第1章 结构与材料的疲劳——引言

1.1关于本书的内容

1.2关于本书的使用

1.3关于本书所附的光盘

参考文献

第1部分 恒幅载荷下的疲劳

第2章 材料中的疲劳现象

2.1引言

2.2疲劳寿命的不同阶段

2.3裂纹起始

2.4裂纹扩展

2.5关于疲劳机制的更详细论述

2.5.1材料的晶体学本质

2.5.2夹杂处的裂纹起始

2.5.3小裂纹、裂纹扩展阻滞、裂纹扩展门槛

2.5.4裂纹核的数量

2.5.5表面影响

2.5.6宏观裂纹扩展与疲劳条纹

2.5.7环境影响

2.5.8循环拉伸和循环扭转

2.6疲劳断裂的特征

2.6.1微观特征

2.6.2宏观特征

2.7本章要点

参考文献

第3章 缺口处的应力集中

3.1引言

3.2应力集中系数Kt的定义

3.3应力集中的解析计算

3.3.1应力梯度

3.3.2沿缺口边缘的应力梯度

3.4缺口几何形状对Kt的影响

3.5应力集中的另外一些方面

3.5.1纯剪切

3.5.2双轴载荷

3.5.3开孔的增强措施

3.6缺口的叠加

3.7确定应力集中的方法

3.8本章要点

参考文献

第4章 残余应力

4.1引言

4.2残余应力的不同来源

4.2.1不均匀的塑性变形

4.2.2加工工艺

4.2.3喷丸强化

4.2.4塑性胀孔

4.2.5热处理

4.2.6装配应力

4.3残余应力的测量或计算

4.4高载荷后缺口处残余应力的估算

4.5如何去除残余应力

4.6本章要点

参考文献

第5章 裂纹应力强度因子

5.1引言

5.2各种类型的裂纹

5.3应力强度因子的定义

5.4应力强度因子实例

5.4.1无限多条共线裂纹

5.4.2中心裂纹拉伸试样

5.4.3边缘裂纹

5.4.4孔边裂纹

5.4.5裂纹边缘受载

5.4.6紧凑拉伸试样

5.5通过叠加得到应力强度因子K

5.6前缘为曲线的裂纹

5.7裂纹张开与应力状态

5.8裂纹尖端塑性

5.9若干能量考虑

5.10应力强度因子的确定

5.11相似性概念和应力强度因子K的应用

5.12本章要点

参考文献

第6章 疲劳性能

6.1引言

6.2光滑试样疲劳性能描述

6.2.1 S-N曲线

6.2.2疲劳图

6.3光滑试样疲劳强度的若干总体方面

6.3.1疲劳极限Sf和抗拉强度Su的关系

6.3.2平均应力影响

6.3.3光滑试样的尺寸效应

6.3.4载荷类型，拉伸、弯曲、扭转

6.3.5复合加载

6.4低周疲劳

6.5本章要点

参考文献

第7章 缺口试样的疲劳强度

7.1引言

7.2缺口试样的疲劳极限，Sm =0

7.2.1相似性原理与缺口敏感性

7.2.2缺口试样疲劳极限的尺寸效应

7.3缺口试样的疲劳极限，Sm 〉0

7.4循环扭转下的缺口效应

7.5复合加载情况下疲劳极限的缺口效应

7.6表面光洁度的重要性

7.7关于疲劳极限预测的讨论

7.7.1连杆，Sm=0

7.7.2起重杆构件，Smin =0， R=0

7.7.3带肩部圆角的轴的旋转弯曲

7.7.4对疲劳极限预测的若干一般性评论

7.8缺口试样的S-N曲线

7.9本章要点

参考文献

第8章 疲劳裂纹扩展——分析与预测

8.1引言

8.2疲劳裂纹扩展性能描述

8.2.1试验结果

8.2.2应力强度因子与相似性概念

8.2.3恒ΔK试验

8.3疲劳裂纹扩展区

8.3.1门槛值区

8.3.2 Paris区

8.3.3稳态撕裂扩展区

8.4裂纹闭合

8.4.1塑性诱发的裂纹闭合和ΔKeff

8.4.2平面应变/平面应力

8.4.3厚度对疲劳裂纹扩展的影响

8.4.4其他的裂纹闭合机理

8.5不同材料的裂纹扩展数据

8.6疲劳裂纹扩展预测

8.6.1若干基本方面

