飞机结构疲劳强度与断裂分析

飞机结构疲劳强度与断裂分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:中国民航出版社
作者:杜洪增
出品人:
页数:198
译者:
出版时间:1996-08
价格:21.50
装帧:平装
isbn号码:9787801100993
丛书系列:
图书标签:
  • 断裂与疲劳
  • 飞机结构
  • 疲劳强度
  • 断裂分析
  • 航空工程
  • 结构力学
  • 材料力学
  • 损伤容限
  • 可靠性
  • 有限元分析
  • 结构健康监测
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具体描述

《金属材料在极端载荷下的失效机制研究》 本书深入探讨了金属材料在严苛工作环境下,承受极端载荷时所表现出的复杂失效行为。全书围绕材料的内在属性、外部加载条件以及两者相互作用所引发的损伤累积和最终断裂过程,展开系统性、多维度的分析。 第一部分:极端载荷下的材料变形与损伤 本部分首先界定了“极端载荷”的范畴,涵盖了远超材料屈服极限的静载荷、高频低幅或低频高幅的循环载荷(即疲劳载荷),以及冲击、爆炸等瞬态高能载荷。随后,详细阐述了金属材料在不同类型极端载荷下的微观变形机制。 塑性变形的本质与演化: 重点分析了位错的产生、运动、交互作用以及在晶界、第二相粒子等障碍物处的塞积。对于超高载荷,还将深入讨论位错胞、位错墙的形成,以及宏观形变区域(如剪切带)的发展。 损伤累积的微观根源: 详细剖析了空洞的萌生、长大和聚结过程,包括空洞萌生于位错交割、夹杂物或晶界,以及在应力集中区域的加速长大。同时,关注晶界滑移、层错等形变缺陷对材料整体强度的削弱作用。 断裂韧性与脆性转变: 探讨了金属材料从韧性断裂向脆性断裂的转变机理,分析了温度、应变速率、材料成分(如硫、磷等杂质)对脆性转变温度的影响。重点研究了在极端条件下,脆性相(如马氏体、强化相)的断裂行为以及它们如何诱发整体结构的脆性失效。 第二部分:极端载荷下的断裂过程与表征 本部分聚焦于极端载荷作用下,材料从损伤累积到最终断裂的全过程,并介绍了相关的分析手段。 疲劳裂纹萌生与扩展: 深入研究了在循环载荷作用下,表面或内部缺陷(如划痕、夹杂物)处的应力集中如何导致微裂纹的萌生。详细分析了裂纹在不同应力强度因子(K)范围内的扩展行为,包括裂纹尖端的塑性区大小、裂纹尖端的塑性变形模式,以及与材料的疲劳极限、疲劳裂纹扩展速率(da/dN)的关系。 断裂韧性与断裂力学: 介绍了断裂力学的基本原理,包括应力强度因子、裂纹尖端张开位移(CTOD)和J积分等概念。重点分析了材料的断裂韧性参数(如KIC、JIC)如何表征其抵抗裂纹扩展的能力。针对极端载荷,将探讨在高速加载或高温条件下,这些断裂韧性参数的变化规律。 断裂模式的识别与分析: 详细介绍了多种断裂表征技术,如扫描电子显微镜(SEM)下的断口形貌观察,包括韧窝(塑性断裂)、河流花样(脆性断裂)、准解理(准脆性断裂)等特征。结合能量色散X射线光谱(EDX)分析,识别断口上的杂质成分,为断裂原因的追溯提供关键线索。 第三部分:极端载荷下的失效分析与寿命预测 本部分将前两部分的内容融会贯通,旨在建立基于材料行为的失效分析方法和寿命预测模型。 失效案例分析: 通过对工程实践中出现的极端载荷下失效案例的详细解剖,例如航空发动机叶片在高温高压下的疲劳损伤、桥梁结构在地震或撞击下的脆性断裂,系统性地展示了失效原因的识别过程,包括材料缺陷、设计不当、环境因素等。 寿命预测模型: 介绍了多种基于物理机制和损伤累积的寿命预测模型,如Miner线性损伤累积法则的局限性,以及更先进的非线性损伤模型、裂纹扩展模型等。重点讨论了如何将材料的本构关系、损伤演化规律以及载荷谱信息输入到这些模型中,以实现对结构在极端载荷下的剩余寿命进行准确预测。 强化与寿命提升策略: 探讨了通过优化材料成分、改进热处理工艺、采用表面强化技术(如渗氮、渗碳、喷丸等)以及结构设计改进等措施,来提高材料抵抗极端载荷的能力,延长结构使用寿命的策略。 本书旨在为材料科学家、工程师以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入的理论框架和实践指导,以应对在极端载荷条件下材料失效所带来的挑战。

