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內容簡介

　　本書主要介紹工程材料在各種載荷作用及服役條件下的力學性能。全書共11章，有關金屬材料力學性能的內容分設8章，是全書的基礎；聚閤物材料力學性能、陶瓷材料力學性能、復閤材料力學性能各立1章。書中分彆闡述瞭工程材料在靜載荷、衝擊載荷和交變載荷及兼有環境介質作用下的力學性能，以及抗斷裂、耐磨損等性能。全書努力做到：宏觀規律與微觀機理相結閤，以闡述宏觀規律為主；加強力學性能指標物理意義與工程應用的介紹，促進理論聯係實際。
　　本書可作為高等工科院校材料科學與工程類專業本科生教材，也可供有關專業的大學生及工程技術人員參考。

目錄

第3版前言
第2版前言
第1版前言
本書主要符號
第一章金屬在單嚮靜拉伸載荷下的
力學性能
第一節拉伸力�采斐ぃㄑ由歟┣�綫和
應力�燦Ρ淝�綫
第二節彈性變形
一、彈性變形及其實質
二、鬍剋定律
三、彈性模量
四、彈性比功
五、滯彈性
六、包申格(Bauschinger)效應
第三節塑性變形
一、塑性變形方式及特點
二、屈服現象和屈服強度
三、影響屈服強度的因素
四、應變硬化(形變強化)
五、縮頸現象和抗拉強度
六、塑性
七、屈強比
八、靜力韌度（強塑積）
第四節金屬的斷裂
一、斷裂的類型
二、解理斷裂
三、微孔聚集斷裂
四、斷裂強度
五、斷裂理論的意義
思考題與習題
第二章金屬在其他靜載荷下的力學
性能
第一節應力狀態軟性係數
第二節壓縮
一、壓縮試驗的特點
二、壓縮試驗
第三節彎麯
一、彎麯試驗的特點
二、彎麯試驗
第四節扭轉
一、扭轉試驗的特點
二、扭轉試驗
第五節缺口試樣靜載荷試驗
一、缺口效應
二、缺口試樣靜拉伸試驗
三、缺口試樣靜彎麯試驗
第六節硬度
一、金屬硬度的意義及硬度試驗
的特點
二、硬度試驗
思考題與習題
第三章金屬在衝擊載荷下的力學
性能
第一節衝擊載荷下金屬變形
和斷裂的特點
第二節衝擊彎麯和衝擊韌性
第三節低溫脆性
一、低溫脆性現象
二、韌脆轉變溫度
三、落錘試驗和斷裂分析圖
第四節影響韌脆轉變溫度的冶金
因素
一、晶體結構
二、化學成分
三、顯微組織
思考題與習題
第四章金屬的斷裂韌度
第一節綫彈性條件下的金屬斷裂
韌度
一、裂紋擴展的基本形式
二、應力場強度因子KⅠ及斷裂
韌度KⅠC
三、裂紋擴展能量釋放率GⅠ及
斷裂韌度GⅠC
第二節斷裂韌度KⅠC的測試
一、試樣的形狀、尺寸及製備
二、測試方法
三、試驗結果的處理
第三節影響斷裂韌度KⅠC的因素
一、斷裂韌度KⅠC與常規力學
性能指標之間的關係
二、影響斷裂韌度KⅠC的因素
第四節斷裂韌度在金屬材料中的
應用舉例
一、高壓容器承載能力的計算
二、高壓殼體的熱處理工藝選
擇
三、高強度鋼容器水爆斷裂失效
分析
四、大型轉軸斷裂分析
五、評定鋼鐵材料的韌脆性
第五節彈塑性條件下金屬斷裂韌度的
基本概念
一、J積分及斷裂韌度JⅠC
二、裂紋尖端張開位移及斷裂
韌度δc
思考題與習題
第五章金屬的疲勞
第一節金屬疲勞現象及特點
一、變動載荷和循環應力
二、疲勞現象及特點
三、疲勞宏觀斷口特徵
第二節疲勞麯綫及基本疲勞力學
性能
一、疲勞麯綫和對稱循環疲勞
極限
二、疲勞圖和不對稱循環疲勞
極限
三、抗疲勞過載能力
四、疲勞缺口敏感度
第三節疲勞裂紋擴展速率及疲勞
門檻值
一、疲勞裂紋擴展麯綫
二、疲勞裂紋擴展速率
三、疲勞裂紋擴展壽命的估算
第四節疲勞過程及機理
一、疲勞裂紋萌生過程及機理
二、疲勞裂紋擴展過程及機理
第五節影響疲勞強度的主要
因素
一、錶麵狀態的影響
二、殘餘應力及錶麵強化的
影響
三、材料成分及組織的影響
第六節常見疲勞斷裂
一、低周疲勞
二、缺口機件疲勞壽命估算
三、低周衝擊疲勞
四、熱疲勞
第七節疲勞短裂紋擴展簡介
思考題與習題

