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李群，欧卓成，陈宜亨 著

图书标签:

• 断裂力学
• 固体力学
• 材料力学
• 工程力学
• 结构力学
• 材料科学
• 机械工程
• 损伤力学
• 应力强度因子
• 线性弹性断裂力学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030522405

版次：1

商品编码：12166010

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：307

字数：340000

正文语种：中文

内容简介

　　《高等断裂力学》主要针对断裂力学中的高等理论进行介绍，全书分为两部分内容。第1～6章介绍断裂力学的历史背景、断裂力学的基本概念、数学弹性力学理论的基础知识、复势理论、Williams特征展开理论、柯西型积分和黎曼一希尔伯特边值问题、积分变换理论。第7～12章对界面断裂力学问题、复合材料断裂力学问题、复杂缺陷问题、压电材料断裂力学问题、材料构型力学基本理论、断裂参数的数值计算方法等进行专题介绍。全书除了对高等断裂力学知识的介绍之外，还加入了作者的创造性研究成果。
　　《高等断裂力学》适合研究生阶段的学习，可作为高等学校工科类研究生的教材，也可供从事断裂力学研究和应用的科技工作者及工程师使用和参考。

内页插图

目录

前言
第1章 绪论
1．1 断裂力学的起源
1．1．1 固体的破坏
1．1．2 低应力脆断
1．1．3 断裂力学的产生
1．2 断裂力学的研究进展
1．3 高等断裂力学的任务和方法
1．3．1 断裂力学的主要任务
1．3．2 求解断裂力学问题的理论方法

第2章 断裂力学基本概念
2．1 裂纹的类型
2．2 能量释放率
2．3 裂纹端部场和应力强度因子
2．3．1 裂纹端部应力场和位移场
2．3．2 裂尖应力奇异性与应力强度因子概念
2．3．3 常见裂纹的应力强度因子
2．4 弹塑性断裂与J积分
2．4．1 裂端塑性区的估计
2．4．2 J积分
2．5 裂尖张开位移
2．6 断裂韧度的试验测量
2．7 复合型断裂
2．7．1 最大环向应力
2．7．2 应变能密度因子
2．7．3 Jk积分
2．8 疲劳裂纹

第3章 数学弹性力学基础
3．1 弹性力学的基本理论
3．1．1 基本力学量
3．1．2 控制方程
3．1．3 基本方程的张量形式
3．1．4 平面问题的弹性基本方程
3．2 弹性力学基本量的复函数表示
3．2．1 复变函数论基本概念
3．2．2 应力、位移、应力主矢量的复函数表示
3．3 复势函数的确定程度
3．4 多连通域内复势函数的表达式
3．4．1 有限多连通域
3．4．2 无限大多连通域
3．5 复势函数的解析开拓
3．5．1 基本概念
3．5．2 半平面上复势函数的解析开拓
3．5．3 圆域中复势函数的解析开拓
3．6 保角变换与曲线坐标
3．6．1 保角变换
3．6．2 曲线坐标

第4章 Williams特征展开理论
4．1 Williams特征展开式
4．2 高阶奇异项与小范围屈服
4．3 Williams特征展开的性质
4．4 Buecknet-Rice权函数方法
4．5 环绕平面直线裂纹的路径无关积分
4．6 弹性T项及其权函数的求解方法
4．6．1 弹性T项的基本概念
4．6．2 弹性T项对裂尖屈服区的影响
4．6．3 用二阶权函数计算弹性T项
4．7 特征展开式中高阶项对，积分的作用

第5章 柯西型积分和黎曼一希尔伯特问题
5．1 柯西型积分的基本概念
5．2 黎曼-希尔伯特边值问题
5．2．1 按给定的跳跃确定分区全纯函数
5．2．2 第一类柯西积分方程
5．2．3 第二类柯西积分方程
5．2．4 齐次黎曼-希尔伯特问题
5．2．5 非齐次黎曼-希尔伯特问题
5．2．6 一个常用线积分的计算
5．3 无限大平面有限裂纹问题求解

第6章 积分变换方法
6．1 积分变换的基本概念
6．1．1 积分变换的定义
6．1．2 Fourier变换及其性质
6．1．3 Hankel变换
6．2 裂纹的混合边值问题
6．2．1 Ⅲ型裂纹问题
6．2．2 矩形边界的平面应变裂纹问题
6．3 无限大平面中的Griffith裂纹问题

