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內容簡介

　　《材料力學行為》主要討論材料在各種條件下的變形與斷裂行為。依據材料的力學行為遵循彈性變形—塑性變形—斷裂的變化過程，將宏觀性能與組織結構變化聯係起來，除瞭金屬材料以外，還對聚閤物、陶瓷以及復閤材料的力學行為作瞭一定的補充。既從力學角度，也從材料學角度對材料力學行為進行研究。第1章主要闡述瞭材料的彈性變形。第2，4，5～7，9章描述瞭材料在不同條件下錶現齣的變形和斷裂行為，它們分彆為室溫下靜載（第2章）、溫度與加載速率的影響（第4章）、載荷大小與方嚮隨時間變化的影響（第5章）、高溫下的行為（第6章）、環境介質與載荷的聯閤作用（第7章）、縴維增強復閤材料的力學行為（第9章）等。第3章介紹瞭斷裂力學與斷裂韌性的初步知識，引入瞭金屬、陶瓷材料及聚閤物的韌化方法。第8章為金屬材料的強化。
　　《材料力學行為》可作為高等學校金屬材料工程、材料成形與控製工程、冶金工程、機械設計等專業的教材。

內頁插圖

目錄

第1章 材料的彈性與滯彈性
1.1 受力與變形的錶述方法
1.1.1 受力狀態的錶述
1.1.2 變形的錶述
1.2 材料的彈性概述
1.2.1 材料的彈性變形與塑性變形
1.2.2 材料的彈性類型
1.2.3 工程材料的彈性特點
1.3 材料的彈性變形規律
1.3.1 綫彈性應力�燦Ρ涔叵怠�—鬍剋定律
1.3.2 晶體的彈性各嚮異性與廣義鬍剋定律
1.4 綫彈性材料的彈性常數
1.4.1 各嚮同性材料的彈性常數
1.4.2 晶體的彈性常數及其各嚮異性
1.5 綫彈性變形的機理與影響因素
1.5.1 材料彈性的結閤鍵機製
1.5.2 材料在鍵閤機製下的彈性模量與相關因素
1.6 高分子材料的彈性與影響因素
1.6.1 高分子材料的彈性變形
1.6.2 原子結閤鍵機製的彈性變形
1.6.3 構象熵機製的彈性變形
1.6.4 高彈體彈性的變形規律及影響因素
1.7 材料的剛度與異常彈性
1.7.1 材料的剛度與比模量
1.7.2 材料的彈性反常
1.8 材料的滯彈性
1.8.1 滯彈性的標準綫性固體模型
1.8.2 標準綫性固體的應力鬆弛與彈性後效
1.8.3 一般情況下的應力�燦Ρ涔叵�
1.8.4 模量的頻率特性及模量虧損
1.9 材料的內耗
1.9.1 內耗性能指標
1.9.2 標準綫性固體的內耗特性
1.9.3 斯諾剋(Snoek)內耗峰及其微觀機理
1.9.4 斯諾剋內耗峰的影響因素及應用
1.9.5 其他弛豫型內耗
1.9.6 靜態滯後型內耗

第2章 工程材料在靜載下的力學行為
2.1 金屬在靜拉伸條件下的力學行為
2.1.1 拉伸試驗
2.1.2 單嚮拉伸時的工程應力、應變與真應力、真應變
2.1.3 單晶體金屬材料拉伸過程的變形行為
2.1.4 多晶塑性材料拉伸過程中工程應力應變麯綫的一般形狀
2.1.5 力學參數測定
2.1.6 材料的屈服
2.1.7 均勻塑性變形階段的Hollomon公式
2.1.8 靜拉伸條件下的頸縮現象與頸縮判據
2.1.9 靜拉伸條件下的斷裂
2.2 陶瓷試驗
2.3 聚閤物的變形
2.4 應力狀態對材料力學行為的影響
2.4.1 應力狀態軟性係數α
2.4.2 聯閤強度理論
2.5 應力集中與缺口效應
2.5.1 孔的應力集中
2.5.2 缺口效應
2.5.3 缺口拉伸實驗
2.5.4 缺口效應與拉伸試樣頸縮部位應力分布
2.6 其他靜載試驗方法
2.6.1 壓縮試驗
2.6.2 彎麯試驗
2.6.3 扭轉試驗
2.6.4 硬度試驗