作者简介

目录信息

第一部分 飞机结构的疲劳强度
第一章 疲劳破坏的特征及断口分析
第一节 疲劳破坏的一般特征
第二节 疲劳破坏的断口分析
第二章 金属材料的疲劳强度
第一节 交变应力
第二节 S-N曲线和疲劳极限
第三节 不同特征值下的疲劳强度
第四节 复合应力状态下的疲劳强度
第三章 影响疲劳强度的一些因素
第一节 应力集中的影响
第二节 尺寸效应
第三节 表面加工的影响
第四节 温度的影响
第五节 其他影响因素
第四章 飞机疲劳载荷谱
第一节 飞机疲劳载荷谱介绍
第二节 飞机疲劳载荷谱的编制
第五章 疲劳累积损伤理论与疲劳寿命估算方法
第一节 线性累积损伤理论及其应用
第二节 飞机结构疲劳寿命估算方法(名义应力法)简介
第六章 疲劳试验
第一节 疲劳试验的分类
第二节 疲劳试验载荷
第三节 全尺寸结构疲劳试验
第四节 疲劳寿命分散系数
第二部分 工程断裂力学基础
第一章 线弹性断裂理论
第一节 裂纹的分类
第二节 Griffith脆性断裂理论
第三节 裂纹尖端附近的应力场和位移场
第四节 小范围屈服时线弹性断裂力学的应用
第五节 应力强度因子断裂判据
第六节 能量释放率与应力强度因子之间的关系
第二章 应力强度因子的计算与测定方法
第一节 叠加原理及其应用
第二节 权函数法
第三节 组合法
第四节 确定应力强度因子的实测法
第三章 复合型断裂判据
第一节 最大周向拉应力理论
第二节 最大能量释放率理论
第三节 应变能密度因子理论
第四节 复合型裂纹的工程断裂判据
第四章 平面应变断裂韧度Kic的测试和影响因素
第一节 测定kic的标准方法
第二节 影响断裂韧度kic的因素
第五章 平面应力断裂问题
第一节 平面应力断裂问题的特性
第二节 薄板的r曲线
第三节 加强板的断裂分析
第六章 弹塑性断裂力学基础
第一节 J积分的定义及其守恒性
第二节 J积分判据及其有效性分析
第七章 疲劳裂纹扩展与寿命计算
第一节 疲劳裂纹亚临界扩展规律
第二节 影响疲劳裂纹扩展的因素
第三节 疲劳裂纹扩展寿命计算
第八章 应力腐蚀开裂与腐蚀疲劳
第一节 应力腐蚀开裂过程与临界应力强度因子
第二节 应力腐蚀裂纹扩展速率及寿命计算
第三节 应力腐蚀的三要素、方向敏感性和影响因素
第四节 应力腐蚀裂纹特征
第五节 腐蚀疲劳
第三部分 飞机结构的抗疲劳设计与修理
第一章 飞机结构的抗疲劳设计思想
第一节 抗疲劳设计思想的发展
第二节 安全寿命设计思想
第三节 破损安全与损伤容限设计思想
第四节 耐久性设计
第二章 飞机结构抗疲劳设计与修理原则和措施
第一节 飞机结构抗疲劳设计与修理的一般原则
第二节 连接件的抗疲劳设计
第三节 抗疲劳工艺措施
第四节 抗应力腐蚀和腐蚀疲劳的基本措施
附录A 常用应力强度因子汇集
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的标题,光是念出来就带着一种厚重感和专业性。《飞机结构疲劳强度与断裂分析》,这几个词汇组合在一起,立刻勾勒出了一个充满挑战和精密计算的领域。我一直对那些支撑起现代航空工业基石的科学技术充满敬意,而结构安全无疑是重中之重。我脑海中浮现出的是无数工程师们夜以继日地工作,用严谨的科学方法去探索材料的极限,去预测潜在的危险。我特别希望这本书能够详细地阐述,在飞机漫长而高强度的服役生涯中,材料是如何逐渐累积损伤,最终可能走向失效的。书中是否会涉及各种测试方法,例如疲劳试验、断裂韧性试验等等,以及这些试验结果是如何被解读和应用的?我期待看到书中关于先进复合材料在飞机结构中的应用,以及它们在疲劳和断裂行为上与传统金属材料的异同。此外,我对于如何通过损伤容限设计理念来确保飞机的安全裕度也抱有浓厚的兴趣。我希望这本书能够提供一个全面而深入的视角,让我理解飞机结构为何如此坚固,以及工程师们为了实现这一目标所付出的努力。