8.6.2穿透裂纹的裂纹扩展预测

8.6.3部分穿透裂纹扩展的预测

8.6.4最后的评论

8.7本章要点

参考文献

第2部分 载荷谱与变幅载荷下的疲劳

第9章 载荷谱

9.1引言

9.2加载于服役结构中的不同载荷类型

9.3载荷历程的描述

9.3.1穿级计数法

9.3.2扁平和陡峭的载荷谱

9.3.3变程计数法

9.3.4雨流计数法

9.3.5关于计数法更多的评论

9.3.6随机高斯过程

9.4载荷谱的确定

9.4.1定性的方法

9.4.2定量的方法

9.5服役-模拟疲劳试验与载荷谱

9.6本章要点

参考文献

第10章 变幅载荷下的疲劳

10.1引言

10.2 Miner准则

10.2.1低于疲劳极限应力幅值的载荷循环的影响

10.2.2缺口根部塑性的影响

10.2.3断裂时的裂纹长度

10.2.4 Miner准则的基本错误是什么

10.3变幅载荷的疲劳试验结果

10.4变幅载荷的其他疲劳寿命预测方法

10.4.1损伤计算和S-N曲线向疲劳极限以下外延

10.4.2相对Miner准则

10.4.3应变历程预测模型

10.4.4基于服役-模拟疲劳试验的预测

10.5关于变幅载荷疲劳寿命的讨论

10.5.1特定零件的寿命估计与Miner准则

10.5.2关于设计应力水平影响的考虑

10.5.3设计改进的不同选择之间的比较

10.5.4不同载荷谱的比较

10.6本章要点

参考文献

第11章 变幅载荷下的疲劳裂纹扩展

11.1引言

11.2简单变幅应力历程下的裂纹扩展

11.2.1非交互作用行为

11.2.2过载循环的影响

11.2.3裂纹与缺口的区别

11.2.4材料厚度的影响

11.2.5材料屈服应力的影响

11.2.6过载循环块

11.2.7延迟的迟滞

11.2.8裂纹扩展迟滞的原因：裂纹闭合或裂纹尖端塑性区内的残余应力

11.2.9材料表面的裂纹闭合更多

11.2.10变幅载荷下取向不匹配的裂纹前缘

11.3复杂变幅应力历程下的裂纹扩展

11.3.1载荷顺序效应

11.3.2厚度的影响

11.3.3缺口边初期快速裂纹扩展

11.3.4载荷截取的影响

11.4变幅载荷下的疲劳裂纹扩展预测模型

11.4.1非交互作用模型

11.4.2变幅载荷下疲劳裂纹扩展预测的交互作用模型

11.5对变幅载荷下疲劳裂纹扩展预测方法的评价

11.5.1工程方面

11.5.2关于预测模型的有效性

11.6本章要点

参考文献

第3部分 疲劳试验与分散性

第12章 疲劳与分散性

12.1引言

12.2分散性的来源

12.3分散性的描述

12.3.1疲劳寿命的统计分布

12.3.2两个案例

12.3.3疲劳强度和疲劳极限的统计分布

12.4分散性的一些实际方面

12.4.1疲劳极限与安全系数

12.4.2分散性与变幅加载

12.4.3疲劳裂纹扩展的分散性

12.4.4同种类型的不同结构的分散性

12.4.5服役中有征兆的或偶然的疲劳破坏

12.4.6分散性取决于结构如何使用

12.5本章要点

参考文献

第13章 疲劳试验

13.1引言

13.2疲劳试验计划的目的

13.3试样

13.3.1光滑试样

13.3.2缺口试样

13.3.3结构

13.4疲劳试验步骤

13.4.1试样制备

13.4.2试样安装

13.4.3试验计划的试验步骤

13.4.4服役模拟疲劳试验

13.5疲劳试验结果的报告

13.6裂纹扩展测量的相关方面

13.6.1裂纹长度测量

13.6.2断口表面分析

13.6.3裂纹闭合测量

13.7本章要点

参考文献

第4部分 特殊疲劳条件

第14章 表面处理

14.1引言

14.2表面处理的几个方面

14.2.1材料表层疲劳抗力

14.2.2表面粗糙度