第7章 界面断裂力学问题
7．1 界面裂纹解析解
7．1．1 界面裂纹的R-H问题解
7．1．2 裂尖变形场及其特征
7．2 界面裂纹的Comninou模型
7．2．1 断裂力学位错理论简介
7．2．2 Comninou模型问题解
7．3 界面裂纹端部应力渐近场
7．4 界面裂纹复势的特征展开
7．4．1 特征展开微分特性
7．4．2 Bueckner功共轭积分
7．4．3 特征应力场
7．4．4 界面裂纹特征展开的伪正交特性
7．4．5 路径无关积分
7．5 反平面剪切的弹性椭圆夹杂的界面裂纹问题

第8章 复合材料断裂力学问题
8．1 各向异性线弹性体的复势理论
8．1．1 各向异性线弹性体的本构关系
8．1．2 Stroh理论
8．1．3 Lekhnitskii理论
8．2 各向异性材料裂纹的基本解
8．3 特征展开与路径无关积分
8．3．1 复势的特征展开
8．3．2 特征展开的微分特性
8．3．3 特征展开的伪正交特性
8．3．4 J积分
8．3．5 一阶权函数方法

第9章 复杂缺陷问题
9．1 各向同性材料的多裂纹问题
9．1．1 基本解
9．1．2 多裂纹问题的伪力法
9．1．3 裂面受任意载荷作用的多裂纹问题
9．2 各向异性材料的多裂纹问题
9．3 纳米多夹杂干涉问题
9．3．1 纳米多孔的表面／界面方程
9．3．2 纳米夹杂弹性场势函数
9．3．3 纳米多孔弹性场

第10章 压电材料断裂力学问题
10．1 基本方程
10．2 裂纹电边界条件
10．3 压电材料裂纹解析解
10．4 双压电材料的界面裂纹
10．5 应力非自由裂纹模型
10．6 压电材料三维币形裂纹
10．7 压电材料中的守恒积分
10．7．1 Bueckner积分
10．7．2 含微缺陷压电材料中的Jk积分和M积分

第11章 材料构型力学基本理论
11．1 材料构型力学的基本概念
11．1．1 Jk积分及其构型应力
11．1．2 M积分及其构型应力
11．1．3 L积分及其构型应力
11．2 材料构型力学基本量的试验测量
11．3 铁电材料的构型力概念

第12章 断裂参数的数值计算方法
12．1 有限元的裂尖奇异单元
12．2 应力强度因子计算方法
12．2．1 权函数方法
12．2．2 交互积分方法
12．2．3 外推法计算应力强度因子
12．3 J积分计算方法
12．3．1 ANSYS路径操作计算J积分
12．3．2 等效积分区域法计算J积分
12．4 能量释放率计算方法
12．4．1 能量释放率的直接定义计算法
12．4．2 虚拟裂纹闭合法计算能量释放率
参考文献

前言/序言

　　断裂力学，作为固体力学的一个分支，是研究材料和工程结构中裂纹扩展规律的一门学科。其历史可追溯到Griffith在1921年的开创性工作，经过近百年的发展，其基本原理日臻成熟，研究成果已被广泛应用于工程结构与材料的失效评估中。
　　尽管在国内外很多高等学校已开设断裂力学这门课程，但作者在为高校研究生讲授高等断裂力学的过程中，发现缺少一本针对高等断裂力学知识深入浅出、理论详尽的专门教材。着眼于研究生未来科学工作的需要，基于作者多年来在西安交通大学讲授“高等断裂力学”的讲稿和讲义，对其进行补充、修改和整理，从而完成本书。希望能为高等断裂力学相关知识的传授尽微薄之力。
　　全书共12章。第1章介绍断裂力学产生的历史背景和发展现状。第2章简单阐述断裂力学的基本概念。第3章介绍数学弹性力学理论的基础知识。第4～6章则对断裂力学中用到的Williams特征展开理论、柯西型积分和黎曼一希尔伯特边值问题、积分变换方法等高等断裂理论知识进行介绍。第7～11章对界面断裂力学问题、复合材料断裂力学问题、复杂缺陷问题、压电材料断裂力学问题、材料构型力学基本理论等专题问题进行介绍。第12章介绍断裂参数的数值计算方法。
　　本书除了对高等断裂力学知识的介绍之外，还加入了作者的部分研究成果，以及左宏、王芳文、胡义锋、于宁宇等合作者的工作，在此表示感谢。
　　由于作者水平有限，书中难免存在疏漏之处，希望阅读本书的专家和同行批评指正。
　　作者
　　2016年9月于西安交通大学