工程材料力學性能

目錄
第六章金屬的應力腐蝕和氫
脆斷裂
第一節應力腐蝕
一、應力腐蝕現象及其産生
條件
二、應力腐蝕斷裂機理及斷口
形貌特徵
三、應力腐蝕抗力指標
四、防止應力腐蝕的措施
第二節氫脆
一、氫在金屬中的存在形式
二、氫脆類型及其特徵
三、鋼的氫緻延滯斷裂機理
四、氫緻延滯斷裂與應力腐蝕的
關係
五、防止氫脆的措施
思考題與習題
第七章金屬磨損和接觸疲勞
第一節磨損概念
一、磨損
二、耐磨性
第二節磨損模型
一、黏著磨損
二、磨粒磨損
三、衝蝕磨損
四、腐蝕磨損
五、微動磨損
第三節磨損試驗方法
第四節金屬接觸疲勞
一、接觸疲勞現象與接觸應力
二、接觸疲勞破壞機理
三、接觸疲勞試驗方法
四、影響接觸疲勞壽命的因素
思考題與習題
第八章金屬高溫力學性能
第一節金屬的蠕變現象
第二節蠕變變形與蠕變斷裂
機理
一、蠕變變形機理
二、蠕變斷裂機理
第三節金屬高溫力學性能指標及其
影響因素
一、蠕變極限
二、持久強度極限
三、剩餘應力
四、影響金屬高溫力學性能的主要
因素
思考題與習題
第九章聚閤物材料的力學
性能
第一節聚閤物材料的結構
一、高分子鏈的近程結構——
構型
二、高分子鏈的遠程結構——
構象
三、聚閤物聚集態結構——晶態、
非晶態及取嚮
第二節綫型非晶態聚閤物的
變形
一、非晶態聚閤物在玻璃態下的
變形
二、非晶態聚閤物在高彈態下的
變形
三、非晶態聚閤物在黏流態下的
變形
第三節結晶態聚閤物的變形
第四節聚閤物的黏彈性
一、靜態黏彈性——蠕變與應力
鬆弛
二、動態黏彈性——滯後和
內耗
第五節聚閤物的強度與斷裂
一、強度與硬度
二、銀紋與斷裂過程
三、韌性與增韌
四、摩擦與磨損
第六節聚閤物的疲勞強度
思考題與習題
第十章陶瓷材料的力學性能
第一節陶瓷材料的結構
一、陶瓷材料的組成與結閤鍵
二、陶瓷材料的顯微結構
第二節陶瓷材料的變形與斷裂
一、陶瓷材料的彈性變形
二、陶瓷材料的塑性變形
三、陶瓷材料的斷裂
第三節陶瓷材料的強度
一、彎麯強度
二、拉伸強度
三、壓縮強度
第四節陶瓷材料的硬度與
耐磨性
一、陶瓷材料的硬度
二、陶瓷材料的耐磨性
第五節陶瓷材料的斷裂韌度與
增韌
一、陶瓷材料的斷裂韌度
二、陶瓷材料的增韌
第六節陶瓷材料的疲勞
一、陶瓷材料的疲勞類型
二、陶瓷材料疲勞特性評價
第七節陶瓷材料的抗熱震性
一、抗熱震斷裂
二、抗熱震損傷
思考題與習題
第十一章復閤材料的力學性能
第一節復閤材料的定義和性能
特點
一、復閤材料的定義和分類
二、復閤材料的性能特點
第二節單嚮復閤材料的力學
性能
一、單嚮復閤材料的彈性性能
二、單嚮復閤材料的強度
第三節短縴維復閤材料的力學
性能
一、基體與縴維間的應力傳遞
二、短縴維復閤材料的彈性
模量
三、短縴維復閤材料的強度
第四節復閤材料的斷裂、衝擊和
疲勞
一、復閤材料的斷裂
二、復閤材料的韌性
三、復閤材料的衝擊性能
四、復閤材料的疲勞性能
思考題與習題
附錄
附錄A與本書內容有關的材料
力學性能試驗方法
標準及其適用範圍
附錄BΦ2值錶
附錄C錶麵裂紋修正因子
附錄D金屬材料室溫拉伸試驗方法
國傢標準力學性能指標
名稱和符號對照
附錄E不同條件下的試驗力（GB/T
231 1—2009《金屬材料布
氏硬度試驗第1部分：
試驗方法》
參考文獻

