材料力学性能

《材料力学性能》是教育部高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材。书中主要介绍在不同载荷与环境条件下材料的力学行为、机理及其力学性能评价方法，具体涵盖材料的静载、冲击、疲劳、高温、应力腐蚀与磨损等。全书除绪论外，共分9章，前8章为理论学习内容，第9章为课程试验内容。本书理论学习阐述结合了大量实例，以便于读者理解；同时介绍了研究前沿，以拓宽视野。书中采用最新标准介绍材料评价方法。各章末设有最新科研成果典型案例、本章小结、本章重要词汇（中英文对照）及思考与练习，以便于读者学习和复习巩固。 本书可作为材料类专业本科生、研究生的教材，也可作为从事相关领域教学、科研及技术工作人员的参考书籍。

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第0章绪论 0.1材料的性能 001 0.2材料的力学性能 002 0.3材料力学性能的研究目的和意义 003 0.4材料力学性能应用 003 第1章材料在单向静载拉伸下的力学性能 1.1静拉伸力学试验 005 1.1.1拉伸曲线 005 1.1.2拉伸性能指标 007 1.2弹性变形 009 1.2.1弹性变形机制 009 1.2.2弹性性能 010 1.2.3非理想弹性变形 013 1.3塑性变形 016 1.3.1塑性变形机制 016 1.3.2物理屈服 017 1.3.3屈服后变形 022 1.3.4静力韧度 027 1.4材料的断裂 027 1.4.1断裂的类型与特征 027 1.4.2断裂机制 032 1.4.3断裂强度 036 1.4.4断裂理论的意义 043 案例链接1-1：三级时效工艺提升动车组推杆的性能 045 1.5本章小结 045 本章重要词汇 046 思考与练习 047 第2章材料在其它静载荷下的力学性能 2.1加载方式与应力状态 048 2.1.1应力状态软性系数 048 2.1.2力学状态图 049 2.2压缩 051 2.2.1压缩试验的特点 051 2.2.2压缩试验 051 2.3弯曲 052 2.3.1弯曲试验的特点 052 2.3.2弯曲试验 052 2.4剪切 054 2.4.1剪切试验的特点 054 2.4.2剪切试验 054 2.5扭转 055 2.5.1扭转试验的特点 055 2.5.2扭转试验 056 2.6缺口试样静载荷试验 057 2.6.1缺口效应 057 2.6.2缺口试样静拉伸试验 060 2.6.3缺口试样静弯曲试验 062 2.7硬度 063 2.7.1硬度试验的特点 063 2.7.2布氏硬度 063 2.7.3洛氏硬度 066 2.7.4维氏硬度 068 2.7.5其它硬度试验 069 2.7.6硬度与其它性能指标的关系 071 案例链接2-1：缺口对7A85合金拉伸性能的影响 073 2.8本章小结 075 本章重要词汇 076 思考与练习 076 第3章材料在冲击在和下的力学性能 3.1概述 077 3.2冲击载荷下材料性能的特点 078 3.3冲击下材料的性能 078 3.3.1冲击试验方法 078 3.3.2摆锤冲击试验 079 3.3.3落锤冲击试验 081 3.3.4其它冲击试验 081 3.4低温下材料的冲击性能 083 3.4.1低温脆性现象 083 3.4.2韧脆转变温度 084 3.4.3影响韧脆转变温度的因素 085 案例链接3-1：镍含量提高球墨铸铁低温韧性 087 案例链接3-2：钢轨焊接接头的落锤冲击试验 088 3.5本章小结 089 本章重要词汇 089 思考与练习 089 第4章材料的断裂韧度 4.1裂纹及其尖端应力场 090 4.1.1裂纹扩展的基本形式 091 4.1.2裂纹尖端应力场 091 4.2断裂韧度KⅠC 093 4.2.1断裂判据 093 4.2.2裂纹尖端塑性区及KⅠ修正 094 4.2.3影响断裂韧度的因素 098 4.2.4断裂韧度与常规力学性能指标之间的关系 102 4.3裂纹扩展能量释放率 103 4.4断裂韧度在金属材料中的应用举例 105 4.4.1高压容器承载能力的计算 105 4.4.2高压壳体的热处理工艺选择 106 4.4.3大型转轴断裂分析 107 4.4.4评定钢铁材料的韧脆性 108 4.5断裂韧度KⅠC的测试 110 4.5.1试样的形状、尺寸及制备 110 4.5.2测试方法 111 4.5.3试验结果的处理 112 4.6弹塑性条件下金属断裂韧度 113 4.6.1断裂韧度JⅠC 113 4.6.2断裂韧度δc 115 案例链接4-1：耐候钢激光-MAG复合焊接头的低温断裂韧性 116 