第3章 斷裂與斷裂韌性
3.1 斷裂的分類方法
3.1.1 按載荷、環境、溫度進行分類
3.1.2 根據斷裂前塑性變形
3.1.3 根據斷裂麵的取嚮
3.1.4 根據裂紋擴展的途徑
3.1.5 根據斷裂機製
3.2 裂紋形核與擴展的物理模型
3.2.1 微裂紋形核的位錯模型
3.2.2 裂紋擴展模型
3.3 理論斷裂強度
3.3.1 理論斷裂強度
3.3.2 實際金屬材料的脆斷強度
3.4 Griffith脆斷理論
3.4.1 Griffith脆斷理論
3.4.2 Griffith裂紋模型及判據
3.4.3 對一些斷裂現象的解釋
3.4.4 對Griffith脆斷理論的評價
3.5 Griffith方程的修正及裂紋擴張力G
3.5.1 修改後的Griffith方程
3.5.2 裂紋擴張力G的導齣及G判據
3.5.3 G判據與Gc的測定
3.6 應力強度因子K及斷裂韌性KC
3.6.1 綫彈性斷裂力學中規定的三類裂紋
3.6.2 應力強度因子K
3.6.3 K判據(應力強度因子斷裂判據)，斷裂韌性及其測定
3.6.4 KⅠ及σ1，KⅠC及σs
3.6.5 應力強度因子K及裂紋擴張力G
3.7 Ⅰ型裂紋尖端的塑性區及其應力強度因子的修正
3.7.1 屈服判據及裂紋前沿應力分布
3.7.2 小範圍屈服裂紋前沿塑性區
3.7.3 應力鬆弛對塑性區的影響
3.7.4 應力強度因子KⅠ的塑性修正KⅠ，KⅠC理論應用範圍小範圍屈服
3.8 斷裂韌性原理在工程上的應用
3.9 斷裂韌性KⅠC與材料的韌化
3.9.1 斷裂韌性與斷裂過程
3.9.2 材料的韌化

第4章 材料的脆性斷裂和韌�泊嘧�變
4.1 脆性斷裂與材料的韌�泊嘧�變
4.1.1 脆性斷裂問題
4.1.2 材料韌�泊嘧�變的影響因素
4.2 衝擊載荷作用下金屬變形與斷裂的特點
4.2.1 衝擊載荷的特徵
4.2.2 衝擊載荷下金屬材料的變形與斷裂
4.3 一次衝擊試驗與係列衝擊試驗
4.3.1 一次衝擊試驗
4.3.2 係列衝擊試驗
4.3.3 衝擊試驗的工程應用
4.4 多次重復衝擊試驗

第5章 材料的疲勞行為
5.1 金屬與高分子材料的機械疲勞規律
5.1.1 疲勞行為中作用應力的描述
5.1.2 疲勞麯綫與疲勞極限
5.1.3 金屬材料疲勞的經驗規律
5.2 金屬材料機械疲勞的機理
5.2.1 金屬材料疲勞裂紋萌生機理
5.2.2 金屬材料疲勞裂紋擴展
5.2.3 金屬疲勞宏觀斷口形貌
5.3 金屬的機械疲勞性能與組織結構因素的關係
5.3.1 疲勞極限與疲勞裂紋形核壽命的影響因素
5.3.2 疲勞裂紋擴展的影響因素
5.3.3 疲勞裂紋的擴展速率與壽命評估
5.3.4 提高金屬高周疲勞性能的特彆措施
5.3.5 提高低周疲勞壽命的措施
5.4 金屬機械疲勞性能的其他影響因素
5.4.1 循環應力參量影響與疲勞圖
5.4.2 帕姆格林�裁桌眨≒almgren�睲iner）疲勞損傷纍積假說
5.4.3 循環應力頻率的影響
5.4.4 應力狀態的影響
5.4.5 疲勞特性的統計特徵
5.4.6 幾何因素對金屬疲勞性能的影響
5.4.7 內稟疲勞與外延疲勞
5.5 金屬材料的其他疲勞問題
5.5.1 接觸疲勞
5.5.2 金屬材料的熱疲勞

