超高周疲劳与断裂 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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程礼，焦胜博，李全通 等 著

图书标签:

• 超高周疲劳
• 疲劳断裂
• 材料力学
• 断裂力学
• 金属材料
• 疲劳寿命
• 应力寿命
• 微观力学
• 损伤力学
• 结构完整性

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118112108

版次：1

商品编码：12073841

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：174

字数：278000

正文语种：中文

内容简介

　　自20世纪80年代日本科学家发现中碳铜超高周疲劳行为以来，引起了世界各国学者高度重视。21世纪，我国超高周疲劳研究快速发展，在不少方面走到了世界前列。但是，超高周疲劳的机理与规律远较低周和高周疲劳较为复杂和多样，至今还没有形成完整的理论体系，相关著作十分缺乏。《超高周疲劳与断裂》在梳理总结国内外研究成果的基础上，系统介绍试验方法和特点，阐明科学概念和机理规律，展望学科未来的发展方向。

目录

第1章 绪论
1．1 现代机械装备面临的超长寿命疲劳问题
1．1．1 疲劳理论的历史回顾
1．1．2 超长寿命疲劳新问题
1．1．3 超高周疲劳对装备设计的影响
1．2 疲劳问题分类
1．2．1 基于寿命的疲劳分类
1．2．2 基于尺度的疲劳分类
1．2．3 基于应用的疲劳分类
1．3 超高周疲劳研究的发展与现状
1．3．1 发展历程
1．3．2 国内外主要的研究团队

第2章 传统疲劳试验方法
2．1 旋转弯曲疲劳试验方法
2．1．1 旋转弯曲疲劳试验原理
2．1．2 多工位旋转弯曲疲劳试验系统
2．1．3 旋转弯曲疲劳试件设计与加工
2．2 电液伺服疲劳试验方法
2．2．1 电液伺服疲劳试验原理
2．2．2 谐振式高频疲劳试验系统
2．2．3 液压加载疲劳试件设计
2．3 电磁振动台疲劳试验方法
2．3．1 电磁振动台疲劳试验原理
2．3．2 电磁振动台疲劳试验系统
2．3．3 振动疲劳试件设计

第3章 超声疲劳试验方法
3．1 超声疲劳试验技术
3．1．1 超声疲劳试验原理
3．1．2 超声疲劳试验系统及其控制
3．1．3 试验中的测试技术
3．2 超声拉压试件设计
3．2．1 弹性体中的纵波和一维直杆试件分析
3．2．2 拉伸疲劳试件设计
3．2．3 实际使用试件参数分析
3．3 拉伸疲劳试件的参数优化
3．3．1 主要几何参数对设计特性指标的影响
3．3．2 试件的优化指标和优化设计
3．4 超声薄板试件设计
3．4．1 常规厚度板超高周疲劳试验
3．4．2 超薄板超高周疲劳试验

第4章 复杂应力环境状态的超声疲劳试验技术
4．1 变应力比超声疲劳试验方法
4．1．1 变应力比超声疲劳试验原理及系统设计
4．1．2 变应力比超声疲劳试件设计
4．2 三点弯曲超声疲劳试验方法
4．2．1 三点弯曲超声疲劳试验原理及系统设计
4．2．2 三点弯曲超声疲劳试件设计
4．3 振动弯曲超声疲劳试验方法
4．3．1 振动弯曲超声疲劳试验原理
4．3．2 振动弯曲超声疲劳试件设计
4．4 扭转超声疲劳试验方法
4．4．1 扭转超声疲劳试验原理及系统设计
4．4．2 扭转超声疲劳试件设计
4．5 微动疲劳超声试验方法
4．5．1 微动疲劳超声试验原理及系统设计
4．5．2 微动疲劳超声试验结果
4．6 高温环境试验方法
4．6．1 高温环境超声试验原理及系统设计
4．6．2 高温疲劳超声试验结果

