疲劳失效与材料强度预测：线性切口力学的概念与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈玳珩 著

图书标签:

• 疲劳失效
• 材料强度
• 线性切口力学
• 断裂力学
• 结构完整性
• 应力集中
• 疲劳寿命预测
• 材料力学
• 工程力学
• 失效分析

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302381181

版次：1

商品编码：11609583

品牌：清华大学

包装：精装

开本：16开

出版时间：2014-10-01

用纸：胶版纸

页数：166

字数：185000

正文语种：中文

内容简介

　　《疲劳失效与材料强度预测：线性切口力学的概念与应用》系统阐述了线性切口力学的概念及其在金属疲劳失效与材料强度预测方面的应用，内容包括光滑件的疲劳现象、切口件的疲劳、疲劳裂纹的扩展、平均应力和组合应力的疲劳强度、变应力幅值下的疲劳寿命、低循环疲劳、各种环境下的裂纹发生及扩展等。
　　《疲劳失效与材料强度预测：线性切口力学的概念与应用》可供力学、机械及其他相关专业的科研人员和工程技术人员阅读参考。

内页插图

目录

第1章 强度问题的工程方法
1.1 根据试件的强度预测实物的强度
1.2 产生破坏的力学环境
1.2.1 力学环境的参量
1.2.2 力学环境的强度
1.2.3 力学环境的强度指标
1.3 小规模屈服状态下的应力场的评价
1.3.1 裂纹问题
1.3.2 切口问题
1.3.3 线性断裂力学和线性切口力学的比较
1.4 大规模屈服状态下的应力场的评价
1.4.1 J积分
1.4.2 非线性裂纹力学和非线性切口力学

第2章 光滑件的疲劳现象
2.1 光滑件的疲劳过程
2.1.1 S10C退火材料的疲劳过程
2.1.2 7／3黄铜的退火材料的疲劳过程
2.1.3 时效硬化铝合金的疲劳过程
2.2 光滑件疲劳现象的基本的特征
2.2.1 疲劳破坏的两个过程
2.2.2 疲劳裂纹的发生过程
2.2.3 碳钢的停留裂纹
2.3 滑移带裂纹和晶界裂纹
2.4 疲劳极限下存在停留微裂纹的材料和不存在停留微裂纹的材料的比较
2.4.1 S-N曲线上的疲劳极限的存在和停留微裂纹的关系
2.4.2 锻炼效应和停留微裂纹的关系

第3章 切口件的疲劳
3.1 切口件的疲劳损伤
3.2 疲劳强度σw1裂纹强度σw2和分歧点的切口半径ρ0
3.2.1 Ktσw1和Ktσw2与切口半径ρ的关系.
3.2.2 σw1、σw2与切口底部应力集中范围的关系
3.2.3 切口件停留裂纹产生的力学条件
3.2.4 分歧点的切口半径ρ0
3.2.5 切口的灵敏度
3.3 根据线性切口力学计算切口件疲劳极限的方法
3.4 缺陷件的疲劳极限
3.5 尺寸效应

第4章 疲劳裂纹的扩展
4.1 疲劳裂纹的扩展过程
4.2 疲劳裂纹扩展定律
4.3 长裂纹的扩展定律
4.3.1 满足小规模屈服条件下的裂纹尖端交变塑性变形
4.3.2 小规模屈服条件下的裂纹扩展速度
4.4 疲劳裂纹的开闭口现象
4.4.1 裂纹的闭口现象
4.4.2 由S形卸载柔度法测量裂纹的开闭口点
4.4.3 有效应力强度因子范围△Keff
4.4.4 预开裂纹开始扩展后的开闭口点的变化
4.4.5 停留裂纹的开闭口
4.5 小裂纹的扩展
4.5.1 小裂纹的扩展定律
4.5.2 小裂纹扩展定律的适用界限
4.5.3 光滑件的疲劳寿命预测

