诺森工程结构材料失效准则许金泉著9787030742933科学出版社

目录

前言

章 预备知识 1

1.1 连续体模型与真实材料的区别 1

1.2 工程结构失效评价的一般步骤 3

1.3 材料的变形特和强度特 4

1.4 结构和材料的失效形式 6

1.5 材料失效准则的一般形式 8

1.6 危险点理论 10

1.7 安全系数与许用应力 12

1.8 工程材料和理想材料 13

1.9 建立失效准则的方 16

1.10 结构材料的失效准则与可靠 1

1.11 材料损伤的概念 20

思考题 25

第2章 材料失效机理与连续体失效定 26

2.1 材料的变形机理 26

2.2 晶体材料破坏的微观机理 27

2.2.1 晶体结构 27

2.2.2 多晶材料的失效形式与机理 29

. 韧材料拉伸应力应变曲线的奥秘 33

..1 加、卸载曲线为什么会不同 34

..2 何谓屈服点 35

.. 塑变形可以用局部位错结构表征吗 36

..4 拉伸极限处微观结构究竟发生了什么变化 36

..5 断裂应变*是常数吗 38

2.4 材料失效机制简介 38

2.4.1 非晶材料 38

2.4.2 复合材料 39

2.5 微观失效机理的宏观表征和失效条件 41

2.5.1 主剪应力极限定 41

2.5.2 优选主应力极限定 42

2.5.3 晶体材料的三种失效机理、三种强度特 43

2.6 连续体失效定和失效准则 43

2.6.1 等倾面剪应力极限定 44

2.6.2 畸变能极限定 45

2.6.3 裂纹断裂的连续体失效定 46

2.6.4 Griffith定 48

2.6.5 经验失效准则 49

2.7 失效及其损伤机理、演化律 49

2.7.1 断裂机理 49

2.7.2 损伤累积机理及损伤演化律 51

2.8 应力三轴度及其对材料失效形式的影响 53

2.8.1 应力三轴度与失效形式 54

2.8.2 椭圆孔的三轴度 56

2.8.3 裂尖的三轴度 59

2.9 特征长度的概念 63

思考题 68

第3章 脆材料的失效准则和寿命 69

3.1 内摩擦的概念 69

3.2 脆破坏机理和失效准则 70

3.3 单轴拉伸、压缩试验综述 71

3.4 莫尔-库仑经验准则 73

3.5 复杂应力状态下的破坏准则 74

3.5.1 经验准则 74

3.5.2 唯象准则 75

3.5.3 基于失效机理的一般失效准则 77

3.6 脆材料中裂纹的断裂准则 84

3.7 脆材料的静态疲劳 90

3.8 脆材料的疲劳寿命评价 93

附录 远场压剪应力时的Ⅱ型裂尖奇异 94

思考题 95

第4章 韧材料的失效准则 96

4.1 塑变形的强化与弱化效应 96

4.2 韧材料的失效形式 100

4.3 屈服准则 102

4.4 塑失效准则 103

4.4.1 塑屈域失效准则 103

4.4.2 应力集中点的塑失效条件 103

4.4.3 弹塑静强度校核方法 105

4.4.4 塑极限准则 105

4.5 韧材料中的裂纹断裂准则 106

4.6 应力疲劳失效准则 109

4.6.1 交变应力的正确表征方法 110

4.6.2 疲劳寿命计算方法 111

4.6.3 疲劳准则 114

4.6.4 压缩平均应力下的疲劳 115

4.7 应变疲劳失效准则 116

4.8 高低频混合疲劳寿命评价方法 119

4.9 裂纹的疲劳扩展准则 120

4.10 结构疲劳寿命的可靠设计方法及损伤容限 126

4.10.1 结构材料疲劳特及初始损伤的获取 127

4.10.2 结构材料离散的确定 127

4.10.3 规定可靠度要求下的初始损伤确定 128

4.10.4 计算规定可靠度下的疲劳寿命 129

4.11 结构危险点应力谱的循环稳定行为 131

4.12 超长寿命时的损伤演化 132

思考题 134

第5章 界面失效机理与准则 135

5.1 界面与界面相 135

5.1.1 经典界面模型 136

5.1.2 黏聚力模型(弹簧模型) 136

5.1.3 接近界面模型 137

5.2 结合残余应力 141

5.3 界面静态破坏的经验和唯象失效准则 143

5.3.1 经验准则 143

5.3.2 唯象准脆界面破坏准则 144

5.3.3 内聚力强度模型 146

5.4 基于破坏机理的界面失效准则 147

5.4.1 三种失效形式 147

5.4.2 拉剪界面 149

5.4.3 界面相有面内应力时的拉剪界面 151

5.4.4 压剪界面 154

5.4.5 界面相有面内应力时的压剪界面 155