第6章 材料的高溫強度與強化
6.1 材料在高溫環境下力學行為的特點
6.2 金屬和陶瓷的蠕變現象和規律
6.3 蠕變變形和斷裂機理
6.3.1 熱激活與蠕變變形
6.3.2 蠕變變形機理
6.3.3 蠕變斷裂機理
6.4 蠕變變形過程中的組織結構變化
6.5 工程蠕變數據的錶示方法及長期性能的預測
6.5.1 蠕變極限
6.5.2 持久強度極限
6.5.3 長期壽命預測
6.6 應力鬆弛
6.7 金屬高溫力學行為的影響因素與強化
6.8 超塑性
6.8.1 金屬超塑變形行為的特徵
6.8.2 金屬超塑性機理
6.8.3 結構陶瓷超塑性

第7章 材料在介質與應力共同作用下的行為
7.1 應力腐蝕斷裂
7.1.1 應力腐蝕斷裂的特徵
7.1.2 應力腐蝕斷裂的機理
7.1.3 應力腐蝕斷裂的評定指標
7.1.4 應力腐蝕斷裂的預防措施
7.2 氫脆
7.2.1 氫脆的分類
7.2.2 可逆氫脆
7.3 腐蝕疲勞斷裂
7.3.1 腐蝕疲勞斷裂的特點
7.3.2 腐蝕疲勞斷口的形貌特徵
7.3.3 腐蝕疲勞斷裂的影響因素
7.3.4 腐蝕疲勞斷裂的機理
7.3.5 腐蝕疲勞裂紋的擴展規律
7.3.6 腐蝕疲勞斷裂的防護措施

第8章 金屬材料的屈服強度與強化
8.1 概述
8.2 晶體材料中位錯滑移的阻力
8.2.1 晶體中位錯的基本性質
8.2.2 位錯的晶格阻力及與材料塑性的關係
8.2.3 位錯滑移的其他阻力與強化
8.3 點釘紮
8.3.1 點釘紮的強化效果
8.3.2 非均勻分布釘紮點的強化效果
8.4 金屬材料中的固溶強化
8.4.1 對稱畸變的固溶強化
8.4.2 非對稱畸變的固溶強化及與對稱畸變固溶強化效果的比較
8.4.3 固溶原子與位錯的化學交互作用及其強化
8.4.4 固溶原子的彈性模量差與位錯的交互作用及其強化
8.4.5 金屬材料的應變時效現象
8.5 第二相強化
8.5.1 金屬材料中的第二相粒子特性
8.5.2 位錯切割粒子機製下的強化效果
8.5.3 共格粒子的應力場的強化效果
8.5.4 奧羅萬（Orowan）繞過機製下的強化效果
8.5.5 金屬材料時效過程分析
8.6 加工硬化與晶界強化
8.6.1 加工硬化
8.6.2 晶界強化

第9章 縴維增強復閤材料及其力學行為
9.1 縴維強化機理
9.2 縴維材料的特性
9.3 基體材料的特性
9.4 界麵特性及作用
9.5 實際的復閤材料體係
9.5.1 金屬基復閤材料
9.5.2 聚閤物基復閤材料
9.5.3 陶瓷基復閤材料
9.5.4 碳�蔡幾春喜牧�
9.6 定嚮縴維復閤材料力學行為預測
9.6.1 縴維直徑、體積分數以及復閤材料密度的估算
9.6.2 彈性模量和強度的估算
9.6.3 復閤材料的斷裂模式及斷裂的能量吸收機製
9.6.4 復閤材料的疲勞特性
參考文獻

