机械工程材料测试手册 力学卷PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

机械工程材料测试手册 力学卷PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章概论3

4.1.2肖维奈（Chauvenet）准则 （83

第1篇总论3

第2章发展历史及展望4

第3章力学性能试验方法5

第5章应用力学性能判据的几个问题8

第4章材料力学性能与结构强度的关系8

参考文献11

1.2单向应力状态的分析15

第2篇材料力学性能试验基础15

第1章概论15

1概述15

1.1应力状态15

1.1.1一点的应力状态15

1.1.2应力状态的分类15

1.3.2图解法——莫尔圆法16

1.3二向应力状态的分析16

1.3.1解析法16

1.4.1解析法17

1.3.3工程实例17

1.4三向应力状态的分析17

1.4.2图解法20

1.6应力张量的分解及应力偏量21

1.5平衡微分方程21

2.1.2应变与位移的关系22

2应变分析22

2.1应变状态22

2.1.1一点的应变状态22

2.3应变张量及其分解23

2.2主应变23

2.5应变莫尔圆24

2.4协调方程24

3.1广义胡克定律25

3弹性力学中的广义胡克定律和基本方程25

3.2按位移求解弹性力学问题26

3.3按应力求解弹性力学问题28

3.4平面问题和应力函数29

4.1.2塑性变形的机理30

4 弹性力学的基本方程30

4.1塑性变形和塑性力学30

4.1.1塑性变形的定义和特点30

4.1.4材料单向拉伸时的应力－应变关系31

4.1.3塑性力学问题的特点31

4.2金属的形变强化32

4.3.2密赛斯（Mises）条件33

4.3屈服条件33

4.3.1屈雷斯卡（Tresca）条件33

4.4.1增量理论（流动理论）34

4.4塑性力学的基本方程34

5.1.1按断裂性质（性态）分类35

4.4.2全量理论（形变理论）35

5金属的断裂和强度理论35

5.1断裂的分类35

5.1.4按断裂机理分类36

5.1.2按裂纹扩展路径分类36

5.1.3按断裂面的取向分类36

5.2断口的宏观特征37

5.2.1静拉伸断口的宏观形貌38

5.2.2高周疲劳断口的宏观形貌39

5.3.1理论断裂强度40

5.2.3冲击试样断口的宏观形态40

5.3断裂强度40

5.4强度理论41

5.3.2缺口强度理论41

5.4.2能量强度理论42

5.4.1三个古典强度理论的主要内容42

5.4.5联合强度理论43

5.4.3四个强度理论的比较43

5.4.4莫尔强度理论43

1.3.2样坯切取的规则45

第2章力学性能试验的试样制备45

1概述45

1.1材料的力学性能和力学性能试验45

1.2力学性能试验的试样类型45

1.3样坯切取的原则和规则45

1.3.1样坯切取的原则45

1.4.2棒材的取样46

1.4取样方法46

1.4.1型材的取样46

1.4.3管材的取样47

1.4.5焊接接头的取样48

1.4.4钢板的取样48

1.4.7铸钢的取样52

1.4.6灰铸铁的取样52

1.4.8球墨铸铁的取样53

2.1.2对试样加工的要求54

2试样的加工54

2.1冲击试样54

2.1.1夏比冲击试验所采用的试样类型54

2.2.2疲劳试样的加工方法55

2.2 疲劳试样55

2.2.1制备疲劳试样的要求55

2.3.1蠕变试样的制备56

2.3 蠕变试样、持久强度试样和松弛试样56

2.3.2持久强度试样的制备57

2.3.3拉伸应力松弛试样的制备58

1.2.2概率运算的基本法则59

第3章试验数据的处理和误差分析59

1概述59

1.1随机事件59

1.2概率的定义及基本运算法则59

1.2.1概率的定义59

1.4.1正态分布60

1.3 随机变量及其概率分布60

1.3.1随机变量60

1.3.2概率分布60

1.4几种重要的概率分布60

1.4.3对数正态分布62

1.4.2威布尔分布62

2.1数理统计的内容和定义66

2 数理统计的基本概念和方法66

2.2.1点估计67

2.2参数估计67

2.2.2区间估计68

2.3.1基本概念71

2.3假设检验71

2.3.2几种检验方法的应用72

2.4.2一元线性回归74

2.4回归分析74

2.4.1基本概念74

3.1.3误差的分类77

3 误差的分类和处理77

3.1误差的定义和分类77

3.1.1误差的定义77

3.1.2真值和平均值77

3.2.2误差的表示方法78

3.2 直接测定量的误差表示法78

3.2.1误差的分布规律78

3.2.3误差理论的应用实例79

3.3.1误差传递公式80

3.3间接测量中误差的传递80

3.3.2误差传递中标准误差的计算公式81

4.1.1拉依达准则82

4 力学性能试验数据处理举例82

4.1可疑观测值的取舍82

4.1.4t检验准则83

4.1.3格拉布斯（Grubbs）准则83

4.1.5狄克逊（Dixon）准则84

4.2.1符号检验法85

4.2对比试验结果的统计处理85

4.2.2秩和检验法87

4.2.4成对对比试验88

4.2.3成组对比试验88

4.3.1估计母体中值所需的最少试样数89

4.3考虑置信度时最少试样个数的确定89

4.2.5对比两组试验结果分散性大小的F检验89

4.3.2估计母体的百分位值所需的最小试样数91

4.4单侧容限系数的确定92

参考文献93

3力学性能测试的自动化97

2力学性能试验的标准化97

第3篇金属常规力学性能试验97

第1章概论97

1概述97

1概述99

第2章金属拉伸试验99

4力学性能测试的发展99

4-5存活率估计量p=(1-i/n+1)×100

2.2.1拉伸图100

2拉力作用下的材料行为100

2.1拉伸试验的力学分析100

2.2拉伸图及工程应力－应变图100

2.2.2工程应力－应变图101