案例链接4-2：焊接环境湿度对SMA490耐候钢MAG焊接接头 性能影响 118 4.7本章小结 118 本章重要词汇 119 思考与练习 119 第5章材料的疲劳 5.1疲劳现象 121 5.1.1变动载荷和循环应力 121 5.1.2疲劳分类及特点 122 5.1.3疲劳宏观断口特征 123 5.2高周疲劳 125 5.2.1应力-疲劳寿命关系(S-N曲线) 125 5.2.2S-N曲线的安全系数 126 5.2.3疲劳试验 127 5.2.4影响疲劳强度的主要因素 129 5.2.5疲劳极限与静强度间的关系 143 5.3低周疲劳 145 5.3.1循环应力-应变曲线 146 5.3.2应变-疲劳寿命曲线 148 5.3.3含缺口零件疲劳寿命估算 149 5.4疲劳裂纹扩展 150 5.4.1疲劳裂纹扩展曲线 150 5.4.2疲劳裂纹扩展速率 151 5.4.3影响疲劳裂纹扩展的主要因素 153 5.4.4疲劳寿命预测 158 5.5疲劳过程及机理 159 5.5.1疲劳裂纹形成 159 5.5.2疲劳裂纹扩展阶段 161 案例链接5-1：多元共渗技术提高螺旋道钉的抗疲劳性能 163 案例链接5-2：外物损伤对S38C车轴钢疲劳性能的影响 164 5.6本章小结 166 本章重要词汇 167 思考与练习 168 第6章环境介质作用下材料的力学性能 6.1应力腐蚀 169 6.1.1应力腐蚀现象及其产生条件 169 6.1.2应力腐蚀断裂机理及断口形貌特征 170 6.1.3应力腐蚀评价指标 172 6.1.4应力腐蚀常见常用研究方法 174 6.2氢脆 177 6.2.1氢在金属中的存在形式 177 6.2.2氢脆类型及其特征 178 6.2.3钢的氢致延滞断裂机理 179 6.2.4氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系 180 6.2.5防止氢脆的措施 181 案例链接6-1：通过添加稀土元素改进7×××系铝合金耐应力 腐蚀性能 182 6.3本章小结 183 本章重要词汇 183 思考与练习 184 第7章材料的摩擦与磨损性能 7.1概述 185 7.2材料表面形貌与接触 185 7.2.1表面形貌 185 7.2.2表面接触 186 7.3摩擦 187 7.3.1概念及分类 187 7.3.2摩擦理论 188 7.3.3微观机理 188 7.4磨损 189 7.4.1磨损过程 189 7.4.2黏着磨损 191 7.4.3磨粒磨损 193 7.4.4微动磨损 194 7.4.5疲劳磨损 196 7.4.6冲击磨损 198 7.4.7腐蚀磨损 199 7.5磨损试验方法 200 7.5.1试验类型 200 7.5.2试验设备 201 7.5.3磨损参量 202 7.5.4磨损参量测定方法 203 案例链接7-1：层流等离子体提高车轮材料耐磨性能和疲劳性能 203 案例链接7-2：高耐载流磨损摩擦副 205 7.6本章小结 206 本章重要词汇 206 思考与练习 207 第8章材料的高温力学性能 8.1材料高温力学性能概述 208 8.2材料的蠕变 209 8.2.1金属的蠕变现象 209 8.2.2金属的蠕变变形机理 211 8.2.3金属的蠕变断裂机理 212 8.3蠕变试验及性能指标 213 8.3.1规定塑性应变强度 213 8.3.2蠕变断裂强度 214 8.3.3剩余应力 216 8.4金属高温疲劳性能 217 8.4.1高温疲劳试验 217 8.4.2高温疲劳的一般规律 218 8.4.3疲劳和蠕变的交互作用 219 8.4.4蠕变-疲劳损伤模式 219 8.5金属高温力学性能的主要影响因素 220 案例链接8-1：热暴露对7A85铝合金力学性能的影响 222 8.6本章小结 223 本章重要词汇 224 思考与练习 224 第9章材料力学性能试验 9.1缺口试样静拉伸试验 225 9.2硬度测定试验 227 9.3弯曲冲击试验及韧脆转变温度测定 233 9.4断裂韧度KⅠC测定试验 235 9.5疲劳曲线测定试验 238 9.6材料的应力腐蚀试验 242 9.7材料的摩擦与磨损试验 245 9.8报告模板 247 附录 附录1本书主要符号及术语名称 250 附录2几种裂纹的KⅠ表达式 251 附录3Φ2值 253 附录4常见材料的屈服强度 254 附录5常见材料的疲劳强度 254 附录6常见材料的弹性模量、剪切模量和泊松比 255 附录7常见材料的断裂韧度KⅠC值 256 附录8几种钢铁材料的室温KⅠC值 256 附录9常见材料的冲击韧性 257 附录10常见材料间摩擦系数 257 附录11相关国家标准 257 参考文献