前言/序言

　　工程用材料一般指金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復閤材料，其中金屬材料産量最大，應用最廣，在製造業中占比最高。隨著國傢社會經濟的持續發展，新材料不斷齣現，工程領域對材料品種和數量的需求快速增加，對材料力學性能的要求越來越高。在不同工程領域，産品服役條件不盡相同，對材料力學性能的要求也不一樣。因此，在編寫《工程材料力學性能》新版教材時，編者希望，既要介紹材料力學性能的基本理論、基本知識、基本規律和試驗技術，還要從以傳統機械工程産品作為聯係實際的對象，擴大到兼顧交通運輸工程、建築工程等領域，進一步提高教材的實用性。
　　機件因疲勞破壞而造成的失效事件占總失效事件的80%左右，一些關鍵機件的疲勞破壞常和錶麵的微細裂紋擴展有關。因此，有必要簡單介紹“疲勞短裂紋”擴展的內容。
　　金屬材料力學性能試驗方法的國傢標準化建設步伐不斷加速，已先後頒布實施瞭新的《金屬材料室溫拉伸試驗方法》《金屬材料布氏硬度試驗方法》《金屬材料洛氏硬度試驗方法》《金屬材料夏比擺錘衝擊試驗方法》等。新標準已逐漸被企業廣泛采用，並在專業學術期刊上的應用麵也日益擴大，讀者已逐漸熟悉。對此，教材應積極貫徹新標準，將有關新標準內容以適當方式吸收納入教材中。編者以為，貫徹新標準要考慮教材的任務和整體性以及標準的特點，還要與有關學科及工程技術領域的科學著作、教材和手冊中力學性能的名稱和符號相銜接。為此，編者在第一、二章中，采用瞭兩種應力符號：一是“R”，也錶徵材料在拉伸或壓縮載荷作用下對變形的抗力（或強度）（下角附特徵點符號）；二是“σ”，既是工程力學中的基本符號，又是全書後續各章中的應力或強度符號（下角附特徵點符號）。
　　本書此次修訂時，浙江大學李誌章教授、江蘇大學羅啓富教授、大連交通大學戴雅康教授、南昌大學楊平生教授曾對有關章節進行瞭審閱，他們提齣瞭一些有價值的意見，編者謹嚮幾位老教授緻以誠摯的謝意。
　　本次修訂工作由束德林任主編，修訂章節人員保持不變。陳九磅還負責瞭全書的插圖、照片、名稱符號、附錄標準以及書稿的整理工作。
　　編者在本書修訂中參考和引用瞭一些單位及作者的資料、研究成果、插圖和圖片，謹此緻以謝意。
　　由於編者學術水平和條件所限，書中疏漏之處在所難免，敬希讀者指正。
　　束德林於閤肥本書體係是經多年實踐逐步形成的，為瞭適應國傢社會經濟發展和高等學校本科教學改革的需要，編者對第1版中的部分內容進行瞭充實和更新，其中主要有：①新增高應變速率條件下的低周衝擊疲勞，並將原“衝擊疲勞”標題改為“低周衝擊疲勞”，內含金屬材料在低應變速率和高應變速率條件下的衝擊疲勞行為；②重新編入用斷裂韌度“評定鋼鐵材料的韌脆性”，增加“金屬材料的衝蝕磨損”，聚閤物和復閤材料的韌性與增韌的有關內容，介紹聚閤物材料的屈服和冷拉伸性能、摩擦學特性和磨損性能等，這些材料力學性能與使用性能、工藝性能相關的部分，進一步加強瞭理論與實際的聯係；③簡要介紹瞭非金屬材料的一些力學性能試驗方法和相應的力學性能指標，如聚閤物和復閤材料的衝擊試驗方法、衝擊強度和斷裂能等；④適應材料力學性能試驗方法國傢標準更新速度加快的要求，對書中涉及的力學性能試驗方法及時進行瞭更新，如硬度試驗等。但金屬材料室溫拉伸試驗方法中，新舊標準指標、名稱和符號差異頗大，目前在教材中將新標準介紹給讀者，似乎尚不成熟。為瞭方便讀者，編者采用瞭過渡方法，在書末附錄部分列齣瞭GB/T228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》中力學性能指標名稱和符號對照錶，供讀者查閱參考。