3.1拉伸试样的形状和尺寸102

2.2.3真实应力－应变曲线102

3拉伸试样102

3.2试样尺寸及加工要求103

4.2.1弹性模量的测定104

4金属拉伸弹性阶段的性能104

4.1单向拉伸应力状态下的胡克定律104

4.2弹性模量及泊松比的测定方法104

4.2.2泊松比的测定105

5.2.1指针法106

5屈服点106

5.1屈服现象及屈服点106

5.2屈服点、上屈服点及下屈服点的测定106

6.2规定非比例伸长应力的测定107

5.2.2图示法107

5.3屈服点伸长率的测定107

6规定伸长应力的测定107

6.1规定伸长应力使用的术语和含义107

6.2.2滞后环法108

6.2.1用图解法测定规定非比例伸长应力σp108

6.2.4逐级施力法109

6.2.3逐步逼近法109

6.3.1规定总伸长应力的测定方法110

6.3规定总伸长应力的测定110

6.4.2测定规定残余伸长应力σr0.2实例111

6.3.2关于测定规定总伸长应力应用的几点说明111

6.4规定残余伸长应力σr的测定111

6.4.1规定残余伸长应力σr的测定方法111

6.6测定σp、σt、σt及σs时的拉伸速度112

6.4.3规定残余伸长应力的验证实验112

6.4.4规定残余伸长应力σr应用的说明112

6.5σp，σt及σr之间的关系112

7.3最大力下的总伸长率和非比例伸长率及其测定113

7抗拉强度及真实断裂强度113

7.1抗拉强度及其测定113

7.2真实断裂强度113

8拉伸塑性指标及其测定114

7.4颈缩114

8.1.2断面收缩率及其测定115

8.1塑性指标及其测定115

8.1.1断后伸长率及其测定115

8.3钢的伸长率换算116

8.2条件应变与真应变116

8.2.1均匀变形阶段的条件应变与真应变之间关系116

8.2.2真实相对伸长及真实断面收缩率116

9.1硬化指数n值的测定119

9形变硬化指数119

10拉伸试样的宏观断口形态121

9.2形变硬化指数的工程意义121

11.1电子万能试验机的结构原理122

11拉伸试验机及引伸计122

11.3引伸计的结构原理及选用123

11.2对试验机的技术要求123

12.3断面收缩率测量系统误差的估计124

12拉伸试验测量误差的估计124

12.1关于强度性能测量误差的估计124

12.2断后伸长率的测量误差估计124

13.2数字修约的规则125

13关于测得性能数值修约的几个问题125

13.1进行修约的原因125

13.6.1实验结果无效126

13.3有效数字位数的保留126

13.4关于极限数值可否修约126

13.5测定性能数值的修约126

13.6实验结果的处理126

13.6.2数据处理127

1概述128

第3章硬度试验128

2布氏硬度129

2.2压痕相似原理的应用130

2.1试验原理130

2.3试样131

2.5操作要点132

2.4试验设备132

2.4.1布氏硬度计132

2.4.2布氏硬度压痕测量装置132

2.6试验结果及处理133

2.7影响试验结果的主要因素135

3.1试验原理136

3洛氏硬度136

3.3试验设备137

3.2试样137

3.4操作要点138

3.5试验结果及处理141

3.6表面洛氏硬度试验142

3.7影响试验结果的主要因素143

4维氏硬度144

4.2试样145

4.1试验原理145

4.3试验设备146

4.4操作要点147

4.5试验结果及处理149

4.6影响试验结果的主要因素150

5.2试样152

5肖氏硬度152

5.1试验原理152

5.6影响试验结果的主要因素153

5.3试检设备153

5.4操作要点153

5.5试验结果及处理153

6.2试样154

6 里氏硬度154

6.1试验原理154

6.4操作要点155

6.3试验设备155

6.3.1冲击装置155

6.3.2示装置155

6.3.3示值误差和重复性155

6.5试验结果及处理156

1概述157

6.6影响试验结果的主要因素157

7各种硬度及硬度与强度之间的换算157

第4章冲击试验157

2.2冲击试样158

2金属冲击试验方法158

2.1金属冲击试验原理158

3冲击功的分解159

2.3试验操作要点159

4.2评定材料在不同温度下的脆性转化趋势160

4冲击试验的应用160

4.1评定原材料的冶金质量及热加工后的产品质量160

5.2控制与操作161

4.3确定应变时效敏感性161

4.4缺口敏感性指标161

5低温冲击试验161

5.1低温冲击试验设备及仪器161

6.2韧脆转变温度的测定162

6金属韧脆转变温度tk及低温系列冲击试验162

6.1冷脆及韧脆转变温度tk162

8高温冲击试验164

7冲击试验的影响因素164

9.2多次冲击试验方法165

8.1高温冲击试验机165

8.2高温冲击韧性的测定165

9多次冲击试验165

9.1多次冲击试验机构造165

1概述166

第5章扭转试验166

3.1切变模量G167

2扭转试样尺寸和测量167

3扭转试验167

3.3规定非比例扭转应力τp169

3.2扭转屈服点的测定169

3.5最大非比例切应变的测定171

3.4抗扭强度τb171

4.2试验机的操作要点172

3.6测出扭转性能数值的修约172

4扭转试验机172

4.1对试验设备的要求172

1压缩试验173

5扭转试样的断口分析173

第6章压缩、弯曲及剪切试验173

1.2试验装置174

1.1试样174

1.3压缩性能指标的测定175

1.4压缩试样的破坏形式176

1.3.1板状试样实际压缩力176

1.3.2规定非比例压缩应力176

1.3.3压缩屈服点176

1.3.4抗压强度176

1.3.5压缩弹性模量176

2.1弯曲试验原理177

2金属弯曲试验177

2.3试验设备179

2.2试样179

2.4.1规定非比例弯曲应力180

