《材料失效理论》针对各向同性均质材料,建立了一个完整和全面的失效理论。该理论适用于从韧性极好的金属到非常脆的玻璃和矿物的所有材料类型,只需两个失效性能参数就足以预测各种应力状态下的常见失效条件。在此基础上,探讨了失效的许多其他方面,如各向异性纤维复合材料的失效、累积损伤、蠕变和疲劳,以及微观尺度和纳米尺度的失效方法。
对于材料失效的技术与学术研究几乎可以追溯到经典力学与变形体力学的起源。在随后几十年甚至几百年的时间跨度中,人们想让失效表征和失效准则领域井然有序的努力一直没有停止过。尽管研究工作一直很活跃,但是很长一段时间内都进展缓慢。
就研究的难度而言,固体(材料)的失效分析可以和流体中的湍流相提并论,两者都受到非线性物理效应的控制。近年来,研究人员才将构建适用于均质材料的完整的三维失效理论所需的元素结合起来,建立了一些有意义的模型。本书介绍了针对材料科学与材料工程所建立的通用失效理论的推导过程与详细验证。
第1章概述了材料失效问题,并为后面的内容设定了方向。本书内容覆盖范围很广,从一些历史上最伟大的科学家的研究开始,到最新的研究进展,比如各向异性纤维复合材料的失效以及微米和纳米尺度的失效分析。本书涵盖了许多和材料失效学科相关的领域。虽然本书覆盖面很广,但是没有忽视质量和严谨性。
材料合成和应用领域存在许多机会与挑战,但很少有比理解材料失效更重要和更迫切的了。
第1章 失效及其研究方法概述
1.1 材料的失效问题
1.2 研究方向及范围
1.3 使用指南
参考文献
第2章 材料失效的历史、研究现状及需求
2.1 历史回顾
2.2 研究条件及需求
参考文献
第3章 各向同性材料的失效基础理论
3.1 失效表征
3.2 应力-应变
3.3 米塞斯失效准则和特雷斯卡失效准则
3.4 德鲁克-普拉格失效准则
3.5 莫尔-库仑失效准则
3.6 最关键的问题
参考文献
第4章 各向同性材料的失效理论
4.1 理论及测试问题
4.2 性能或参数
4.3 形成原理
4.4 失效本构方程,第一部分:多项式不变量准则
4.5 失效本构方程,第二部分:断裂准则
4.6 塑性和脆性极限
4.7 设置问题集的目的
4.8 待研究的问题
参考文献
第5章 各向同性材料的失效行为
5.1 二维失效行为
5.2 主应力空间的失效
5.3 塑性-脆性失效
5.4 T和C与S和D的对比
5.5 待研究的问题
参考文献
第6章 实验与理论评估
6.1 评估问题
6.2 理论评估
6.3 实验评估
6.4 各向同性的结论
6.5 待研究的问题
参考文献
第7章 失效理论的应用
7.1 极韧性聚合物
7.2 脆性聚合物
7.3 玻璃
7.4 陶瓷
7.5 矿物材料
7.6 地质材料
7.7 待研究的问题
参考文献
第8章 各向同性材料的塑性-脆性转变
8.1 引言
8.2 塑性表征的常见困难
8.3 塑性-脆性转变
8.4 衡量塑性水平的失效数
8.5 待研究的问题
参考文献
第9章 屈服应力及失效应力(强度)的定义
9.1 屈服应力与强度过去和当前的定义
9.2 屈服应力的合理定义
……
第10章 断裂力学
第11章 各向异性单向纤维复合材料的失效
第12章 各向异性纤维复合材料层合板的失效
第13章 微观力学失效分析
第14章 纳米力学失效分析
第15章 损伤、累积损伤、蠕变及疲劳失效
第16章 失效及寿命预测的概率论方法