目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 疲勞的概念和歷史 1
1.2 疲勞研究現(xiàn)狀及問題點(diǎn) 7
1.3 靜力覆蓋方法 11
1.4 常用的提高材料疲勞性能的方法 12
1.4.1 增長初始疲勞裂紋萌生壽命的方法 13
1.4.2 增長疲勞裂紋擴(kuò)展壽命的方法 14
1.4.3 過載屈服 14
1.4.4 減小交變應(yīng)力中的平均應(yīng)力水平 15
1.5 幾個(gè)工程實(shí)際中常見的疲勞問題 15
1.6 疲勞力學(xué)理論的基本觀點(diǎn)及假設(shè) 15
1.7 本書的構(gòu)成 16
思考題 17
第2章 疲勞的基本概念和基礎(chǔ)知識 18
2.1 失效、破壞與疲勞 18
2.2 疲勞的分類 21
2.3 疲勞過程中的微觀組織結(jié)構(gòu)及性能的變化 23
2.4 交變載荷 24
2.4.1 基態(tài)交變載荷 25
2.4.2 混合態(tài)交變載荷 25
2.5 機(jī)械疲勞的基本力學(xué)參數(shù) 27
2.5.1 應(yīng)力疲勞的基本參數(shù) 27
2.5.2 應(yīng)變疲勞的力學(xué)參數(shù) 30
2.5.3 靜態(tài)疲勞的力學(xué)參數(shù) 31
2.6 環(huán)境疲勞的環(huán)境參數(shù) 32
2.7 處理疲勞問題的力學(xué)方法 32
2.7.1 材料力學(xué)方法 33
2.7.2 斷裂力學(xué)方法 37
2.7.3 損傷力學(xué)方法 44
2.8 材料內(nèi)部的微觀缺陷與損傷 52
2.9 初始損傷和臨界損傷 53
2.10 特征長度的概念 55
2.11 黏彈性材料循環(huán)響應(yīng)的滯后特性 57
2.12 本章小結(jié) 58
思考題 58
第3章 應(yīng)力疲勞的機(jī)理和一般性理論 60
3.1 應(yīng)力疲勞機(jī)理的傳統(tǒng)解釋 60
3.2 疲勞裂紋的萌生機(jī)制和條件 63
3.3 原子的熱擾動運(yùn)動 65
3.4 基于熱擾動運(yùn)動的應(yīng)力疲勞機(jī)理 67
3.5 體積疲勞損傷變量 69
3.6 應(yīng)力疲勞的損傷演化律 70
3.6.1 損傷演化律的一般形式 70
3.6.2 存在疲勞極限的機(jī)理性依據(jù) 74
3.6.3 靜態(tài)平衡位置（平均應(yīng)力）的作用 75
3.6.4 損傷演化的無量綱參數(shù) 76
3.7 應(yīng)力疲勞理論 76
3.8 疲勞準(zhǔn)則 80
3.9 壽命計(jì)算方法 81
3.10 動靜角與狀態(tài)參數(shù) 83
3.11 疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散的必然性 85
3.12 關(guān)于超長壽命疲勞的疲勞機(jī)理 86
3.13 本章小結(jié) 87
思考題 87
附錄 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下公周期內(nèi)最大主應(yīng)力計(jì)算程序 88
第4章 單軸應(yīng)力疲勞理論 92
4.1 基態(tài)交變應(yīng)力下的損傷演化 92
4.2 基態(tài)交變應(yīng)力下的理論S-N曲線 94
4.3 S-N曲線中的材料常數(shù)和狀態(tài)參數(shù) 95
4.3.1 損傷狀態(tài)參數(shù)對S-N曲線形狀的影響 95
4.3.2 疲勞特性常數(shù)β，γ對S-N曲線形狀的影響 97
4.3.3 疲勞極限的作用 98
4.3.4 壽命比例系數(shù)對S-N曲線的影響 99
4.4 固定平均應(yīng)力下的S-N曲線 99
4.5 固定循環(huán)比下S-N曲線 102
4.6 壽命周期內(nèi)疲勞損傷的試驗(yàn)驗(yàn)證 108
4.7 壽命比例系數(shù)與循環(huán)比的試驗(yàn)關(guān)系 111
4.8 疲勞極限與平均應(yīng)力的關(guān)系 114
4.9 等壽命疲勞強(qiáng)度曲線 118
4.10 壽命比例系數(shù)與平均應(yīng)力的關(guān)系 119
4.11 單軸疲勞理論的統(tǒng)一形式 120
4.11.1 等效對稱循環(huán)應(yīng)力幅 120
4.11.2 等效對稱循環(huán)壽命 121
4.11.3 壽命統(tǒng)一評價(jià)公式 121
4.11.4 試驗(yàn)驗(yàn)證 121
4.12 材料的疲勞特性常數(shù) 123
4.13 疲勞損傷累加規(guī)律 125