2.4弯曲力学性能的测定180

2.4.5弯曲弹性模量的测定181

2.4.2规定残余弯曲应力181

2.4.3抗弯强度的测定181

2.4.4断裂挠度的测定181

2.5缺口静弯试验182

3.2双剪试验183

3剪切试验183

3.1单剪试验183

参考文献184

3.3冲孔式剪切试验184

3-1由标距长度5.65 ？换算成不同定标距的换算因子β186

附表常用数值表186

3-2由比例标距4？换算成不同定标距的换算因子γ187

3-3金属布氏硬度值189

3-4金属维氏硬度数值表210

3-5金属小负荷维氏硬度数值表（HV0.2～＜HV5）240

3-6金属显微维氏硬度数值表273

3-7碳钢、低合金钢和铸钢（E≈*210000N·mm-2）D型冲击装置里氏硬度换算表304

3-8铸铁D型冲击装置里氏硬度换算表308

3-9铸铝合金（E=65～85kN·mm-2）D型冲击装置里氏硬度换算表309

3-10铜锌合金（E=85～130kN·mm-2）D型冲击装置里氏硬度换算表310

3-11铜铝合金及铜锡合金（E=94～130kN·mm-2）D型冲击装置里氏硬度换算表311

3-12纯铜及低铜合金（E=110～135kN·mm-2）D型冲击装置里氏硬度换算表312

3-13低碳钢、低合金钢及铸钢（E≈210kN·mm-2）G型冲击装置里氏硬度换算表313

3-14灰口铸铁（GG）及球墨铸铁（GGG）（E=170～180kN·mm-2）G型冲击装置里氏硬度换算表315

3-15低碳钢、低合金钢及铸钢（E≈210kN·mm-2）C型冲击装置里氏硬度换算表316

3-16碳钢及合金钢硬度与强度换算表319

3-17低碳钢硬度与强度换算表323

3-18铜合金硬度与强度换算值表［适用于黄铜（H62、HPb59-1等）和铍青铜］325

3-19首列为布氏硬度HB（F=10D2）的铝合金硬度与强度换算值表340

3-20首列为布氏硬度HB（F=30D2）的铝合金硬度与强度换算值表344

3-21首列为维氏硬度HV的铝合金硬度与强度换算值表346

3-22首列为洛氏硬度HRB的铝合金硬度与强度换算值表350

2疲劳发展简史357

第4篇金属疲劳试验357

第1章概论357

1疲劳和疲劳试验的重要性357

3.1疲劳裂纹萌生358

3金属疲劳破坏机制358

3.2疲劳裂纹扩展359

4.2S-N曲线360

3.3失稳断裂360

4疲劳图360

4.1应力循环360

4.3频率曲线和概率密度函数361

4.5.2 Haigh图362

4.4p-S-N曲线362

4.5疲劳极限线图362

4.5.1Smith图362

4.7循环σ-ε曲线363

4.6等寿命图363

5.1疲劳试验分类364

4.8应变－寿命曲线364

5疲劳试验与疲劳试验机分类364

5.2疲劳试验机分类365

1概述366

第2章疲劳试样366

2.2.2矩形试样367

2试样设计367

2.1对疲劳试样的一般要求367

2.2试样尺寸367

2.2.1圆试样367

3.1.2外国标准368

2.2.3缺口试样368

2.2.4模拟试样368

2.2.5全尺寸试样368

3试样标准368

3.1轴向疲劳试样368

3.1.1中国国标368

3.2.1中国国标372

3.2旋转弯曲疲劳试样372

3.2.2外国标准373

3.4扭转疲劳试样374

3.3平面弯曲疲劳试样374

4.1试样制备的一般要求375

3.5低周疲劳试样375

3.5.1中国国标375

3.5.2外国标准375

4试样制备375

1.1高周疲劳试验的特点376

4.2中国国标推荐的试样加工工艺376

4.2.1车削376

4.2.2铣削376

4.2.3磨削376

4.2.4表面抛光376

4.2.5缺口试样的加工376

第3章高周疲劳试验方法及设备376

1概述376

1.5试验结果的表达377

1.2试验机377

1.3试样377

1.4试验程序377

2.2.1对轴向疲劳试验机的一般要求378

1.6统计方法的应用378

1.7试验报告378

2轴向疲劳试验378

2.1试验特点378

2.2试验机378

2.3.2同心度标定379

2.2.2电磁式万能疲劳试验机379

2.2.3液压式万能疲劳试验机379

2.3轴向疲劳试验机的标定379

2.3.1静载荷标定379

2.3.3动态标定381

3.1试验原理382

2.4试样382

2.5试验程序382

2.6试验精度382

3 旋转弯曲疲劳试验382

3.2.2纯弯式旋转弯曲疲劳试验机383

3.2试验机383

3.2.1对旋转弯曲疲劳试验机的一般要求383

3.3试样384

3.2.3悬臂式旋转弯曲疲劳试验机384

4.1试验原理385

3.4试验程序385

3.5试验精度385

4平面弯曲疲劳试验385

4.3试样386

4.2试验机与夹具386

5.2试验机与夹具387

4.4试验程序387

4.5试验精度387

5 扭转疲劳试验387

5.1试验原理387

5.5试验精度388

5.3试样388

5.4试验程序388

6.4弯－扭复合疲劳试验389

6多轴应力疲劳试验389

6.1双轴拉伸疲劳试验389

6.2拉－扭疲劳试验389

6.3拉伸－内压复合疲劳试验389

7.1.2验证性疲劳试验390

6.5三轴应力疲劳试验390

7缩短试验时间390

7.1试验基数的选择390

7.1.1测定疲劳极限390

1概述391

7.1.3对比疲劳试验391

7.2试验频率的选择391

7.3同时试验几个试样391

第4章高周疲劳性能测定391

2.1常规试验方法392

2疲劳极限和S-N曲线的测定方法392

2.2升降法394

2.3.1泊洛特法395

2.3快速试验法395

2.3.2罗卡提法396

3.2.1按对数正态分布估计安全寿命397

3 p-S-N曲线的测定397

3.1可疑观察值的取舍397

3.2安全寿命的测定397

3.2.2按威布尔分布估计安全寿命399