第5章 平均应力和组合应力
第6章 变应力幅值下的疲劳寿命
第7章 低循环疲劳
第8章 各种环境下的裂纹发生及扩展
参考文献

前言/序言

好的，这是一份关于一本名为《疲劳失效与材料强度预测：线性切口力学的概念与应用》的书籍的简介。这份简介将详细阐述该书可能涉及的领域、核心内容、目标读者群体，并着重介绍其在材料科学、结构工程和断裂力学方面的应用价值，同时避免提及任何与原书标题直接相关的内容。 --- 书名：先进结构材料的服役性能评估与寿命预测：基于多尺度分析的实验与数值方法 图书简介 本专著深入探讨了现代工程结构在复杂载荷与环境条件下的服役行为、性能退化机制及其剩余寿命的评估方法。本书聚焦于如何通过集成多尺度的研究视角，构建更为精确和可靠的材料强度预测模型，以确保关键结构部件的长期安全运行。 第一部分：结构完整性与材料本构行为的深入解析 本书首先构建了对先进结构材料，如高强度钢、钛合金以及复合材料，在不同应力状态下的微观结构演化和宏观力学响应的全面认知。我们从材料的微观层面出发，详细阐述了晶体塑性、位错运动及其对宏观应变硬化行为的影响。 在材料本构关系方面，书中系统梳理了从经典的弹塑性模型到更为复杂的粘塑性、超弹性本构理论的演进。重点分析了材料在非均匀加载和高应变率条件下的动态力学响应，包括应变梯度塑性理论在描述材料尺寸效应中的应用。我们特别关注了材料的非线性特性，如巴氏因子（Bauschinger effect）、循环软化与硬化现象，这些对于准确预测结构在往复载荷下的累积损伤至关重要。 此外，本书还详细探讨了环境因素对材料性能的耦合影响。腐蚀、氢致脆化、高温蠕变以及疲劳过程的相互作用被置于统一的分析框架下进行讨论。通过对不同环境介质与材料界面行为的分析，读者将能掌握如何量化环境对结构寿命的潜在加速作用。 第二部分：损伤演化与断裂机理的定量描述 本书的核心内容之一在于建立起一套系统化的损伤演化和断裂判据体系。我们不再局限于传统的临界应力或临界应变概念，而是深入探讨了损伤变量的演化路径。 书中详述了能量释放率、应力强度因子等经典断裂力学参数在处理裂纹扩展问题中的局限性，并引入了更具普适性的无网格（meshless）方法和内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）来描述裂纹萌生和扩展过程的能量平衡。对于具有初始缺陷或微观孔隙的材料，本书提出了基于概率的损伤累积模型，用以预测宏观失效的起始时间。 特别关注了材料内部微观缺陷的形核与链接过程。通过引入统计力学方法，我们量化了随机分布的微观缺陷在应力作用下如何相互作用并最终导致宏观裂纹的形成。这部分内容为设计具有内在损伤容限的结构材料提供了理论基础。 第三部分：多尺度模拟与结构寿命预测的数值实现 为了实现精确的服役寿命预测，本书强调了多尺度分析的重要性。我们构建了一个从原子尺度模拟到有限元分析的桥梁。 在尺度衔接方面，书中详细介绍了如何利用分子动力学（MD）或密度泛函理论（DFT）的结果，为宏观有限元模型提供准确的界面参数和材料强度输入。随后，详细阐述了在工程尺度上应用数值技术对复杂结构进行载荷分析和寿命预测的流程。 本书重点介绍了先进的数值技术，如扩展有限元法（XFEM）在处理裂纹路径不确定性时的优势，以及离散元法（DEM）在模拟颗粒材料和材料破碎过程中的潜力。对于疲劳寿命预测，书中不仅涵盖了基于应力-应变循环的S-N曲线分析，更深入探讨了基于能量密度和等效作用时间（Equivalent Strain Energy Density Rate）的断裂能量学方法，特别适用于低周疲劳和高周疲劳的统一预测。 最后，我们讨论了如何结合实验数据和数值模拟，构建基于机器学习（ML）的材料性能预测框架。通过对大量历史试验数据的学习，这些模型能够快速、有效地预测结构在未经历过的复杂载荷谱下的累积损伤程度。 目标读者与应用价值 本书是结构工程师、材料科学家、航空航天、土木工程、机械设计以及能源领域的研究人员和高级专业人员的理想参考读物。它为理解和解决服役结构中的失效问题提供了严谨的理论框架和实用的分析工具，旨在帮助工程师设计出具有更高可靠性和更长使用寿命的下一代关键工程系统。通过本书的学习，读者将能够独立建立并验证材料强度的预测模型，从而优化维护计划，降低运行风险。 ---