好的，这是一本不涉及《高等断裂力学》内容的图书简介，旨在详细介绍一本可能存在的、关于材料科学或结构力学的其他主题的著作。 --- 图书名称：《先进材料的疲劳与损伤演化：从微观机制到宏观预测》 图书简介 本书聚焦于现代工程领域中至关重要的结构完整性问题，深入探讨了先进工程材料在复杂载荷条件下的疲劳行为、损伤累积过程及其最终的断裂机制。不同于传统的断裂力学方法，本书将视角扩展到材料的微观结构层面，结合先进的计算模拟技术和实验表征手段，构建起一套全面的、贯穿多尺度的损伤演化理论框架。 第一部分：材料微观结构与本征性能 本书开篇详述了现代高性能材料，如高熵合金、纳米晶体材料、先进复合材料以及功能梯度材料的微观结构特征。内容涵盖晶体缺陷（位错、晶界、空洞）的成因、分布及其对材料宏观力学性能的初始影响。 晶体缺陷的控制与调控： 详细介绍了先进制造技术（如增材制造、定向凝固）如何影响材料内部的缺陷密度和空间排布，以及这些缺陷如何成为疲劳萌生和扩展的初始源头。讨论了先进的电子显微学技术（TEM, STEM）在缺陷表征中的应用。 界面与基体相互作用： 对于复合材料和多相材料，本书着重分析了界面（如纤维/基体界面、晶粒边界）在载荷传递中的作用。探讨了界面弱粘结、脱粘、纤维拔出等机制如何主导材料的损伤起始。 本征疲劳行为： 阐述了不同材料体系（金属、陶瓷、聚合物）的本征疲劳响应，包括低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的本质区别，以及应变-寿命法（Coffin-Manson关系）和应力-寿命法（Basquin关系）的适用性与局限性。 第二部分：疲劳损伤的演化与模型构建 本部分是本书的核心，系统阐述了疲劳损伤从萌生到扩展的动态过程，并引入了多尺度损伤本构模型。 裂纹萌生机制的精细化研究： 深入分析了表面粗糙度、应力集中点、以及材料内部非金属夹杂物诱导的局部塑性区形成与滑移带聚集对裂纹萌生的影响。讨论了表面工程处理（如喷丸强化）对疲劳寿命的提升机理。 裂纹扩展速率的非线性动力学： 偏离传统的线性断裂参数描述，本书提出了考虑材料塑性、应变硬化与载荷历史效应的疲劳裂纹扩展模型。重点介绍了基于能量耗散率和J积分的修正模型，以更好地描述大裂纹扩展阶段的行为。 先进的损伤演化模型： 引入了基于内变量理论的连续介质损伤力学（CCDM）框架，用于描述材料内部微裂纹的形成、汇合与链接过程。详细推导了各向异性材料的损伤张量演化方程，特别关注了蠕变-疲劳交互作用下的时间依赖性损伤累积。 第三部分：实验表征与寿命评估 为了验证理论模型的准确性，本书详细介绍了用于研究疲劳损伤过程的先进实验技术和数据分析方法。 原位（In-situ）疲劳测试技术： 重点介绍了同步辐射X射线成像、高频超声波检测以及同步加速器断层扫描（CT）技术在实时监测疲劳裂纹扩展和内部损伤演化中的应用。这些技术使得研究人员能够捕获瞬态的损伤事件。 表面损伤的无损评估： 探讨了声发射（AE）技术、荧光渗透检测（PT）以及脉冲涡流（PEC）技术在结构服役状态下对早期疲劳缺陷的定位与定量评估方法。 寿命预测与概率方法： 鉴于材料性能的随机性，本书引入了可靠性工程的观点。详细介绍了Weibull统计模型、极值理论在预测极端疲劳寿命场景中的应用，以及蒙特卡洛模拟在评估结构剩余寿命不确定性方面的作用。 第四部分：特定载荷条件下的复杂损伤行为 本书最后探讨了在实际工程应用中不可避免的复杂载荷情景。 多轴疲劳与应力状态耦合： 针对旋转弯曲、扭转组合加载等复杂应力状态，提出了应力强度因子或应变参数的组合准则（如 SWT 参数、Fatigue Spectrum Plane 分析），并讨论了剪切应变在裂纹扩展中的主导作用。 冲击与高频载荷响应： 分析了材料在超快速载荷（如弹丸撞击、爆炸载荷下的材料响应）中的动态力学行为。引入了粘塑性模型和惯性效应，用以描述材料在极高应变率下的损伤特性。 服役环境对疲劳的影响： 深入研究了腐蚀疲劳（Corrosion Fatigue）和高温疲劳（Thermal Fatigue）的耦合机制。阐述了电化学过程、氧化物形成与机械应力循环相互作用如何加速裂纹的萌生与扩展。 目标读者 本书面向材料科学、机械工程、航空航天、土木工程及能源装备领域的博士研究生、研究人员，以及需要深入理解先进材料结构完整性与失效机理的工程师和技术专家。它提供了一个跨越微观机制到宏观工程应用的、严谨而全面的理论和实践指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象是它的开放性和前瞻性。