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绪论1

第1章 材料在单向静拉伸载荷下的力学性能4

1.1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线5

1.1.1 拉伸力-伸长曲线6

1.1.2 应力-应变曲线6

1.2 弹性变形8

1.2.1 弹性变形及其实质8

1.2.2 广义胡克定律9

1.2.3 弹性性能11

1.2.4 弹性性能的工程意义13

1.2.5 弹性不完整性15

1.3 塑性变形19

1.3.1 塑性变形的方式与特点19

1.3.2 屈服现象及其本质20

1.3.3 影响屈服强度的因素23

1.3.4 加工硬化（应变硬化、形变强化）29

1.3.5 颈缩现象和抗拉强度33

1.3.6 塑性35

1.3.7 韧性的概念及静力韧度分析39

1.4 聚合物材料的变形40

1.4.1 聚合物拉伸过程中的载荷-伸长曲线40

1.4.2 聚合物的弹性变形和弹性模量40

1.4.3 聚合物的变形机制42

1.5 陶瓷材料的变形44

1.6 材料的断裂46

1.6.1 金属材料的断裂46

1.6.2 金属断裂强度54

1.6.3 陶瓷材料的断裂60

1.6.4 高分子材料的断裂63

小结64

复习思考题64

第2章 材料在其他静载荷下的力学性能66

2.1 应力状态软性系数67

2.2 材料的压缩70

2.2.1 压缩试验的特点70

2.2.2 压缩试验70

2.3 材料的弯曲72

2.3.1 弯曲试验的特点72

2.3.2 弯曲试验72

2.4 材料的扭转75

2.4.1 应力-应变分析75

2.4.2 扭转试验及测定的力学性能76

2.5 材料的硬度78

2.5.1 硬度的概念与分类78

2.5.2 布氏硬度80

2.5.3 洛氏硬度82

2.5.4 维氏硬度85

2.5.5 显微硬度86

2.5.6 肖氏硬度87

2.6 缺口试样在静载荷下的力学性能88

2.6.1 缺口效应88

2.6.2 缺口试件的力学性能90

小结93

复习思考题93

第3章 材料在冲击载荷下的力学性能95

3.1 冲击载荷下材料变形与断裂的特点97

3.2 冲击弯曲和冲击韧性99

3.2.1 缺口韧性冲击试验99

3.2.2 缺口冲击试验的应用101

3.3 低温脆性102

3.3.1 低温脆性现象103

3.3.2 低温脆性的本质104

3.3.3 韧脆转变温度的测定105

3.3.4 落锤试验和断裂分析图107

3.3.5 低温脆性的评定110

3.3.6 影响韧脆转变温度的因素111

小结114

复习思考题114

第4章 材料的断裂韧性115

4.1 概述116

4.2 裂纹尖端的应力场118

4.2.1 三种断裂类型118

4.2.2 Ⅰ型裂纹尖端的应力场119

4.2.3 应力强度因子KI120

4.3 断裂韧性和断裂判据122

4.3.1 断裂韧性Kc和KIc122

4.3.2 断裂判据123

4.4 几种常见裂纹的应力强度因子125

4.5 裂纹尖端的塑性区127

4.6 塑性区及应力强度因子的修正129

4.7 裂纹扩展的能量判据GI134

4.8 GI和KI的关系135

4.9 影响断裂韧性的因素137

4.9.1 外部因素137

4.9.2 内部因素138

4.9.3 高强度金属材料的裂纹敏感性141

4.9.4 断裂韧性与常规力学性能指标间的关系142

4.10 金属材料断裂韧性KIc的测定145

4.10.1 试样及其制备145

4.10.2 测试方法146

4.10.3 试验结果的处理147

4.11 弹塑性条件下的断裂韧性148

4.11.1 J积分148

4.11.2 裂纹尖端张开位移（COD）法150

4.12 陶瓷材料的断裂韧性与增韧途径152

4.12.1 陶瓷材料的断裂韧性152

4.12.2 陶瓷材料断裂韧性的测定152

4.12.3 陶瓷材料的增韧途径154

小结157

复习思考题158