4.1成组对比试验401

3.3 p-S-N曲线的绘制401

4对比疲劳试验401

4.2成对对比试验403

1概述404

4.3显著度的选取404

第5章低周疲劳试验404

2低周疲劳试验设备405

3试验方法406

4.1测定方法408

4循环应力－应变曲线测定408

4.2数据采集、处理和结果表达式409

5应变－寿命曲线测定410

1.2.1材料的疲劳强度411

第6章随机疲劳试验411

1概述411

1.1等幅疲劳与随机疲劳411

1.2材料与构件的随机疲劳强度411

1.3随机疲劳试验与疲劳寿命估算框图412

1.2.2构件的疲劳强度412

1.2.3随机疲劳的累积损伤条件——有限寿命设计概念412

2.1载荷谱与疲劳载荷谱414

2疲劳载荷谱414

2.2疲劳载荷谱的编制415

2.4试验载荷谱与强化载荷谱416

2.38级载荷谱及多工况合成谱416

4.2试验载荷谱的程序块化417

3载荷－时间历程重现疲劳试验417

3.1应力仿真模拟疲劳试验417

3.2载荷仿真模拟疲劳试验417

4载荷谱程序块模拟疲劳试验417

4.1试验谱的局部强化417

5.1随机过程的时域环境模拟418

4.3程序块疲劳试验的结果寿命418

5功率谱法随机环境模拟疲劳试验418

5.2.2模拟时域历程的损伤等效性419

5.2时域环境随机过程模拟原理及方法419

5.2.1时域环境模拟的数学方法419

5.4.1谱仿真试验的原理框图420

5.3随机疲劳环境模拟的装置420

5.4谱仿真随机疲劳试验方法420

6.1随机载荷对材料疲劳寿命的影响422

5.4.2谱仿真试验方法的流程422

6随机载荷下的材料S-N曲线疲劳试验422

6.2随机载荷加载的材料疲劳试验方法423

2高温疲劳试验424

第7章环境介质中的疲劳试验424

1概述424

3低温疲劳试验425

4.1热疲劳的应力－应变曲线426

4热疲劳426

4.2试验方法427

5腐蚀疲劳428

6.1试验方法429

6接触疲劳429

6.2数据处理430

2.1化学成分和夹杂物的影响432

第8章影响材料疲劳抗力的因素432

1概述432

2内部因素影响432

2.2热处理和显微组织的影响433

3缺口效应434

2.3晶粒度和方向性的影响434

3.3.2敏感度法435

3.1疲劳缺口系数的定义和影响因素435

3.2疲劳缺口系数试验435

3.3常用的疲劳缺口系数确定方法435

3.3.1图表法435

4.1引起尺寸效应的原因436

3.3.3应力梯度法436

4尺寸效应436

5.1.1影响机理438

4.2尺寸系数试验曲线438

5表面状况影响438

5.1表面终加工方法438

5.1.3表面加工系数线图439

5.1.2切削用量的影响439

5.2.1表面强化对疲劳强度的影响440

5.1.4表面加工对疲劳缺口系数的影响440

5.2表面强化440

5.2.2表面淬火441

5.2.3表面化学热处理442

5.2.4表面冷作443

6.2拉伸平均应力影响444

6平均应力影响444

6.1平均应力对疲劳强度影响的测定方法444

7.1加载频率影响445

6.3压缩平均应力影响445

6.4扭转平均应力影响445

7其他因素影响445

7.3中间停歇影响446

7.2应力波形影响446

参考文献447

4-4最少观测值个数(p=99.9％,γ=90％,δmax=5％)448

附表常用数值表448

4-1最少观测值个数(p=50％,γ=95％,δmax=5％)448

4-2最少观测值个数(p=50％,γ=90％,δmax=5％)448

4-3最少观测值个数(p=99.9％,γ=95％,δmax=5％)448

4-6up和p数值表449

4-8x2分布数值表451

4-7相关系数检验表451

4-9 t分布数值表452

4-11F分布数值表之一（α=20％）453

4-10标准差修正系数β值453

4-12F分布数值表之二（α=10％）454

4-13F分布数值表之三（α=5％）455

4-14F分布数值表之四（α=2％）456

4-15F分布数值表之五（α=1％）457

4-17г函数表458

4-16子样大小与［？］关系表458

4-18点接触的系数459

4-19最大似然估计斜率参数修偏系数表461

4-20最佳线性不变估计系数464

1.1裂纹的定义和三种受力模型471

1线弹性断裂力学471

第5篇金属材料断裂韧性试验471

第1章概论471

1.2.3应力强度因子K1472

1.2.2平面应力和平面应变472

1.2裂纹尖端的应力场和应力强度因子KI472

1.2.1裂纹尖端的应力场472

1.3裂纹尖端的塑性区473

1.4.2KI的小范围屈服修正474

1.4.1应力松弛对塑性区的影响474

1.4KI的小范围屈服修正474

1.5.3KI=KIC的应用范围475

1.5.2KI和GI的关系475

1.5线弹性断裂力学判据KI=KIC475

1.5.1KI和KIC的物理含义475

2.1裂纹尖端张开位移CTOD的模型理论476

2弹塑性断裂力学的CTOD理论476

2.2裂纹尖端张开位移CTOD的经验理论477

3.1J积分的定义478

3弹塑性断裂力学J积分理论478

3.3J积分的计算479

3.2J积分的性质479

1.1断裂韧性的实验现象481

1静载试验机、高频疲劳试验机、载荷传感器和位移传感器481

第2章断裂韧性的试验设备481

1.2.1对试验机的要求482

1.2静载试验机482

1.3.1结构简介483

1.3高频疲劳试验机483

1.2.2三点弯曲支座的设计483

1.2.3紧凑拉伸夹具的设计483

1.4.1构造与原理484

1.4载荷传感器484

1.3.2操作方法484

1.5.1双悬臂夹式引伸计的设计和制作485

1.5位移传感器485

1.4.2主要技术指标485

1.5.2引伸计的标定486

2.1动态应变仪487