第5章 S-Ⅳ曲线和疲劳强度
5．1 材料的疲劳特性及其试验获取
5．1．1 材料疲劳特性的表征方法
5．1．2 5-Ⅳ曲线的试验获取和数据处理
5．2 超高周疲劳的基本特征
5．2．1 Js-Ⅳ曲线的基本特征
5．2．2 平均应力对疲劳行为的影响
5．2．3 材料强度对超高周疲劳行为的影响
5．3 典型工程材料的Js一Ⅳ曲线
5．3．1 高强度钢
5．3．2 铝合金
5．3．3 钛合金
5．3．4 镍基合金
5．4 试验方法对超高周疲劳性能的影响-
5．4．1 轴向拉压加载频率的影响
5．4．2 轴向拉压与旋转弯曲加载方式对比
5．4．3 轴向拉压与振动弯曲加载方式对比
5．4．4 轴向拉压与扭转疲劳加载方式对比

第6章 断口形貌特征和裂纹萌生机制
6．1 疲劳断口的典型形貌
6．1．1 表面裂纹源
6．1．2 内部裂纹源
6．2 内部夹杂裂纹源的断口细节和萌生机制
6．2．1 钢中夹杂物及其影响
6．2．2 夹杂物附近的裂纹特征
6．2．3 微观裂纹萌生特征区域的形成机制
6．3 内部无夹杂裂纹源的断口细节和萌生机制
6．3．1 双相钢无夹杂裂纹源的断口细节
6．3．2 钛合金无夹杂裂纹源的断口细节

第7章 疲劳裂纹扩展分析与寿命预测
7．1 基于断裂力学的夹杂源裂纹扩展分析
7．1．1 断裂力学的重要概念
7．1．2 针对缺陷的村上模型及其应用
7．1．3 超高周疲劳寿命预测
7．2 基于塑性应变的疲劳寿命预测方法
7．2．1 基于寿命控制的疲劳唯象描述方法
7．2．2 超高周疲劳的寿命预测方法
7．2．3 纯铜在超高周疲劳范围的循环滑移累积
7．3 基于位错堆积和断裂能量的寿命预测模型
7．3．1 位错堆积模型
7．3．2 断裂能量模型
7．3．3 热耗散模型

第8章 展望
8．1 宏微观跨尺度超高周疲劳研究
8．1．1 目前研究方法的局限性
8．1．2 宏微观断裂力学方法
8．1．3 跨尺度研究的基本路径
8．2 复合材料的超高周疲劳研究
8．2．1 复合材料已成为重要的工程材料
8．2．2 复合材料超高周疲劳的研究现状及特点
8．2．3 复合材料超高周疲劳的主要研究内容
8．3 贴近工程应用的超高周疲劳研究
8．3．1 弹簧的超高周疲劳试验
8．3．2 焊接接头的超高周疲劳试验
8．3．3 复杂载荷条件下超高周疲劳寿命预测
参考文献