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这本书的封面设计就带着一种沉稳而专业的味道,深蓝色的背景搭配银色的标题,瞬间就吸引了我的目光。我一直对航空领域抱有浓厚的兴趣,尤其是那些看不见的、却至关重要的技术支撑。这本书的题目《飞机结构疲劳强度与断裂分析》正是点燃了我内心深处的那份好奇。我脑海中浮现出的,是一幅幅在极端环境下,飞机结构承受着巨大应力,却依然能稳健飞行的画面。这背后究竟蕴含着怎样的科学原理?又是通过何种严谨的分析方法,才能确保每一次起飞的安全?我期待着在这本书中找到答案,了解那些工程师们如何用智慧和技术,将潜在的危险化为安全的保障。我尤其希望能看到书中关于材料科学在飞机结构中的应用,以及在设计阶段如何考虑和规避疲劳失效的细节。比如,是否会介绍一些典型的疲劳断裂案例,以及从中吸取的教训?或者,是否有关于先进制造工艺对提高结构疲劳性能的讨论?这些都是我非常感兴趣的方面。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌,更能穿插实际的应用和案例,让我这个非专业读者也能体会到工程技术的魅力。

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我对这本书的期待,更多地源于我对工程力学和材料科学的浓厚兴趣。飞机,作为人类智慧的结晶,其结构设计的精妙之处总是让我叹为观止。而“疲劳强度”和“断裂分析”这两个词,直接触及了结构安全的核心。我想象着,在书中,会有详细的篇幅去阐述金属材料和复合材料在不同温度、不同载荷条件下的力学行为,特别是它们在循环载荷作用下如何发生疲劳损伤,以及最终导致断裂的过程。我非常希望能够看到书中对不同类型的疲劳裂纹萌生和扩展机制的深入剖析,例如,是否会涉及表面缺陷、应力集中以及环境因素(如腐蚀)对疲劳寿命的影响。另外,我也对如何通过优化结构设计、选择合适的材料以及应用先进的制造工艺来提高飞机的疲劳寿命和抗断裂能力感兴趣。书中是否有关于可靠性工程和风险评估的讨论,用以量化飞机的安全裕度?我期待的是一本能够兼具理论深度和工程实践指导意义的书籍,能够让我对飞机结构的耐久性有更深刻的理解。

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我是在一次偶然的机会下接触到这本书的,当时我正在搜寻关于航空工程的入门读物,而这本书的题目恰好引起了我的注意。虽然我对“疲劳强度”和“断裂分析”这两个术语并不是完全熟悉,但“飞机结构”这个关键词让我觉得它会是一本非常有价值的书。我一直对飞行器为什么能够安全地在天空中翱翔感到好奇,特别是当它们经历了漫长的服役期,承受着无数次起降的压力和飞行中的各种载荷时。我希望这本书能够以一种深入浅出的方式,为我揭示飞机结构在承受这些复杂应力时所表现出的特性。我想了解,是什么样的设计和材料选择,能够让飞机结构在面对微小的裂纹萌生和扩展时,依然能够保持足够的安全性。书中是否会包含一些关于数值模拟和有限元分析的介绍,用以预测结构的寿命和失效模式?或者,是否会探讨一些先进的检测技术,用于及时发现和评估结构的损伤?我期待的是一种能够让我对飞机结构有一个更直观、更系统的认识的读物,能够回答我心中关于“安全”与“可靠”的种种疑问。

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当我在书店里看到这本书时,它的题目立即勾起了我的好奇心。我一直是个对机械设计和工程原理着迷的人,而飞机结构无疑是其中最复杂、最精密的代表之一。我一直好奇,那些每天在我们头顶飞行的庞然大物,在承受着巨大的空气动力和重力作用下,是如何保持其结构的完整性和安全性的。特别是,长时间的飞行和起降过程,必然会对机体材料产生累积性的损伤。我希望这本书能深入浅出地解释“疲劳强度”这个概念,它究竟是如何影响飞机的寿命和安全。书中是否会提供一些关于不同飞机型号,在结构设计和材料选用上的差异?我特别想了解,当微小的裂纹开始出现时,工程师们是如何通过“断裂分析”来预测和评估其潜在的风险,并采取相应的措施来避免灾难性的后果。比如,书中是否会介绍一些经典的断裂力学理论,以及它们在飞机结构设计和维护中的具体应用?我期待的是一本能够将抽象的科学原理与具体的工程实例相结合的书籍,让我能够更直观地感受到飞机结构工程的严谨与智慧。

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