2 动态应变仪、X-Y记录仪、电位测量仪和声发射仪487

2.2.1构造和工作原理488

2.2X-Y记录仪488

2.1.1基本原理488

2.1.2电桥电路488

2.3.1直流电位测量仪489

2.3电位测量仪489

2.2.2操作及注意事项489

2.3.2交流电位测量仪490

2.4声发射仪491

2.4.2试验方法492

2.4.1构造与工作原理492

1.3.1三点弯曲试样的KI表达式493

1.3常用试样的型式及KI表达式493

第3章平面应变断裂韧性KIC的测试493

1概述493

1.1平面应变断裂韧性KIC的定义493

1.2保证平面应变状态所需的试样尺寸要求493

1.3.3C形拉伸试样的KI表达式494

1.3.2标准紧凑拉伸试样的KI表达式494

2.1取样的方向和部位495

2试样的制备495

1.3.4圆形紧凑拉伸试样的KI表达式495

2.2试样尺寸的确定496

2.3试样的加工497

2.4预制疲劳裂纹498

3.2相对裂纹扩展量△α/α与相对裂纹张开位移△V/V的关系499

3.1试验记录及F-V曲线的形式499

3 试验方法499

3.4KIC的计算及KIC有效性条件的检验500

3.3裂纹α的测量方法500

3.5KIC测试的误差分析501

1.2.2对试样的要求502

1.2.1试样的形状和尺寸502

第4章金属材料裂纹尖端张开位移CTOD的测定502

1概述502

1.1裂纹尖端张开位移的定义502

1.1.1 CTOD各项指标的定义502

1.1.2试验的目的502

1.2试样的制备502

2.1.1多试样法503

2.1试验方法503

1.2.3预制疲劳裂纹503

2试验方法和试验结果的处理503

2.2.2的计算方法505

2.2.1F-V曲线的类型和处理505

2.1.2单试样法505

2.2试验结果的分析和处理505

2.3.1试验装置508

2.3低温CTOD试验508

2.2.3？的确定508

2.2.4 δ0.05的确定508

2.2.5 CTOD值的有效性检验508

1概述509

第5章金属材料延性断裂韧度JIC的试验方法509

2.3.2试验条件509

2试样的制备及试样的J积分计算式510

3.2试验方法511

3.1支座和夹具511

3试验方法及数据处理511

3.3试验结果的处理516

3.4试验数据处理注意事项516

1.3动态断裂力学所用的参量517

1.2动态断裂力学517

第6章动态断裂韧性KId的测定517

1概述517

1.1动态断裂517

1.4动态断裂韧性KId与加载速率的关系518

2.2动态扩展时的惯性力519

2.1动态扩展时的能量平衡关系519

2动态断裂韧性的测试原理519

2.3动态应力强度因子的柔度标定法520

3.1测试方法的分类521

3动态断裂韧性的测试方法521

2.4动态断裂韧性JId的测试原理521

3.3起裂点的确定522

3.2加载设备522

4.233CrNi3Mo523

4.115MnMoVCu523

4若干工程材料的动态断裂韧性523

4.430CrNiMo8524

4.335CrMoA524

4.616Mn和09MnTiCuRe及其焊缝525

4.5A508525

1.1疲劳裂纹扩展的特点和规律526

1概述526

第7章疲劳裂纹扩展速率da/dN的试验方法526

2.1试样的形状尺寸和数量527

2试样的制备527

1.2疲劳裂纹扩展速率dα/dN的测定527

2.2预制疲劳裂纹528

3.2试验的方法细节及要求529

3.1试验装置529

3试验方法529

4.2试验结果处理的两种方法530

4.1裂纹曲率的修正530

4试验结果的处理和计算530

1.2测定△Kth的原理532

1.1.2测定△Kth的目的532

第8章 疲劳裂纹扩展门槛值△Kth的试验方法532

1概述532

1.1研究和测定△Kth的目的532

1.1.1△Kth的定义532

2.3.1三种降载方法533

2.3降K试验法533

2测试方法533

2.1试样533

2.2试验设备533

2.3.2试验要点534

2.4.2增K试验程序535

2.4.1增K试验的目的535

2.4增K试验法535

2.5.2升降法试验数据处理536

2.5.1升降法试验步骤536

2.5升降法测△Kth536

1.1.3晶粒尺寸的影响537

1.1.2杂质元素的影响537

第9章断裂韧性的影响因素及其与常规力学性能的关系537

1概述537

1.1断裂韧性与材料内部组织的关系537

1.1.1合金成分的影响537

1.1.6热处理的影响538

1.1.5组织对断裂韧性的影响538

1.1.4夹杂物和第二相的影响538

1.2.1加载速率的影响539

1.2断裂韧性与外在条件的关系539

2.1断裂韧性与强度和塑性的关系540

2断裂韧性与常规力学性能的关系540

1.2.2温度的影响540

1.2.3板厚的影响540

参考文献541

2.2断裂韧性与冲击韧性的关系541

2高温下金属材料的性能545

1概述545

第6篇金属高温长时性能试验545

第1章概论545

3.2蠕变过程中组织结构的变化546

3.1蠕变现象546

3金属的蠕变546

3.3蠕变过程变形与断裂的机制547

3.4影响蠕变强度的因素549

2.1蠕变曲线551

2蠕变曲线及蠕变极限551

第2章金属拉伸蠕变试验551

1概述551

3 蠕变试验机及技术要求552

2.2蠕变极限552

3.3温度测量及控制553

3.2加热系统553

3.1加荷系统553

4.3安装试样554

4.2试样测量与计算荷重554

3.4变形测量系统554

4蠕变试验操作要点554

4.1试样554

4.5关于中途停试的处理555

4.4升温与加力555

5.3.1等温线法556

5.3蠕变极限的测定556

5试验数据处理556

5.1试验数据的获取556

5.2蠕变速度的确定方法556