精彩書摘

　　第2章 工程材料在靜載下的力學行為
　　用於承受載荷作用的材料稱為結構材料。它們可以是金屬、陶瓷、聚閤物以及復閤材料，在相同的載荷方式和環境的聯閤作用下，上述各類材料錶現齣的力學行為，即變形和斷裂行為是截然不同的。
　　變形和斷裂是固體物質承受外力時，隨外力增大所必然發生的普遍現象。對於晶體結構材料來說，從變形到斷裂的全過程總是由彈性變形、塑性變形和斷裂三個階段構成。在變形開始階段，外加載荷較小，卸載後，物體變形消失並完全恢復原狀，這種變形稱為“彈性變形”。關於“彈性變形”的相關內容在第一章 中已詳細描述。當外力繼續增大到某一數值後再卸載時，物體發生的變形不能完全消失，這時材料進入塑性變形階段。
　　對於金屬材料，形變抗力隨塑性變形的發展而提高，稱為應變硬化現象。金屬材料具有彈性、塑性和應變硬化的能力，是金屬材料優於其他固體物質而在工程技術上被廣泛應用的原因之一。由於金屬和陶瓷的初級結閤鍵的類型不同，陶瓷材料中的位錯運動受到嚴格限製，很少呈現明顯的塑性變形，錶現齣固有的脆性。與金屬和陶瓷相比，聚閤物通常呈現較低的彈性模量和較低的斷裂強度，較高的延伸率。聚閤物的另一個重要特性是其力學性能與時間的相關性，即錶現齣彈性應變的時問相關性——滯彈性，以及室溫下的“蠕變”現象。
　　當塑性變形進行到一定程度時，材料內部齣現裂紋。在外力作用下，裂紋擴展，最終導緻斷裂。塑性變形行為和包含裂紋萌生與擴展的斷裂階段的錶現，受各種外界因素如加載條件、應力狀態、溫度、應變速率、環境介質，及材料本身狀態如組織結構的顯著影響。可以說，彈性變形、塑性變形和斷裂這三個階段是金屬材料在外力作用下所産生的基本現象。雖然說斷裂清楚地顯示瞭零件的失效，但應該指齣的是，失效可能發生在斷裂之前。在許多情況下，導緻失效的是斷裂之前發生的塑性變形，比如，載重卡車超載運行或駛入坑窪地時車軸發生彎麯，就是構件並沒有斷裂但是卻已失效的例子之一。
　　單嚮拉伸試驗可以錶現齣一般塑性材料從變形到斷裂全過程中的力學行為。本章首先從金屬材料最典型的拉伸試驗結果，即從應力一應變麯綫開始，探討從彈性變形過渡到塑性變形、頸縮到斷裂全過程的基本特點、機製及物理本質。然後針對不同材料考慮測定其抵抗失效能力的方法。

前言/序言

　　材料是人類社會物質文明的基礎，被稱作現代社會文明的四大支柱之一。具備特殊的性能或者優異的綜閤性能是所有工程材料的共性特徵。因此，材料性能是從事材料的研究、生産和應用的科學研究與工程技術人員共同關心的內容。
　　依據材料的性能錶現——也就是受到外界因素作用時發生的狀態變化屬於物理範圍還是化學範圍，將材料的性能劃分為物理性能和化學性能兩大類。從所使用材料的數量看，工程材料的絕大部分都是在承受載荷作用，稱作結構材料；與之相對的是所謂的功能材料，主要利用它們在電、磁、光、熱、聲等方麵的一些特殊物理性能。由於工程上結構材料數量多，暴露的問題非常多，相關的研究工作細緻，而其實際意義重大，有關材料承受應力作用時錶現齣來的性能——材料的力學性能，或者稱作機械性能，從材料的物理性能中單獨分離齣來。這樣，材料的性能通常劃分為化學性能、物理性能和力學性能。
　　從研究角度看，材料性能可以簡單地歸結為材料在一定外界條件下，對於外部作用的響應。其中的外界條件是指使材料狀態發生變化的作用因素，分為主要作用因素和環境因素。其中的主要作用因素包括應力、溫度、磁場、電場、化學介質、輻照等一種或者一種以上的聯閤作用，而環境因素則是指環境溫度與介質。所謂的狀態變化，包括形狀、錶觀等各種各樣關係到材料使用需求的性質。
　　材料性能的突齣特點為其涵蓋麵的廣泛性。這樣，處理材料性能問題時，掌握一定的方法，能夠舉一反三，從而能夠快速地掌握某種新的材料性能，是很重要的。推薦給讀者的基本處理方法包括以下四個互相關聯的方麵。
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