4.14 混合態(tài)交變應(yīng)力作用下的單軸疲勞理論 127
4.15 壓縮平均應(yīng)力下的單軸疲勞 129
4.16 本章小結(jié) 133
思考題 134
附錄4.1 I(*a)數(shù)據(jù) 134
附錄4.2 S-N曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合程序 137
附錄4.3 S-N曲線生成程序 140
附錄4.4 混合態(tài)單軸疲勞壽命計(jì)算程序 144
第5章 多軸應(yīng)力疲勞理論 149
5.1 多軸疲勞問題的傳統(tǒng)處理方法 149
5.1.1 主應(yīng)力振幅法 149
5.1.2 最大Von-Mises應(yīng)力法 149
5.1.3 臨界面法 l50
5.2 多軸應(yīng)力疲勞基本公式 l5l
5.2.1 多軸疲勞準(zhǔn)則 152
5.2.2 壽命計(jì)算公式 153
5.3 比例加載多軸疲勞（同頻同相） 154
5.3.1 無靜態(tài)應(yīng)力的情況 154
5.3.2 有比例靜態(tài)應(yīng)力的情況 160
5.3.3 有任意靜態(tài)應(yīng)力的情況 162
5.4 異相多軸疲勞（同頻異相） 166
5.5 異頻多軸疲勞 171
5.6 任意多軸疲勞計(jì)算例 172
5.7 關(guān)于結(jié)構(gòu)中損傷演化的數(shù)值模擬 173
5.8 本章小結(jié) 173
思考題 174
附錄任意多軸疲勞壽命計(jì)算程序 174
第6章 靜態(tài)疲勞理論 181
6.1 蠕變破壞及其傳統(tǒng)壽命評價(jià)方法 l8l
6.2 靜態(tài)疲勞的特征和機(jī)理 l85
6.2.1 靜態(tài)疲勞的特征與傳統(tǒng)處理方法 185
6.2.2 靜態(tài)疲勞的損傷演化機(jī)理 188
6.3 單軸靜態(tài)疲勞理論 188
6.4 靜態(tài)疲勞試驗(yàn)的加速方法 195
6.5 靜態(tài)疲勞試驗(yàn)的注意點(diǎn) 196
6.6 多軸靜態(tài)疲勞 197
6.6.1 Von-Mises應(yīng)力法 199
6.6.2 最大主應(yīng)力法 199
6.6.3 靜態(tài)等效平均應(yīng)力法 200
6.6.4 應(yīng)變能等效應(yīng)力法 201
6.7 靜態(tài)與循環(huán)的復(fù)合疲勞 202
6.8 本章小結(jié) 203
思考題 204
附錄 靜態(tài)疲勞數(shù)值積分程序 205
第7章 具有應(yīng)力集中或奇異點(diǎn)的應(yīng)力疲勞問題 208
7.1 實(shí)用工程方法 208
7.2 疲勞特征長度 209
7.3 疲勞裂紋的萌生方向和萌生壽命 213
7.4 具有微小缺陷材料的疲勞極限 216
7.5 宏觀裂紋裂尖的循環(huán)應(yīng)力 219
7.6 疲勞裂紋穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展曲線 220
7.6.1 裂尖多軸疲勞壽命與擴(kuò)展速率 220
7.6.2 韌性材料的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展曲線 223
7.6.3 脆性材料的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展曲線 224
7.7 小、微裂紋的疲勞擴(kuò)展 227
7.8 微動疲勞和微動磨損 228
7.8.1 滑移界面端奇異場 229
7.8.2 微動疲勞的破壞路徑和壽命 231
7.8.3 微動疲勞準(zhǔn)則 233
7.8.4 微動磨損 234
7.9 面壓疲勞 237
7.10 本章小結(jié) 241
思考題 241
附錄7.1 脆性材料裂紋擴(kuò)展速率（對稱循環(huán)）曲線生成程序 242
附錄7.2 韌性材料裂紋擴(kuò)展速率曲線生成及調(diào)整程序 249
第8章 界面疲勞 254
8.1 界面的組織結(jié)構(gòu)和界面模型 254
8.2 界面的受力特點(diǎn) 256
8.3 界面的靜態(tài)破壞準(zhǔn)則 260
8.3.1 界面裂紋沿界面破壞的準(zhǔn)則 260
8.3.2 完好界面的破壞準(zhǔn)則 264
8.3.3 界面法向應(yīng)力為壓應(yīng)力時(shí)的失效準(zhǔn)則 267
8.4 界面疲勞壽命評價(jià)方法 267
8.4.1 界面疲勞機(jī)理 268
8.4.2 界面裂紋疲勞擴(kuò)展經(jīng)驗(yàn)規(guī)律 269
8.4.3 界面起裂壽命評價(jià) 271
8.4.4 界面疲勞的評價(jià)參數(shù) 275