5.3.2时间－温度参数法557

6.3试样受力偏心的影响558

6.2载荷的影响558

6影响试验结果的因素558

6.1温度的影响558

1.1持久强度极限559

1概述559

6.4试样尺寸因素的影响559

6.5试样表面氧化的影响559

第3章持久强度试验559

2持久强度试验机560

1.4计算公式560

1.2持久塑性560

1.3持久缺口敏感性560

3.1试样561

3持久强度试验操作要点561

3.3.1试验前的测定工作及计算563

3.3试验操作过程563

3.2试验参数的确定563

4持久强度试验的注意事项564

3.3.5试样断裂后的测量工作564

3.3.2装样564

3.3.3升温及加载564

3.3.4试验过程的管理564

5.2.1等温线法565

5.2持久强度外推公式565

5持久强度试验数据处理与外推565

5.1关于持久强度的外推565

5.3.1最小二乘法566

5.3数据处理与计算方法566

5.2.2时间－温度参数（T.T.P）法566

5.3.2回归分析法567

5.5持久断裂数据的统计分布规律569

5.4等温线法、时间－温度参数（T.T.P）法的适用性569

5.6.1加速寿命试验及短期试验区域分布参数的估计570

5.6统计分布外推法570

5.6.2持久强度外推统计模型571

6持久强度的工程应用及试验实例572

5.6.3外推值的置信区间计算572

1概述573

第4章蠕变裂纹扩展试验573

2.2？(t)参量574

2.1试样及其制备574

2试样与？(t)参量定义574

3.2裂纹长度的测量——直流电位法575

3.1加载点位移的测量575

3蠕变裂纹扩展试验的测试装置575

3.3操作要点577

1.1.1全息照相的原理和特点578

3.4.2试验结果的分析578

3.4数据处理与试验结果分析578

3.4.1数据处理的方法578

3.4.3有效性判断579

1.1蠕变疲劳交互作用的工程应用580

第5章蠕变疲劳复合试验580

1概述580

1.2蠕变疲劳复合性能测试原理581

2.1.1符号及定义583

2蠕变疲劳复合试验方法583

2.1周期持久试验583

2.1.2试样及制备584

2.1.4试验过程及试验结果处理585

2.1.3试验仪器及试验条件585

2.1.6几种常用工程材料的试验结果586

2.1.5试验记录及报告586

2.2.2蠕变疲劳复合寿命预测589

2.2时间相关蠕变疲劳复合试验589

2.2.1基本原理及应用589

2.2.3时间相关蠕变疲劳复合试验实例590

2.3蠕变疲劳裂纹扩展试验591

2.4GH169蠕变疲劳裂纹扩展试验实例597

3.1蠕变疲劳复合损伤599

3蠕变疲劳复合试验结果的评定599

4.1拉压保时对蠕变疲劳复合损伤的影响601

3.2延性耗竭理论601

3.3蠕变疲劳复合裂纹扩展的断裂力学评定601

4蠕变疲劳复合试验的影响因素601

4.3保持时间对蠕变疲劳复合寿命的影响602

4.2平均应力σm与应力幅σa对寿命的影响602

4.4.2力学过程的影响603

4.4几种因素对蠕变疲劳裂纹扩展的影响603

4.4.1温度的影响603

4.4.4其他因素的影响604

4.4.3环境的影响604

2拉伸应力松弛试验605

第6章应力松弛试验605

1概述605

2.1.1试样的制备606

2.1试样制备与检验606

2.2.2拉伸松弛试验设备607

2.1.2试样的检验607

2.2技术要求及测试仪器607

2.2.1拉伸松弛试验技术要求607

3 弯曲应力松弛试验608

2.3试验及操作要点608

2.3.1试验环境和条件608

2.3.2试样及热电偶的安装要求608

2.3.3引伸计的安装原则608

2.3.4升保温及加载方法608

2.3.5测量与记录608

2.3.6拉伸松弛试验程序608

3.1.1试样的制备609

3.1试样制备与检验609

3.2.3设备性能610

3.1.2试样检验要求610

3.2测试设备及技术要求610

3.2.1技术要求610

3.2.2测试设备610

3.3.4压痕距离的测量及剩余应力的计算611

3.3试验及操作要点611

3.3.1试验机的工作环境611

3.3.2试样及热电偶的安装要求611

3.3.3初应力的选择及施加方法611

4.3外推评定612

4数据处理与评定612

4.1数据处理与取舍612

4.2松弛曲线的建立与外推612

5.4初应力的影响613

5影响因素613

5.1试验方法的影响613

5.2试样尺寸与形状的影响613

5.3试样制备方法的影响613

参考文献614

5.5重复加载的影响614

1试验原理619

第7篇金属工艺性能试验619

第1章概论619

1工艺性能试验的特点619

2 工艺性能试验的分类619

第2章金属弯曲试验619

3试验设备620

2试样制备620

2.1样坯的切取620

2.2试样形状和尺寸620

2.3试样的制备620

4试验方法622

3试验设备623

5结果评定623

6注意事项623

第3章金属杯突试验623

1试验原理623

2试样制备623

6注意事项624

4试验方法624

5结果评定624

5结果评定625

第4章金属线材扭转试验625

1试验原理625

2试样制备625

3试验设备625

4试验方法625

5注意事项627

第5章金属顶锻试验627

1试验原理627

2试样制备627

3试验方法627

3.1冷顶锻试验627

3.2热顶锻试验627

4结果评定627

6注意事项628

第6章金属反复弯曲试验628

1试验原理628

2试样制备628

3试验设备628

4试验方法628

5结果评定628

4试验方法630

第7章金属线材缠绕试验630

1试验原理630

2试样制备630

3试验设备630

1.2试样631

5结果评定631

6注意事项631

第8章金属管工艺性能试验631