14.2.3残余应力

14.3表面处理的若干实际方面

14.4本章要点

参考文献

第15章 微动腐蚀

15.1引言

15.2微动腐蚀机理

15.3微动腐蚀的影响因素

15.3.1夹紧力的影响

15.3.2摩擦运动幅值的影响

15.3.3不同材料的微动腐蚀

15.3.4材料表面粗糙度的影响

15.3.5环境对微动腐蚀的影响

15.3.6平均应力的影响

15.3.7变幅载荷下的微动腐蚀

15.4避免微动腐蚀问题的方法

15.4.1防止金属接触

15.4.2微动损伤的减轻

15.5本章要点

参考文献

第16章 腐蚀疲劳

16.1引言

16.2腐蚀疲劳的一些方面

16.2.1气态环境中的腐蚀疲劳

16.2.2液态环境中的腐蚀疲劳

16.3腐蚀疲劳的实际方面

16.4一个案例

16.5本章要点

参考文献

第17章 高温和低温疲劳

17.1引言

17.2高温疲劳的两个例子

17.2.1涡轮叶片

17.2.2超声速运输机：“协和”号飞机

17.3高温下的疲劳性能

17.4低温下的疲劳

17.5一些一般性评论

参考文献

第5部分 连接接头与结构的疲劳

第18章 连接接头的疲劳

18.1引言

18.2耳片的疲劳

18.3数排螺栓或铆钉的对称对接接头

18.4受拉螺栓

18.5带偏心的铆接和螺接接头

18.5.1铆钉挤压力的影响

18.5.2铆接搭接接头的疲劳寿命预测

18.6胶接接头

18.7连接接头疲劳性能预测的一般讨论

18.8本章要点

参考文献

第19章 焊接接头的疲劳

19.1引言

19.2一些常规方面

19.3焊缝的几何因素

19.4恒幅载荷下的疲劳寿命考虑

19.5变幅载荷下焊接接头的疲劳寿命

19.6两个特例

19.6.1压力容器

19.6.2管状海上结构

19.7点焊接头

19.8本章要点

参考文献

第20章 结构的抗疲劳设计

20.1引言

20.2各类结构的疲劳问题

20.3抗疲劳设计

20.3.1裂纹起始方面

20.3.2材料选择

20 3.3表面处理

20.3.4通过细节设计改进应力分布

20.3.5大尺度设计问题

20.4不确定性、分散性和安全系数

20.4.1不确定性

20.4.2分散性和安全系数

20.5若干案例

20.5.1改进的台阶圆角

20.5.2不对称孔边加强件引起的附加弯曲

20.5.3用设计不合理的修补板修理的含裂纹机翼壁板

20.5.4青马大桥的在线结构健康监测

20.6总结性结论

参考文献

第6部分 纤维—金属层板的疲劳抗力

第21章 纤维—金属层板的疲劳抗力

21.1引言

21.2不含纤维的层板材料

21.3纤维—金属层板Arall和Glare

21.3.1纤维—金属层板概念

21.3.2作为薄板的纤维—金属层板

21.3.3 Glare的裂纹扩展

21.3.4 Glare元件的疲劳性能

21.4关于Glare的进一步讨论

21.4.1 Glare的一些典型性能

21.4.2 Glare结构的设计和制造

21.5结束语

参考文献

附录

引言

Ⅰ习题和各章小结

Ⅰ.1习题

Ⅰ.2答案

Ⅰ.3各章小结

Ⅰ.4绘图纸

Ⅱ案例

Ⅱ.1引言

Ⅱ.2重型摩托车前轮所有辐条的疲劳断裂

Ⅱ.3片弹簧失效

Ⅱ.4起落架案例

Ⅱ.5小型直升机桨叶断裂

Ⅱ.6膨胀联轴器失效

Ⅱ.7灯柱案例

Ⅱ.8“彗星”号案例

Ⅱ.9耳片连接

Ⅲ若干专题

Ⅲ.1抗疲劳设计

Ⅲ.2疲劳试验——为什么和怎样做

Ⅳ关于未来疲劳问题的研究

Ⅳ.1引言

Ⅳ.2疲劳裂纹扩展机理

Ⅳ.3断口研究的重要性

Ⅳ.4变幅载荷下的疲劳裂纹扩展预测

Ⅳ.5断裂力学预测和勾线载荷

Ⅳ.6服役中的载荷测量

Ⅳ.7研究项目

Ⅳ.8后记