　　在此版教材成書過程中，我們得到瞭兄弟院校四位老教授的關心和支持。他們認真地審閱瞭有關章節的書稿，提齣瞭不少有益的意見，對提高本書的質量做齣瞭重要貢獻。他們是：太原理工大學劉會亭教授（審第一、四、五章）；江蘇大學羅啓富教授（審第三、七、九、十章）；大連交通大學戴雅康教授(審第二、六、八、十一章)；南昌大學楊平生教授（審低周衝擊疲勞）。編者謹嚮這幾位老教授緻以誠摯的謝意。
　　參加本書修訂工作的有：閤肥工業大學束德林(第一、二、四、五、六、八、九章)、陳九磅(第三、七、十章)、鳳儀(第十一章)。陳九磅還負責瞭全書插圖、照片、名稱符號、附錄標準以及書稿的整理工作。全書由束德林任主編。
　　作者在編寫本書時曾參考和引用瞭一些單位及作者的資料、研究成果和圖片，在此謹緻謝意。
　　編者學術水平有限，時間又緊迫，書中錯誤之處，敬希讀者不吝指正。
　　束德林於閤肥本書是在原《金屬力學性能》(第2版)教材基礎上編寫的。
　　編寫的思路主要是：教材要為大學本科材料科學與工程類專業學生選材、變革冷熱加工工藝、失效分析提供基礎知識；篇幅不宜過大，但又要留有一定餘地，以便讀者自主選擇；以金屬材料力學性能知識為基礎，作為介紹聚閤物材料、陶瓷材料和復閤材料力學性能的先導。金屬材料力學性能的內容安排仍保留原來的體係，共設8章，但幾乎每一章的內容都做瞭不同程度的壓縮與調整：如第一章中解理斷裂機理隻保留瞭位錯塞積與位錯反應模型，微孔聚集斷裂形核長大模型也做瞭簡化處理；第四章關於彈塑性斷裂力學隻介紹瞭J積分與COD的基本概念，既壓縮瞭篇幅，又突齣瞭綫彈性斷裂力學的內容和基礎地位；第五章中疲勞裂紋擴展過程僅敘述瞭塑性鈍化模型；第七章磨損部分內容也做瞭刪減和改寫等。鑒於材料力學行為都與材料自身的結構有密切聯係，本書將聚閤物材料和陶瓷材料的力學性能分開立章，在簡要敘述瞭它們的結構特點後再討論其力學行為，可能有助於讀者對這些材料力學性能的理解與掌握，也有利於對內容做適當充實。復閤材料力學性能因材料結構的特殊性，且又涉及較多力學問題，本書隻介紹瞭最基本的知識。
　　書中名詞術語、力學性能指標及其符號和測定方法均按國傢現行標準敘述和書寫，但復閤材料力學性能一章仍保留瞭復閤材料科學的現有用法。
　　為瞭適應國傢進一步改革開放的需要，書中附錄還列齣瞭有關國傢部分材料力學性能試驗標準編號和名稱，供讀者查閱參考。
　　參加1995年《金屬力學性能》(第2版)教材編寫工作的老師除束德林(第一、三、七章，原安徽工學院)外，尚有劉會亭(第四、五章，原太原工業大學)、戴雅康(第二、六、八章，原大連鐵道學院)、羅啓富(第九章，原江蘇理工大學)，由浙江大學李誌章教授主審。他們為金屬力學性能教材建設做齣瞭很大貢獻，沒有他們的參與和打下的基礎，第2版和本書不可能問世。在此次重新編寫過程中，羅啓富教授對有關章節進行瞭審閱並提瞭寶貴意見；戴雅康教授除對有關章節提齣修改建議外，還為國內外材料力學性能試驗標準的收集與整理做瞭大量工作。編者在嚮他們錶示深切謝意的同時，還嚮《金屬力學性能》(第1版)教材主審天津大學陳敏熊教授、編寫者山東工業大學孫希泰教授緻以由衷的感謝。
　　參加本書編寫工作的老師有：閤肥工業大學束德林(第一、二、四、五、六、八、九、十章)、陳九磅(第三、七章)、鳳儀(第十一章)。陳九磅老師還負責瞭全書插圖、名詞符號、附錄標準的整理等工作。全書由束德林任主編。
　　作者在編寫本書時曾參考和引用瞭一些單位及作者的資料、研究成果和圖片，在此謹緻謝意。
　　由於編者學術水平和客觀條件所限，書中疏漏之處在所難免，敬希讀者批評指正。
　　束德林於閤肥

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