1金属管液压试验631

1.1试验原理631

2.2试验设备632

1.3试验设备632

1.4试验方法632

1.5结果评定632

2金属管扩口试验632

2.1试样制备632

3.3试验方法633

2.3试验方法633

2.4结果评定633

3 金属管缩口试验633

3.1试样制备633

3.2试验设备633

5金属管卷边试验634

3.4结果评定634

4 金属管弯曲试验634

4.1试样制备634

4.2试验设备634

4.3试验方法634

4.4结果评定634

6金属管压扁试验635

5.1试样制备635

5.2试验设备635

5.3试验方法635

5.4结果评定635

6.3试验方法636

6.1试样制备636

6.2试验设备636

参考文献637

6.4结果评定637

3光测法641

第8篇实验应力分析641

第1章概论641

1概述641

2电测法641

2.1电阻应变计的工作特征642

第2章电测力学642

1概述642

2电阻应变计642

2.2.1电阻应变计的特性644

2.2电阻应变计的特性、试验条件及质量644

2.3.2检验645

2.2.2电阻应变计的试验条件645

2.2.3电阻应变计的质量645

2.3电阻应变计的粘贴、检验与防护645

2.3.1粘贴645

3.1应变电桥647

2.3.3防护647

3电阻应变仪647

3.1.2等臂对称电桥特性648

3.1.1加减特性648

3.1.4应变电桥的实用接法649

3.1.3电桥的灵敏度649

3.2.2动态应变仪651

3.1.5电桥的平衡及电阻和电容平衡651

3.2电阻应变仪的工作过程651

3.2.1静态电阻应变仪651

3.2.3以微机为中心的应变仪652

4.6动应力的测量653

4 应力测量653

4.1简单受力状态的测量653

4.2复杂受力状态下的单向应力测量653

4.3剪力的测量653

4.4平面应力状态下的应力测量653

4.5多点测量及其自动检测653

4.7应力测量中若干注意的问题654

5.1疲劳片与断裂片655

5特殊要求的应力测量655

5.2温度条件下的测量656

5.3高压下的测量657

5.4旋转体的测量659

5.5非金属材料的测量661

2.1.1光的性质、自然光和偏振光662

第3章光弹性法662

1概述662

2光弹性学的原理662

2.1光学基础知识662

2.1.2琼斯（Jones）偏振光矢量光强和光的干涉663

2.1.3折射率、双折射和相对光程差664

2.3光弹仪及其使用665

2.3.1光弹仪的光路配置665

2.2应力－光定律666

2.3.2光弹仪的构造及其部件666

2.4.1光弹仪屏上光强分布667

2.3.3光弹仪的使用、调整和误差667

2.4等差线和等倾线667

2.4.2等差线（等色线）668

2.4.4等倾线消除669

2.4.3等倾线669

2.4.5非整数级等差线条纹级数的精确确定670

3二维和三维光弹性应力分析671

3.1.2等差线识别和等倾线描绘672

3.1二维光弹性672

3.1.1光弹性法解平面应力问题672

3.1.3主应力迹线673

3.1.4光弹性平板材料的制作和材料条纹值的标定674

3.2.1材料的冻结性能及其应力冻结机理675

3.2三维光弹性冻结切片法675

3.2.3三维应力分析方法676

3.2.2三维光弹性效应及其应力－光定律676

1.1全息照相678

3.3光弹性散光法678

第4章现代光测力学678

1全息干涉法678

1.2.2特点679

1.2.1定义679

1.1.2全息照相分类679

1.2全息干涉法的定义、特点和方法679

1.3实验装置与技术要点680

1.2.3基本方法680

1.4全息干涉条纹的解释技术682

1.5.1ZF法作位移矢定量分析的基本方程683

1.5全息干涉法位移定量分析的基本方程683

2散斑法684

1.6.4瞬态变形及应力波传播的测量684

1.5.2FC法作位移矢定量分析的基本方程684

1.6全息干涉法在机械工程材料测试方面的应用684

1.6.1位移分析684

1.6.2材料无损检测684

1.6.3振动分析684

2.2.2双曝光散斑图的分析685

2.2.1双曝光散斑图与变形的关系685

2.1激光散斑效应685

2.1.1激光散斑的形成685

2.1.2散斑的记录685

2.1.3散斑的大小685

2.2 散斑照相（单光束散斑干涉法）685

2.3.1散斑场的叠加686

2.3散斑干涉（双光束散斑干涉法）686

2.2.3散斑照相应用686

2.3.4电子散斑干涉仪（ESPI）687

2.3.3双散斑场的干涉687

2.3.2参考光与散斑干涉687

2.4.2波前分割剪切干涉法688

2.4.1振幅分割散斑剪切干涉688

2.4散斑错位（剪切）干涉688

2.6.1散斑照相条纹图的图像处理689

2.6散斑方法中的数字图像处理技术689

2.5白光散斑照相689

3.1云纹条纹形成690

3 云纹图690

2.6.2散斑图的数字图像相关技术690

3.2云纹条纹与位移关系691

3.4干涉云纹法692

3.3云纹条纹与应变关系692

3.5影像云纹法693

4.2.1测试仪器694

4.2测试方法694

4 红外应力图分析法694

4.1基本原理694

4.1.1热幅射基础694

4.1.2热弹性效应694

4.1.3应力变化和红外辐射变化的关系694

4.3.1铝圆板试件的应力分析695

4.3应用实例695

4.2.2测试过程695

4.4方法的优点和目前的局限性696

4.3.5应力集中系数的计算696

4.3.2裂纹扩展时应力波的传播696

4.3.3裂纹尖端特征区和应力强度因子KI的确定696

4.3.4塑性区范围的确定696

5.2.2基本处理技术697

5.2.1特点697

5光测图像信息的采集与处理697

5.1光测图像的特点697

5.2数字图像处理的特点及基本技术697