金属材料的动态行为与寿命预测：现代工程应用与前沿研究 内容简介 本书深入探讨了金属材料在复杂载荷条件下的力学响应、损伤演化及其使用寿命的预测方法。全书结构严谨，内容涵盖了从微观结构到宏观性能的多个层次，旨在为结构设计、材料选择与失效分析提供全面、深入的技术指导。 本书首先从材料本征特性与微观结构入手，系统阐述了金属材料的晶体结构、位错运动及其对宏观力学性能的影响。重点分析了冷加工、热处理、晶界工程等工艺参数如何调控材料的强度、韧性与疲劳抗力。材料的微观结构特征，如第二相粒子、晶粒尺寸分布和内部残余应力状态，被视为理解材料宏观性能的关键基础。 随后，书籍详细介绍了单轴、多轴以及随机载荷下的本构关系与本构模型。内容涵盖了线弹性、弹塑性、粘塑性等多种本构理论。特别强调了在不同应变幅值和应变率下的材料非线性行为，并对先进的晶塑性模型（Crystalline Plasticity Models）进行了深入的讲解，这些模型能够更准确地模拟材料在复杂应力状态下的变形机理。 本书的核心部分聚焦于断裂力学原理与裂纹扩展的物理机制。内容覆盖了线弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学（EPFM）的经典理论，如应力强度因子（$K$）、弹性能量释放率（$J$ 积分）和裂纹尖端张开位移（CTOD）。除了传统的线性和弹塑性裂纹扩展外，还详细分析了高周应变控制下的疲劳裂纹萌生与扩展行为，并引入了基于能量耗散率的损伤累积模型。对于韧性断裂，书中的章节深入讨论了孔隙形核、生长与汇合（Nucleation, Growth, and Coalescence, NGC）的微观机制，以及对高韧性材料断裂韧性的量化评估方法。 在疲劳寿命评估与预测方面，本书提供了多维度的分析框架。传统的基于应力（S-N曲线）和应变（E-N曲线）的方法被详细阐述，并结合了修正系数（如平均应力效应、表面处理效应）以提高预测的准确性。更进一步，本书探讨了基于断裂力学的疲劳寿命预测（Crack Growth Approach），特别是针对已存在缺陷的结构，如何通过周期性载荷下的裂纹扩展速率方程（如Paris-Erdogan方程的修正形式）来确定结构的安全使用寿命。对于随机载荷环境，则引入了损伤累积线性累加原理（Miner准则的局限性与改进）以及随机过程理论在疲劳寿命预测中的应用。 先进实验技术与表征是本书不可或缺的一部分。书中详细介绍了用于表征材料动态行为和断裂过程的现代测试方法，包括： 1. 先进的加载与环境控制技术：例如高频率动态疲劳试验系统、高温蠕变疲劳试验装置，以及用于模拟真实服役环境的腐蚀疲劳试验。 2. 实时损伤监测技术：声发射（AE）技术在裂纹萌生和扩展事件检测中的应用、数字图像相关（DIC）技术在应变场全场测量中的应用，以及原位（In-situ）电子显微镜观察技术。 3. 断口形貌分析：结合扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），对疲劳条纹、准静态断裂表面特征以及韧窝形态的精细分析。 最后，本书将理论与工程实践紧密结合，设立了结构完整性评估与寿命管理的专题章节。内容包括：结构剩余寿命评估（RRLA）、基于风险的检测（RBI）方法论，以及如何将材料性能数据转化为可靠的结构设计规范。重点分析了焊接结构、连接件以及高温部件（如涡轮叶片）在服役过程中的特殊失效模式和安全裕度确定。 全书内容深度适中，逻辑清晰，适合材料科学、机械工程、航空航天工程、土木工程等领域的本科高年级学生、研究生以及从事材料研发、结构设计与失效分析的工程师和研究人员作为专业参考书目。书中包含丰富的工程案例和最新的研究进展，强调理论的工程化应用和解决实际问题的能力培养。

评分☆☆☆☆☆

读完这本厚重的著作，我的感受是，它更像是一部关于“材料的韧性极限”的哲学思辨录，而非仅仅是技术手册。作者在介绍实验方法和数据处理时，那种严谨到近乎苛刻的态度，让人对任何简化假设都保持警惕。我特别欣赏他对于疲劳模型演进历史的梳理，从经典的S-N曲线到如今基于断裂力学和损伤累积理论的综合模型，每一步跨越都伴随着巨大的理论挑战。例如，书中对疲劳损伤演化过程中随机性和不确定性的处理，没有简单地用概率分布一笔带过，而是探讨了不同统计模型在预测极端寿命事件时的适用边界，这极大地拓宽了我对“可靠性”概念的理解。与其说这是一本教人如何计算疲劳寿命的书，不如说它是在引导读者思考：我们到底能多大程度上信任材料的“承诺”？那些关于多轴应力状态下疲劳损伤累积的描述，充满了对复杂现实的敬畏，展示了材料行为的内在复杂性和非线性特征。

