疲劳与断裂力学是力学专业和机械及相关专业的一门专业课。课程目标是帮助学生获得疲劳与断裂破坏的基本概念、破坏机理、基本规律等知识,了解现代结构疲劳、断裂控制设计的基本原理与方法。具体目标为:1.对疲劳问题的基本概念和基本分析方法有明确的认识;掌握金属材料疲劳寿命分析的基本方法和基本理论,具备简单疲劳失效寿命预测和结构抗疲劳设计能力; 2.了解金属材料基本疲劳寿命曲线S-N和ε-N曲线的实验获取方法; 3.对断裂力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识;掌握处理断裂力学问题的基本方法,具备解决简单断裂问题的能力; 4.了解KIC、JIC和疲劳裂纹扩展速率的测试原理和方法。
课程团队在材料和结构的疲劳断裂方面有着大量的工程实践经验,在课程中加强对科研成果的搜集和整理,及时纳入课程教学,以体现学科的最新发展近况和趋势。在内容上突出最新的科研成果及其与工程实际的结合,引入了疲劳分析与断裂力学的研究新发展和工程实例;在表现形式上,结合二维码技术,书中加入了疲劳性能与断裂力学行为的案例资料,增大了信息容量,提高了内容的可读性和扩展性,体现了面向学科前沿、面向工程实例的特色。
第一章 绪论
§1-1 引言 §1-2 疲劳的基本知识 §1-3 断裂力学的基本知识
§1-4 构件抗疲劳设计的方法 §1-5 疲劳破坏的机理
第一章 绪论作业
第二章 材料的循环变形及恒幅疲劳
§2-1 循环载荷的表征 §2-2 材料的应力-应变响应
§2-3 高周疲劳S-N 曲线 §2-4 低周疲劳e-N 曲线 §2-5 影响疲劳的一些因素
第二章作业
第三章 损伤累积理论和变幅疲劳分析
§3-1 变幅载荷谱及循环计数法 §3-2 线性疲劳损伤累积理论
§3-3 随机载荷下的应力-应变响应
第三章作业
第四章 材料的疲劳试验
4.1 材料疲劳试验方法
4.2 疲劳试验数据的统计分析
4.3 S-N曲线和P-S-N曲线的拟合
第四章作业
第五章 结构疲劳分析基础
5.1 缺口效应 5.2 名义应力法
5.3 局部应力应变法 5.4 有限元疲劳分析方法
第五章作业
第六章 线弹性断裂力学
6-1 裂纹的种类
6-2 能量理论
6-3 裂纹尖端应力场和应力强度因子
6-4 基于应力强度因子的断裂判据
6-5 埋藏和表面裂纹的应力强度因子
第六章作业
第七章 弹塑性断裂力学
7-1 裂纹尖端张开位移理论
7-2 J积分理论
第七章作业
第八章 疲劳裂纹扩展
8.1 疲劳裂纹扩展机理 8.2 裂纹扩展速率
8-3 疲劳裂纹扩展寿命预测
8-4 8-5 影响疲劳裂纹扩展的若干因素
第八章作业
第九章 材料断裂性能测试
9-1 平面应变断裂韧度KIC测试
9-2 弹塑性断裂韧度裂JIC试验
9-3 疲劳裂纹扩展速率试验
第九章作业