第5章 材料在变动载荷下的力学性能159

5.1 金属疲劳现象及特点161

5.1.1 变动载荷和循环应力161

5.1.2 疲劳现象及特点163

5.1.3 疲劳宏观断口特征163

5.2 高周疲劳166

5.2.1 S-N曲线和疲劳极限167

5.2.2 不对称循环应力下的疲劳极限和疲劳图169

5.2.3 疲劳缺口敏感度q171

5.3 疲劳裂纹扩展173

5.3.1 疲劳裂纹扩展曲线173

5.3.2 疲劳裂纹扩展速率174

5.3.3 疲劳裂纹扩展寿命估算178

5.4 疲劳过程及机理181

5.4.1 疲劳裂纹的萌生181

5.4.2 疲劳裂纹的扩展184

5.5 低周疲劳186

5.5.1 低周疲劳概述186

5.5.2 缺口机件疲劳寿命估算189

5.5.3 低周冲击疲劳190

5.5.4 热疲劳192

5.6 聚合物的疲劳194

5.7 陶瓷材料的疲劳196

5.7.1 静态疲劳196

5.7.2 循环疲劳197

5.7.3 陶瓷材料疲劳特性评价198

小结199

复习思考题199

第6章 材料在环境条件下的力学性能201

6.1 应力腐蚀断裂203

6.1.1 应力腐蚀现象及产生条件203

6.1.2 应力腐蚀断裂机理及断口分析204

6.1.3 应力腐蚀断裂评价指标206

6.1.4 防止应力腐蚀断裂的措施208

6.2 氢脆209

6.2.1 金属中的氢210

6.2.2 氢脆类型及特征210

6.2.3 氢致延滞断裂机理211

6.2.4 氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系212

6.2.5 防止氢脆的措施214

6.3 腐蚀疲劳215

6.3.1 腐蚀疲劳的特点215

6.3.2 影响腐蚀疲劳裂纹扩展的因素217

6.3.3 腐蚀疲劳裂纹扩展机制217

6.3.4 防止腐蚀疲劳的措施219

小结220

复习思考题220

第7章 材料在高温条件下的力学性能222

7.1 材料在高温下力学性能的特点223

7.2 蠕变的宏观规律及蠕变机制225

7.2.1 金属蠕变的宏观规律225

7.2.2 金属蠕变变形机制226

7.2.3 蠕变断裂机理228

7.3 金属高温力学性能指标229

7.3.1 蠕变极限229

7.3.2 持久强度231

7.3.3 松弛稳定性233

7.4 影响金属高温力学性能的主要因素233

7.4.1 化学成分233

7.4.2 冶炼工艺的影响234

7.4.3 组织结构234

7.4.4 晶粒尺寸234

7.5 金属蠕变与疲劳的交互作用236

7.6 聚合物的黏弹性与蠕变236

7.6.1 温度对聚合物力学性能的影响236

7.6.2 聚合物的力学松弛——黏弹性238

7.7 陶瓷材料的抗热震性能240

7.7.1 陶瓷抗热震性的理论基础240

7.7.2 陶瓷涂层的热震寿命241

7.7.3 抗热震陶瓷的分类及应用242

7.7.4 提高陶瓷抗热震性的主要措施242

小结244

复习思考题244

第8章 材料的摩擦与磨损性能245

8.1 摩擦与磨损的基本概念246

8.1.1 摩擦247

8.1.2 磨损248

8.2 磨损模型251

8.2.1 黏着磨损251

8.2.2 磨料磨损254

8.2.3 冲蚀磨损259

8.2.4 腐蚀磨损262

8.2.5 微动磨损264

8.3 磨损试验方法265

8.3.1 磨损试验的类型265

8.3.2 试样试验常用的磨损试验机265

8.3.3 材料耐磨性能的评定方法267

8.4 摩擦磨损的控制267

8.4.1 减轻黏着磨损的主要措施268

8.4.2 改善磨料磨损耐磨性的措施268

小结269

复习思考题270

第9章 纳米材料的力学性能271

9.1 纳米材料简介274

9.2 纳米材料力学性能276

9.2.1 霍尔-配奇关系277

9.2.2 模量278

9.2.3 塑性与韧性280

9.2.4 超塑性282

小结283

复习思考题283

参考文献284