作者在阐述断裂力学基本原理的同时，并没有止步于此，而是积极地引导读者思考断裂力学在解决未来工程挑战中的作用。书中探讨了诸如生物材料的断裂性能、复合材料的断裂失效以及智能材料在承受载荷时的响应机制等前沿课题。我尤其对关于“损伤力学”的介绍印象深刻，作者将宏观的断裂现象与材料内部微观的损伤积累联系起来，构建了一个更为全面的失效模型。这让我明白，断裂并非只是一个简单的物理过程，而是涉及到材料内部复杂的损伤演化。书中还对数值模拟技术在断裂力学研究中的应用进行了介绍，例如有限元方法如何被用来模拟复杂的断裂行为，这让我对未来的研究方法有了更清晰的认识，也激发了我深入探索相关领域的热情。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，当我翻开《高等断裂力学》时，心里还是有点打鼓的，毕竟“高等”二字就意味着挑战。然而，这本书的编排结构却给了我意想不到的惊喜。它并没有一开始就铺陈复杂的数学推导，而是循序渐进，从宏观的力学行为过渡到微观的断裂机制。作者巧妙地将概率论、统计学等辅助性学科的知识点融入其中，使得原本可能枯燥的数学证明变得更加易于理解。我特别欣赏书中关于“疲劳断裂”的章节，作者详细介绍了裂纹萌生、扩展到最终断裂的整个过程，并用大量实际数据和曲线图展示了影响疲劳寿命的关键因素。这让我明白，材料的损伤并非一蹴而就，而是经过一个漫长而复杂的过程。书中还探讨了一些前沿的断裂研究方向，比如纳米材料的断裂行为，以及在极端环境下材料的失效模式，这让我对断裂力学的未来发展充满了好奇和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格实在让我耳目一新，不同于我之前接触过的很多专业书籍那种干巴巴的理论堆砌，它更像是一位经验丰富的工程师在给我讲授他的心得体会。作者在讲解每一个复杂的概念时，都非常注重理论与实际的结合。他会深入剖析几个经典的断裂案例，比如航空发动机叶片在高温高压下的失效，或是石油管道在寒冷环境下发生的脆性断裂，然后详细分析这些失效的根源，以及断裂力学是如何帮助我们预测和预防这些灾难的。我尤其喜欢书中关于“断裂韧性”的阐述，作者用大量的图示和数据，清晰地展示了不同材料在承受载荷时，其抵抗裂纹扩展的能力是如何受到结构设计和材料性能的影响的。读到这里，我仿佛亲身经历了无数次的实验和分析，对材料在实际应用中的可靠性有了更深刻的理解。这本书让我觉得，学习断裂力学不再仅仅是记忆公式，而是掌握了一门能够解决实际工程问题的强大工具。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《高等断裂力学》的过程中，我最大的感受就是其严谨性和深刻性。作者在每一个论证中都力求做到逻辑严密，层层递进，不放过任何一个可能引起歧义的细节。他不仅介绍了断裂力学的经典理论，比如 Griffith 准则和 Irwin 修正，还对这些理论的局限性和适用范围进行了深入的探讨。书中关于“断裂过程分析”的章节，让我对裂纹扩展的动力学过程有了全新的认识。作者通过详细的数学模型，揭示了能量释放率和应力强度因子在驱动裂纹前进中的作用，这让我感觉自己仿佛置身于一个微观的断裂世界，亲眼目睹着裂纹如何一步步撕裂材料。而且，书中还对一些复杂的断裂场景，例如三维裂纹扩展以及界面断裂等进行了深入的分析，这对于我理解更复杂工程结构的安全评估非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本《高等断裂力学》真是让我大开眼界！在我最初的认知里，断裂力学似乎是一个相当晦涩的领域，充斥着各种复杂的公式和抽象的概念。但这本书从一开始就以一种引人入胜的方式，将我带入了一个充满挑战和智慧的世界。它并没有一开始就抛出大量高深的理论，而是从一些我们日常生活中可能遇到，但从未深入思考的现象入手，比如一块玻璃杯摔碎的声音，或是桥梁突然断裂的恐怖新闻，这些看似寻常的例子，在作者的笔下被赋予了深刻的力学意义。作者用非常生动形象的比喻，将应力集中、裂纹扩展等核心概念解释得淋漓尽致，让我在轻松愉快的阅读过程中，逐渐掌握了断裂力学的基本原理。而且，书中穿插的许多历史故事，讲述了断裂力学发展过程中那些伟大的先驱们是如何一步步攻克难关的，这不仅增加了阅读的趣味性，更让我对这个学科充满了敬意。它让我明白，断裂力学并非高不可攀，而是与我们的生活息息相关，并且充满了科学的魅力。