5.5 韧界面失效准则 157

5.6 界面奇点处的破坏准则 159

5.7 界面裂纹的破坏准则 161

5.7.1 能量释放率准则 163

5.7.2 经验破坏准则 164

5.7.3 唯象准则 164

5.7.4 基于界面相失效机理的破坏准则 166

5.8 界面疲劳准则及寿命 167

5.8.1 经验规律 167

5.8.2 基于界面相材料疲劳的失效准则 168

5.8.3 界面的静态疲劳 170

5.8.4 界面疲劳与界面裂纹疲劳扩展规律的统一 170

5.8.5 具有任意奇异应力奇点的界面疲劳 172

思考题 174

第6章 复合材料的失效准则 175

6.1 复合材料的失效形式和机理 175

6.2 复合材料的名义应力分析方法 179

6.3 经验和唯象失效准则 186

6.3.1 各向异均质材料的失效准则 186

6.3.2 平面应力状态下的失效准则 187

6.3.3 Tsai-Wu准则 187

6.4 纤维复合材料的名义、局部应力和细观应力 189

6.4.1 轴向名义应力下的局部应力、细观应力 191

6.4.2 横向名义应力下的局部应力、细观应力 193

6.4.3 面受剪时的局部应力、细观应力 194

6.4.4 横截面受剪时的局部应力、细观应力 194

6.5 多向时的胞元及细观应力分析方法 196

6.6 基于胞元局部应力的复合材料强度失效准则 197

6.6.1 界面起裂 197

6.6.2 基体屈服及起裂 198

6.6.3 纤维断裂 199

6.6.4 界面强度特的实验测定 199

6.6.5 复合材料强度特与界面、基体强度特间的关系 200

6.7 复合材料的疲劳 201

6.7.1 疲劳过程概述 201

6.7.2 基于名义应力的经验评价法 203

6.7.3 单向单频疲劳试验的局限 204

6.7.4 复合材料的静态疲劳行为 204

6.8 基于胞元细观应力的疲劳评价方法 205

思考题 208

第7章 蠕变失效准则 209

7.1 蠕变失效的形式 209

7.2 蠕变本构关系 210

7.2.1 总应变、玻璃应变和蠕变应变 210

7.2.2 玻璃应变与快速加载本构关系 211

7.. 金属材料蠕变本构关系 214

7.3 普适的唯象蠕变本构关系 220

7.3.1 金属材料的长程蠕变本构关系 220

7.3.2 高分子材料的长程蠕变本构关系 228

7.3.3 多轴蠕变本构关系 0

7.4 快速失效准则 2

7.5 蠕变变形失效条件

7.6 蠕变断裂和持久寿命 4

7.6.1 经验蠕变断裂准则 4

7.6.2 蠕变断裂理论 5

7.6.3 多轴应力状态下的蠕变断裂理论 241

7.7 蠕变疲劳寿命 242

思考题 245

第8章 应力腐蚀及腐蚀疲劳失效准则 246

8.1 腐蚀机理 246

8.2 腐蚀损伤和机械损伤 247

8.3 腐蚀损伤演化律 248

8.4 应力腐蚀开裂 249

8.5 多轴应力腐蚀 253

8.6 裂纹的应力腐蚀扩展速率曲线 254

8.7 腐蚀疲劳及其寿命 256

8.7.1 对称循环腐蚀疲劳 256

8.7.2 腐蚀疲劳的潜伏寿命 258

8.7.3 非对称腐蚀疲劳 259

8.7.4 结构的多轴多频腐蚀疲劳 261

8.8 腐蚀环境下的裂纹疲劳扩展 262

思考题 263

附录1 弹、塑力学理论基础 265

F1.1 连续定 265

F1.2 弹理论 266

F1.3 弹塑理论 272

F1.4 应力状态分析 273

F1.5 应变状态分析 274

附录2 断裂力学基础 276

F2.1 理论模型——裂尖场 276

F2.2 裂尖的破坏机理和破坏准则 278

F. 非1/r奇异场 282

F2.4 材料的断裂韧 24

F2.5 裂纹的疲劳扩展 285

附录3 连续损伤力学基础 286

F3.1 连续损伤的概念 286

F3.2 损伤演化律 290

附录 4 标准正态分布可靠度表 297

参考文献 299

失效准则是所有工程结构安全可靠评的依据。对于新材料和苛刻工况，往往需要我们另行去建立的。本书在对工程结构和材料失效形式分类的基础上，阐明了同一材料可以有不同的失效形式，不同失效形式有不同的失效机理因而需要采用不同的失效准则，以及材料的具体失效形式是由各种失效机理的竞合决定的道理。着重介绍了根据与失效形式对应的失效微细观机理和宏观定，来建立材料失效（包括寿命）准则的基本方法，并通过对脆、韧、界面、复合材料失效准则的建立或导出过程作了具体的步骤介绍。进一步通过建立蠕变、腐蚀的失效准则，介绍各种失效机理耦合时的失效评价方法。