8.5 界面疲勞的S-N曲線 276
8.6 界面裂紋的多軸疲勞擴(kuò)展 277
8.6.1 宏觀界面裂紋的擴(kuò)展 277
8.6.2 界面短裂紋的擴(kuò)展 279
8.6.3 界面裂紋的疲勞特征長度 280
8.7 本章小結(jié) 28l
思考題 282
第9章 應(yīng)變疲勞理論 283
9.1 應(yīng)變疲勞的破壞形式 283
9.2 材料的塑性和循環(huán)塑性變形特性 284
9.3 應(yīng)變疲勞的損傷累積機(jī)理 293
9.4 單軸應(yīng)變疲勞 296
9.4.1 試驗(yàn)規(guī)律 296
9.4.2 疲勞損傷及其演化 297
9.4.3 a-N曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式 299
9.4.4 應(yīng)變疲勞的臨界損傷 301
9.4.5 單軸對稱應(yīng)變疲勞壽命試驗(yàn)例 302
9.4.6 單軸非對稱應(yīng)變疲勞的壽命評價(jià)方法 304
9.5 應(yīng)變疲勞的材料特性常數(shù) 305
9.6 多軸應(yīng)變疲勞的損傷累積與壽命評價(jià)方法 305
9.6.1 基于流動應(yīng)力的損傷演化和壽命評價(jià) 305
9.6.2 關(guān)于等效應(yīng)變幅和應(yīng)變范圍的考察 307
9.7 拉剪對稱比例應(yīng)變疲勞 308
9.8 J積分范圍在裂紋擴(kuò)展問題中的應(yīng)用 309
9.9 本章小結(jié) 311
思考題 311
附錄單軸應(yīng)變疲勞壽命計(jì)算程序 312
第10章 應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞 316
10.1 腐蝕反應(yīng)的驅(qū)動力和損傷演化 316
10.2 自然腐蝕 319
10.3 應(yīng)力腐蝕 320
10.4 多軸應(yīng)力腐蝕極限準(zhǔn)則 325
10.5 裂紋的腐蝕開裂擴(kuò)展速率 326
10.6 腐蝕疲勞 330
10.6.1 對稱腐蝕疲勞 331
10.6.2 低循環(huán)應(yīng)力幅下的腐蝕疲勞 333
10.6.3 非對稱腐蝕疲勞 334
10.6.4 腐蝕疲勞極限 336
10.6.5 載荷頻率的影響 337
10.7 腐蝕疲勞的裂紋擴(kuò)展 338
10.7.1 腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的總體特征 338
10.7.2 關(guān)于腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值 340
10.7.3 裂紋擴(kuò)展速率曲線與壽命曲線的關(guān)系 341
10.8 本章小結(jié) 342
思考題 343
附錄 腐蝕疲勞壽命計(jì)算程序 343
第11章 蠕變疲勞理論 347
11.1 蠕變變形及其本構(gòu)關(guān)系 347
11.1.1 穩(wěn)態(tài)蠕變本構(gòu)關(guān)系的分段唯象表示 347
11.1.2 遷移蠕變本構(gòu)關(guān)系 350
11.1.3 黏彈性材料的循環(huán)變形特性 351
11.2 黏彈性斷裂力學(xué)方法 352
11.3 蠕變疲勞壽命的經(jīng)驗(yàn)評價(jià)方法 355
11.4 穩(wěn)態(tài)蠕變的損傷模型和壽命評價(jià)方法 357
11.4.1 幾何損傷及其演化律 357
11.4.2 靜態(tài)疲勞損傷 358
11.4.3 耦合損傷演化的壽命計(jì)算方法 359
11.4.4 試驗(yàn)驗(yàn)證 360
11.5 具有應(yīng)力奇異點(diǎn)的蠕變疲勞 365
11.6 多軸蠕變疲勞的臨界平面法 372
11.7 蠕變疲勞損傷演化律 373
11.7.1 損傷演化律 373
11.7.2 蠕變疲勞的臨界損傷 374
11.7.3 對稱循環(huán)蠕變疲勞 375
11.7.4 非對稱應(yīng)變控制循環(huán) 376
11.7.5 非對稱應(yīng)力控制循環(huán) 377
11.7.6 具有最大應(yīng)力保持時(shí)間的循環(huán)應(yīng)力疲勞 381
11.7.7 極低頻疲勞 381
11.8 蠕變疲勞中的耦合損傷累積 382
11.9 關(guān)于多軸蠕變疲勞壽命評價(jià)參數(shù)的考察 383
11.10 本章小結(jié) 384
思考題 384
附錄11.1 蠕變破壞壽命計(jì)算程序 385
附錄11.2 蠕變疲勞壽命計(jì)算程序 387
參考文獻(xiàn) 391