性力学理论的建立，科学家相继提出了许多强度模型和理论。依照强度设计方法，有些断裂问题得到了初步解决。　　18世纪以后，随着制造业的发展，新材料（如高强度钢）、新工艺（如焊接）也得到了迅速发展，然而断裂问题仍然时有发生，并且人们发现不同材料在断裂时对环境、缺陷（缺口及裂纹）以及对交变载荷的敏感性不同。这些问题用原有的强度设计理论无法解决。 因此，人们逐渐认识到断裂的复杂性。断裂的发生牵涉诸多因素，包括：设计问题一一理论不完善；使用问题一一使用不正确；材料问题一一材料不完整。　　不断发生的断裂事故除了说明断裂问题的复杂性外，也说明了原有的强度理论还满足不了实际问题的需要。因为缘于断裂件的非连续性和奇异性，基于连续性强度理论的固体力学，包括材料力学、弹性力学、塑性力学在分析断裂问题时，特别是对断裂源处的分析都遇到了困难。　　19—20世纪期间，在现代工业发展和战争需求的推动下，人们对断裂现象的认识进一步深化，对材料强度、缺陷、位错、应力集中等理论的研究不断深入。1913年，IngliS把缺陷看成材料内部的小孔，理论计算了无限大板中心孔（圆及椭圆）受力的应力分布，具体计算了类似椭圆缺陷对材料强度的影响；1920年，Griffith在IngliS的基础上，用能量法分析了脆性材料的破坏理论，成为断裂力学最早的奠基者；20世纪60年代，IrWin则在前人的基础上，成功地分析了裂纹尖端的应力场和位移场，提出了应力强度因子的概念。此后，世界各国的许多科学家相继在断裂和断裂理论方面做出了贡献。　　我国在20世纪60年代初就开始了断裂力学的研究工作。虽然因“文化大革命”干扰延误了工作，但我国科技工作者（如陈篪、范天佑和龙期威等）在断裂理论和实验方面仍然做出了相当突出的工作。　　正是在Inglis、Griffith和Irwin等一大批学者的努力下，断裂力学终于在20世纪60年代应运而生，成为一门新的学科，并继续发展和接受实践的检验。　　断裂力学是由材料强度研究发展起来的固体力学的一个分支。它与其他连续介质力学学科的不同之处在于其研究对象是含有裂纹或缺陷的固体。虽然它仍然从材料的应力与强度分析出发，研究含有缺陷材料的断裂强度及裂纹的扩展规律，但断裂力学应用新的概念和分析方法，集中研究裂纹附近的材料行为。由于含裂纹或缺陷物体的普遍存在，尤其是工程断裂失效问题的普遍存在，故其分析方法在工程技术及许多科学领域中均获得了广泛的应用，目前成为固体力学中一个十分活跃的领域。　　同时，正是断裂力学产生的背景，决定了这门学科本身与工程应用的紧密联系，在20世纪60—90年代，、世界各地形成了研究、学习断裂力学的高潮。线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学很快被广泛引入航空航天、机械制造、石油化工、冶金材料和地学等各个工程领域，并为工程理论设计、结构材料选材、断裂失效分析、结构寿命估算乃至地震预测开辟了新的方法。　　……

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