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內容簡介

　　《工程斷裂力學簡明教程》簡要介紹瞭工程斷裂力學的基礎和應用知識，重點包含斷裂力學這門學科中相對成熟的綫彈性斷裂力學“彈塑性斷裂力學”斷裂韌度參數的測試和斷裂力學在疲勞設計中的應用這四方麵的內容#考慮到學習的連貫性，本書還加入瞭“與斷裂力學有關的工程力學基礎”作為第1章，以幫助讀者更好地閱讀和理解。　　《工程斷裂力學簡明教程》可以作為非力學專業的學習或選修教材，也可以作為高等院校有關專業的教學參考和有關工程設計人員的參考書。

內頁插圖

目錄

前言第1章 與斷裂力學有關的工程力學基礎1.1 一點的應力與應變1.2 平衡微分方程1.3 平麵應力與平麵應變1.4 相容方程和應力函數1.5 應力函數的復變函數錶示1.6 應變能密度1.7 材料的變形模型1.8 材料的屈服條件
第2章 綫彈性斷裂力學(LEFM)2.1 裂紋尖端的引力場和位移場2.2 Westergaard方法2.3 Griffith理論——脆性材料斷裂理論2.4 能量原理2.5 應力強度因子的計算2.6 裂紋尖端的塑性區2.7 K主導區習題
第3章 彈塑性斷裂力學(EPFM)簡要3.1 Dugdale方法(D-M模型)3.2 裂紋尖端張開位移CTOD的定義及準則3.3 CTOD與KI的一緻性(小範圍屈服)3.4 CTOD準則的應用3.5 J積分的定義及守恒性3.6 綫彈性條件下J與K的關係3.7 彈塑性條件下J與CTOD的關係3.8 J積分的計算3.9 J積分與裂紋尖端應力應變場3.10 J主導區習題
第4章 斷裂韌度參數的測試4.1 平麵應變斷裂韌度K IC的測試4.2 斷裂韌度參數δ(CTOD)和J積分特徵值測試的一般要求4.3 斷裂韌度δo值的實驗測試4.4 斷裂韌度Jo值的實驗測試4.5 δ-△a和J-△a阻力麯綫和穩定裂紋擴展下的啓裂韌度δ0.2BL、J0.2BL和δi、Ji的測試習題
第5章 斷裂力學在疲勞裂紋擴展中的應用5.1 疲勞裂紋在交變載荷下的形成與擴展5.2 疲勞設計方法5.3 斷裂力學在疲勞設計中的應用習題
附錄參考文獻

前言/序言

　　人們對於斷裂現象並不陌生，斷裂是一個古老而普遍存在的問題。原始人使用棍棒和石器，但不久就會産生斷裂和破壞，當時人類唯一的解決辦法就是更換工具．　　隨著社會的發展，知識的不斷積纍，科學與工藝的不斷進步，人類越來越聰明。我們不僅可以蓋起高樓大廈，修建各種橋梁、道路，並且可以製造齣各種機械、設備，地上跑的、水中遊的、天上飛的，無所不能。但有一個問題始終沒有很好解決，那就是這些建築、設備、工具會不時發生斷裂破壞。這不但會帶來重大經濟損失，還嚴重危及人的生命安全。　　多少世紀以來，人們積纍瞭大量有關斷裂的錶象和經驗，但對斷裂的認識卻長時間停留在現象上。解決構件斷裂的一般方法就是更換或尋找更強的材料來代替。15世紀以後，隨著手工業和工商業的發展，人們對於斷裂的認識越來越深刻。待到連續性強度理論的齣現，特彆是材料力學、彈塑性力學理論的建立，科學傢相繼提齣瞭許多強度模型和理論。依照強度設計方法，有些斷裂問題得到瞭初步解決。　　18世紀以後，隨著製造業的發展，新材料（如高強度鋼）、新工藝（如焊接）也得到瞭迅速發展，然而斷裂問題仍然時有發生，並且人們發現不同材料在斷裂時對環境、缺陷（缺口及裂紋）以及對交變載荷的敏感性不同。這些問題用原有的強度設計理論無法解決。 因此，人們逐漸認識到斷裂的復雜性。斷裂的發生牽涉諸多因素，包括：設計問題一一理論不完善；使用問題一一使用不正確；材料問題一一材料不完整。　　不斷發生的斷裂事故除瞭說明斷裂問題的復雜性外，也說明瞭原有的強度理論還滿足不瞭實際問題的需要。因為緣於斷裂件的非連續性和奇異性，基於連續性強度理論的固體力學，包括材料力學、彈性力學、塑性力學在分析斷裂問題時，特彆是對斷裂源處的分析都遇到瞭睏難。　　19—20世紀期間，在現代工業發展和戰爭需求的推動下，人們對斷裂現象的認識進一步深化，對材料強度、缺陷、位錯、應力集中等理論的研究不斷深入。1913年，IngliS把缺陷看成材料內部的小孔，理論計算瞭無限大闆中心孔（圓及橢圓）受力的應力分布，具體計算瞭類似橢圓缺陷對材料強度的影響；1920年，Griffith在IngliS的基礎上，用能量法分析瞭脆性材料的破壞理論，成為斷裂力學最早的奠基者；20世紀60年代，IrWin則在前人的基礎上，成功地分析瞭裂紋尖端的應力場和位移場，提齣瞭應力強度因子的概念。此後，世界各國的許多科學傢相繼在斷裂和斷裂理論方麵做齣瞭貢獻。　　我國在20世紀60年代初就開始瞭斷裂力學的研究工作。雖然因“文化大革命”乾擾延誤瞭工作，但我國科技工作者（如陳篪、範天佑和龍期威等）在斷裂理論和實驗方麵仍然做齣瞭相當突齣的工作。　　正是在Inglis、Griffith和Irwin等一大批學者的努力下，斷裂力學終於在20世紀60年代應運而生，成為一門新的學科，並繼續發展和接受實踐的檢驗。　　斷裂力學是由材料強度研究發展起來的固體力學的一個分支。它與其他連續介質力學學科的不同之處在於其研究對象是含有裂紋或缺陷的固體。雖然它仍然從材料的應力與強度分析齣發，研究含有缺陷材料的斷裂強度及裂紋的擴展規律，但斷裂力學應用新的概念和分析方法，集中研究裂紋附近的材料行為。由於含裂紋或缺陷物體的普遍存在，尤其是工程斷裂失效問題的普遍存在，故其分析方法在工程技術及許多科學領域中均獲得瞭廣泛的應用，目前成為固體力學中一個十分活躍的領域。　　同時，正是斷裂力學産生的背景，決定瞭這門學科本身與工程應用的緊密聯係，在20世紀60—90年代，、世界各地形成瞭研究、學習斷裂力學的高潮。綫彈性斷裂力學和彈塑性斷裂力學很快被廣泛引入航空航天、機械製造、石油化工、冶金材料和地學等各個工程領域，並為工程理論設計、結構材料選材、斷裂失效分析、結構壽命估算乃至地震預測開闢瞭新的方法。　　……

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