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就让人眼前一亮，有一种沉稳而专业的科技感。我一直对材料力学领域很感兴趣，尤其是在工程实践中，理解材料在不同应力条件下的行为至关重要。这本书的名字《疲劳失效与材料强度预测：线性切口力学的概念与应用》听起来就非常具有深度和实用性，直击了材料科学研究的核心问题。我个人在使用某些高强度合金时，经常会遇到疲劳失效的现象，它往往是突发性的，而且难以提前预警，这给工程设计带来了很大的风险。这本书如果能提供系统性的解决方案，例如如何通过计算和模拟来预测材料的疲劳寿命，以及在设计中如何规避这些潜在的失效模式，那将是极其宝贵的。线性切口力学这个概念我之前接触不多，但从字面上理解，它似乎是研究材料中存在尖锐缺口或裂纹时，应力集中的一种方法。在实际应用中，焊接接头、铆钉孔、甚至材料本身的微小缺陷都可能成为应力集中的源头，进而引发疲劳裂纹的萌生和扩展。这本书如果能够深入浅出地阐述线性切口力学的基本原理，并且展示其在实际工程中的应用案例，比如桥梁、飞机结构、或者精密仪器部件的设计中，那一定会让读者受益匪浅。我对书中关于材料强度预测的部分尤其期待，因为准确的强度预测是确保结构安全和可靠性的基石。我希望书中能够介绍一些先进的预测模型和方法，并结合实际数据进行验证，这样才能真正提升工程设计的水平。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计很素雅，但信息量却仿佛透过封面就扑面而来。我是一名对材料失效机制充满好奇的研究生，一直希望能深入理解材料在长期服役过程中可能遇到的各种挑战。这本书的名字——《疲劳失效与材料强度预测：线性切口力学的概念与应用》——正是我目前研究方向的完美契合。我一直认为，理解材料如何“疲劳”是预防结构性破坏的关键，而“强度预测”则是衡量材料是否能够承受预设载荷的基础。书名中“线性切口力学”这个概念，让我联想到在材料内部或表面，那些不规则的几何形状（如微裂纹、夹杂物或加工痕迹）所引起的应力集中效应。我希望书中能够清晰地阐述这种线性切口如何影响应力场，并进一步解释它与材料疲劳寿命之间的内在联系。这对于我们理解材料在实际服役环境中，即使在远低于静态断裂强度的应力水平下，为何仍会发生失效至关重要。我期望这本书能够提供严谨的理论推导，并且能用清晰的图示和公式来解释复杂的概念，同时，我也非常期待书中能包含一些具体的应用案例，展示如何将这些理论知识转化为实际的工程应用，例如如何通过分析切口效应来评估疲劳寿命，或者如何通过优化设计来减小切口的影响，从而提高材料的可靠性。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，扑面而来的是一种严谨求实的学术氛围，这让我对它充满了期待。作为一名在机械设计领域摸爬滚打多年的老兵，我深知疲劳失效的残酷性——它往往是悄无声息的，却能瞬间摧毁精心设计的结构。因此，这本书关于“疲劳失效与材料强度预测”的主题，简直就是为我这类从业者量身定做的。书名中提及的“线性切口力学”概念，引起了我极大的兴趣。我理解这部分内容很可能是在探讨材料中存在的那些“瑕疵”，例如微小的裂纹、孔洞或者棱角，它们是如何在载荷作用下成为“应力集中器”，从而加速材料的损伤和疲劳的。在实际工作中，我们经常会遇到类似的问题，比如轴上的键槽、零件上的孔洞边缘，这些都是潜在的疲劳源。如果这本书能够提供一套系统化的方法来量化这些切口的影响，并且将其与疲劳寿命预测模型结合起来，那无疑将极大地提升我们设计结构的鲁棒性。我特别希望书中能有一些具体的工程案例，比如在汽车发动机零部件、航空发动机叶片或者高压管道的设计中，是如何应用线性切口力学来分析和预测疲劳性能的，并给出相应的优化建议。这样，不仅能满足我的理论求知欲，更能直接指导我的实际工作，降低产品的失效风险，提高整体的工程效益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《疲劳失效与材料强度预测：线性切口力学的概念与应用》立刻吸引了我，它精准地触及了材料科学和工程应用中的两个核心痛点。我作为一名在结构设计领域工作的专业人士，深知材料的疲劳失效是导致许多工程事故的隐患，而准确预测材料强度则是保证结构安全的关键。书名中提到的“线性切口力学”，对我来说是一个既熟悉又充满探索欲的词汇。我理解这部分内容很可能是在研究材料内部或表面存在的几何不连续性，例如裂纹、孔洞或尖锐的拐角，是如何导致局部应力显著增大的，以及这种应力集中如何影响材料的整体力学行为，特别是在疲劳条件下。在实际工程设计中，例如在制造飞机机翼、桥梁承重结构或者压力容器时，都必须考虑这些切口对材料性能的影响。如果书中能够详细阐述线性切口力学背后的数学模型和物理机制，并提供清晰的计算方法，那么对于工程师来说，无疑是一本重要的参考书。我尤其期待书中关于“材料强度预测”的部分，希望它能涵盖从基本理论到先进模型的演变，以及如何将疲劳损伤累积的理论与强度预测相结合，从而为材料的选择和结构的寿命评估提供科学依据。期待书中能有一些实际案例分析，展示如何通过理解和应用线性切口力学来改进设计，从而有效避免疲劳失效，提升结构性能。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的第一感觉是它厚重且内容扎实。我是一个工程师，工作中经常需要处理各种材料的性能问题，尤其是在高负载和复杂应力环境下，材料的耐久性和可靠性是关键。疲劳失效是一个长期困扰工程界的难题，它不像屈服或断裂那样有明显的迹象，往往在不经意间就发生，导致灾难性的后果。所以，这本书的主题——“疲劳失效与材料强度预测”——对我来说非常有吸引力。我非常好奇书中是如何介绍“线性切口力学”这一概念的，我猜测它可能涉及到对材料内部微观结构以及宏观几何形状（如切口）对力学性能影响的分析。在实际工程中，很多构件都存在不同程度的切口或缺陷，比如螺栓孔、焊缝边缘、以及加工过程中产生的划痕等，这些都会导致应力集中，加速疲劳裂纹的产生。如果书中能够提供一套系统性的理论框架和计算方法来量化这种影响，并将其与疲劳寿命预测相结合，那将是非常有价值的。我希望书中不仅有理论推导，还能提供丰富的工程应用案例，例如在航空航天、汽车制造、或者能源设备等领域，是如何运用这些理论来优化设计、提高产品安全性和使用寿命的。如果能包含一些实用的计算工具或软件应用介绍，那就更完美了。

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