5.3.1光弹性条纹图的自动处理与分析698

5.3应用实例698

参考文献699

5.3.2全息干涉法三维位移的自动处理分析699

2塑料的力学性能703

1概述703

第9篇塑料力学性能试验703

第1章概论703

3.1试样的制备705

3影响因素705

1概述706

第2章拉伸试验706

3.2试样的状态调节及试验的标准环境706

3.3加载速度的影响706

3试样的标准型式707

2.2夹持系统707

2试验机及夹持系统707

2.1试验机707

4应力－应变曲线709

7影响试验结果的主要因素711

6结果的计算与表示711

5试验方法711

1概述712

第3章压缩试验712

5结果的计算713

4试验方法713

2试验机及压缩加载器713

3试样的标准型式713

6影响试验结果的主要因素714

4试验条件715

3试样715

第4章弯曲试验715

1概述715

2试验原理715

6.3弯曲弹性模量716

6.2弯曲强度716

5试验装置716

6性能指标的测定716

6.1挠度值的测定716

7.3上压头半径对弯曲强度的影响717

7.2跨厚比对弯曲强度的影响717

7影响因素717

7.1试验速度对弯曲强度的影响717

2.1试验原理718

2简支梁冲击试验718

7.4试验温度对弯曲强度的影响718

第5章冲击试验718

1概述718

2.3试验设备719

2.2试样719

2.5试验结果处理720

2.4试验方法720

3.3试验设备721

3.2试样721

3悬臂梁冲击试验721

3.1试验原理721

4.2试样722

4.1试验原理722

3.4试验方法722

3.5试验结果处理722

4落锤冲击试验722

4.4试验方法723

4.3试验设备723

1概述725

第6章硬度试验725

5 影响冲击强度的因素725

2.3试验方法726

2.2试样726

2洛氏硬度726

2.1试验原理726

3球压痕硬度727

2.5洛氏α硬度727

2.4试验结果表示727

4邵氏硬度728

1概述729

第7章剪切试验729

5影响试验结果的主要因素729

2.3试验结果处理730

2.2试验方法730

2穿孔剪切试验730

2.1试验原理730

2.4影响因素731

3.3单面压缩剪切试验732

3.2双面压缩剪切试验732

3 剪切试验的其他方法732

3.1胶粘剂拉伸剪切强度试验732

参考文献733

2复合材料力学性能的特点737

1概述737

第10篇复合材料力学性能试验737

第1章概论737

3复合材料力学性能试验的重要性738

2基体性能的测试739

1概述739

4复合材料力学性能试验的发展及其应用739

第2章基体、纤维及界面的力学性能测定739

2.2树脂浇铸体拉伸试验740

2.1树脂浇铸体力学性能试验总则740

2.3树脂浇铸体的压缩试验741

2.4树脂浇铸体的弯曲试验742

2.5树脂浇铸体的剪切性能试验743

2.6树脂浇铸体性能简介745

3.1纤维纱线的拉伸性能测定746

3纤维性能的测试746

3.2玻璃纤维机织物性能的测定及纤维性能的其他测试方法749

3.3几种纤维的基体性能750

4.1纤维拔出试验751

4界面性能的测定751

4.2纤维埋置试验752

4.5改善界面性能的一些方法753

4.4微压入试验753

4.3微粘接试验753

2.2试样状态调节和试验环境条件754

2.1试样754

第3章复合材料基本力学性能试验754

1概述754

2复合材料性能试验方法总则754

3.1板状试样的拉伸755

3 拉伸性能的测试755

2.3试验设备755

2.4试验结果755

3.2环状试样的拉伸760

3.3管状试样的拉伸761

4.1柱状试样的压缩762

4 压缩性能的测试762

4.2板状试样的压缩763

5弯曲性能的测试765

4.3管状试样的压缩765

5.1板条形试样的弯曲766

5.2环形试样的弯曲试验767

6剪切性能的测试768

6.1层间剪切试验768

6.2面内剪切试验771

第4章复合材料特殊力学性能测试772

1概述772

2疲劳性能试验772

2.1基本概念772

2.2试验原理及步骤773

3蠕变和持久强度试验774

3.1基本概念774

3.2试验原理及步骤775

4冲击性能试验776

4.1基本概念776

4.2试验原理777

4.3试样制备777

4.4特点与限制778

参考文献778

2.1实际使用试验783

2橡胶性能试验783

2.2成品试验783

2.3实验室试验783

1概述783

第1章概论783

第11篇橡胶力学性能试验783

1概述784

2常温拉伸性能784

第2章拉伸性能784

2.1裁刀785

2.5加载速度786

2.4环境温度786

2.6打磨786

3高温拉伸性能786

2.3压延方向786

2.2试样尺寸786

4伸长疲劳787

5拉伸耐寒系数787

第3章压缩性能788

1概述788

6弹性模量788

2恒定形变压缩永久变形789

3静压缩790

4压缩疲劳790

第4章硬度791

1概述791

5压缩耐寒系数791

2.1影响因素792

2.2硬度计校正792

2邵尔硬度792

3橡胶国际硬度793

4赵氏硬度和邵坡尔硬度793

1概述794

第5章撕裂性能794

2直角形撕裂794

6硬质橡胶硬度794

5海绵硬度794

4裤形撕裂795

5小试样撕裂（德尔夫特试样）795

3新月形撕裂795

第6章粘接性能796

1概述796

2拉伸粘合强度797

3剥离粘合强度798

4剪切粘合强度799

5抽出粘合强度800

参考文献802

附录803

附录一Monte-Carlo法模拟随机载荷时间历程的BASIC程序803

附录二常用物理量法定计量单位换算关系表805

附录三kgf·mm-2换算成N·mm-2(MPa)对照表809