评分☆☆☆☆☆

不得不提的是，书中对新出现的疲劳失效模式的关注，显示出作者与时俱进的研究视野。例如，在提及高频摩擦和高载荷组合导致的“接触疲劳”时，作者不仅仅将其视为一个单独的现象，而是试图将其纳入到广义的疲劳损伤累积框架内进行统一解释。这种跨学科的整合能力令人印象深刻。它不再将疲劳仅仅看作拉伸-压缩过程，而是拓宽到多物理场耦合的复杂问题。阅读过程中，我感觉自己正在跟随一位资深研究者，走访他多年的实验现场和数据分析过程，那些详尽的图表和原始数据展示，充满了第一手的、未经美化的真实世界复杂性。总而言之，它对于理解材料在极端高频次载荷下的“隐形衰老”过程，提供了极其系统和深入的理论支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，在我看来，是极其学术且注重细节的，充满了专业术语的精准运用，对读者的基础知识要求很高。它不是一本旨在快速解决当前设计问题的速成读物，而是一部旨在构建完整知识体系的基石。我尤其赞赏其在“应力集中与几何效应”章节的处理方式。作者没有采用常见的简化梁/板单元分析，而是引入了更高阶的场变量来描述局部应力奇异性，并通过有限元模拟结果来佐证理论模型的有效性。那些关于疲劳寿命预测中“尺度效应”的讨论，非常发人深省，揭示了实验室小样本测试数据在放大到实际结构尺寸时可能产生的巨大偏差。这本书迫使我们去思考，在疲劳分析中，我们究竟是在描述一个普遍规律，还是仅仅在优化一个特定几何和载荷组合下的经验解。

评分☆☆☆☆☆

对于那些习惯于直接套用公式的读者来说，这本书的阅读体验可能会有些挑战性，但如果你对材料的本征行为抱有强烈的好奇心，它绝对物超所值。我个人对其中关于先进制造技术（比如增材制造材料）的疲劳性能分析部分特别感兴趣。书中详细对比了传统锻造和3D打印材料在微观晶体结构上的根本差异，以及这些差异如何直接导致了疲劳裂纹启动能垒的不同。作者没有停留在表面现象的描述，而是深入到粉末熔池的冷却速率如何决定残余应力和孔隙率，进而影响高周疲劳响应的链条。这种从工艺到微结构，再到宏观性能的完整闭环分析，是很多同类书籍所欠缺的。它促使我重新审视那些看似成熟的材料，发现每一个制造环节都潜藏着导致灾难性失效的潜在风险点。

评分☆☆☆☆☆

这本《超高周疲劳与断裂》的论述，着实让人领略了材料科学研究的深度与广度。尤其在那些关于微观结构与宏观性能之间关联的探讨上，作者展现了惊人的洞察力。我印象最深的是他对裂纹萌生阶段的那些复杂应力状态的分析，不同于传统教科书的简化模型，这里深入到了晶界滑动、位错运动等层次，试图用更精细的物理图像去解释为什么在某些特定频率和载荷组合下，材料的寿命会急剧下降。读到那些关于高频振动下材料内部能量耗散机制的章节时，我感觉自己仿佛置身于一个精密仪器的内部，去观察那些肉眼不可见的损伤累积过程。作者没有回避材料在真实工况下环境因素（如腐蚀、温度梯度）对疲劳性能的耦合影响，这使得全书的结论更具工程实用性，而不是纯粹的理论推演。特别是关于非线性粘弹性响应如何影响疲劳寿命曲线的修正部分，我需要反复阅读才能完全消化其背后的数学推导和物理意义。整体来看，它提供了一个理解材料在极端服役条件下的全新视角，对于需要进行高可靠性设计的工程师来说，绝对是一份珍贵的参考。