Time-dependent Fracture Mechanics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Miannay, Dominique

出品人:

页数:485

译者:

出版时间:2001-6

价格:$ 111.87

装帧:HRD

isbn号码:9780387952123

丛书系列:

图书标签:

Fracture Mechanics
Time-dependent Fracture
Creep Fracture
Fatigue Fracture
Material Failure
Durability
Structural Integrity
Mechanical Behavior
Engineering Materials
Crack Propagation

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具体描述

Intended for engineers, researchers, and graduate students dealing with materials science, structural design, and nondestructive testing and evaluation, this book represents a continuation of the author's "Fracture Mechanics" (1997). It will appeal to a variety of audiences: The discussion of design codes and procedures will be of use to practicing engineers, particularly in the nuclear, aerospace, and pipeline industries; the extensive bibliography and discussion of recent results will make it a useful reference for academic researchers; and graduate students will find the clear explanations and worked examples useful for learning the field. The book begins with a general treatment of fracture mechanics in terms of material properties and loading and provides up-to-date reviews of the ductile-brittle transition in steels and of methods for analyzing the risk of fracture. It then discusses the dynamics of fracture and creep in homogeneous and isotropic media, including discussions of high-loading-rate characteristics, the behavior of stationary cracks in elastic media under stress, and the propagation of cracks in elastic media. This is followed by an analysis of creep and crack initiation and propagation, describing, for example, the morphology and incubation times of crack initiation and growth and the effects of high temperatures. The book concludes with treatments of cycling deformation and fatigue, creep-fatigue fractures, and crack initiation and propagation. Problems at the end of each chapter serve to reinforce and test the student's knowledge and to extend some of the discussions in the text. Solutions to half of the problems are provided.

好的，这是一份关于一本名为《时变断裂力学》（Time-dependent Fracture Mechanics）的图书的详细简介，内容完全聚焦于该书可能包含的主题，而不涉及任何已知的AI写作特征。 --- 图书简介：时变断裂力学（Time-dependent Fracture Mechanics）核心主题与内容聚焦《时变断裂力学》是一部深入探讨材料在长时间尺度或特定加载速率下，其断裂行为与损伤演化过程的专业著作。本书旨在系统性地梳理和阐述那些依赖于时间因素的断裂现象，将传统的静态断裂力学框架扩展到更具动态性和历史依赖性的领域。本书的结构设计旨在引导读者从基本的材料蠕变和弛豫现象入手，逐步深入到复杂的疲劳、应力腐蚀开裂以及高温断裂等前沿课题。第一部分：时变本构关系与材料基础本书的开篇部分聚焦于建立理解时变断裂行为的必要材料力学基础。第一章：粘弹性与粘塑性基础本章详细介绍了材料在时间尺度上的响应特性。重点讨论了粘弹性材料（如聚合物、某些复合材料）的松弛模量和蠕变柔量，并引入了赫兹（Hertz）和麦克斯韦（Maxwell）模型作为基础框架。在此基础上，书籍深入探讨了粘塑性理论，特别是如何将时间效应融入到塑性流动规则中，如Bailey-Norton模型在金属高温蠕变中的应用。本章强调了本构关系的时间依赖性如何直接影响裂纹尖端的应力场分布。第二章：蠕变断裂的物理机制本章专门针对高温环境下的蠕变断裂现象。内容涵盖了蠕变过程中材料内部微观损伤的形成，包括空洞的形核、生长和汇聚。引入了关键的蠕变断裂参数，例如“时间-应力”等值线（Time-Stress Envelopes），以及用于预测蠕变寿命的Norton-Bailey关系。重点分析了裂纹在蠕变载荷下的扩展率（$dot{a}$）与应力强度因子（$K$）之间的关系，特别是$dot{a} propto K^n$形式的描述。第二部分：时间依赖型裂纹扩展理论本部分是本书的核心，将时变本构关系与断裂力学的概念相结合。第三章：疲劳裂纹扩展的速率依赖性疲劳是断裂力学中最典型的时变问题之一。本章详细审视了帕里斯-厄门森（Paris-Erdogan）定律的局限性，并引入了更精细的模型，如基于应变能密度率或局部应变历史的疲劳累积损伤模型。重点讨论了低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）中，加载频率或循环速率对裂纹扩展速率的显著影响，特别是频率低于特定临界值的现象。本章也涉及了环境对疲劳过程的加速作用（腐蚀疲劳的初步探讨）。第四章：线性时变断裂力学（LVTFM）本章引入了线性系统处理时变断裂问题的理论框架。通过将本构关系转化为时间域或频率域的表示，利用傅里叶变换或拉普拉斯变换等数学工具，分析了瞬态载荷或周期性载荷下裂纹尖端应力场的演化。重点解析了瞬态载荷下的应力强度因子历史积分，以及如何通过时间积分得到等效的静态断裂判据。第五章：断裂过程区（R-Curve）的时变演化传统的断裂韧性通常被视为材料常数，但在时变载荷下，断裂过程区（Process Zone, PZ）的尺寸和强度是随时间变化的。本章探讨了在蠕变或粘弹性变形下，塑性或粘性拖曳作用对有效应力强度因子的修正。通过引入时间依赖的R-曲线概念，本书解释了为什么材料在慢速加载时表现出更高的断裂韧性。第三部分：耦合效应与复杂环境下的断裂本书的后半部分聚焦于时变断裂力学与其他物理过程的耦合。第六章：应力腐蚀开裂（SCC）与环境断裂 SCC是一种典型的环境与时间耦合作用的断裂现象。本章深入分析了SCC的“三要素”——敏感材料、腐蚀性介质和拉应力——是如何协同作用加速裂纹扩展的。详细介绍了SCC的机理模型，包括电化学溶解控制、氢致脆化控制以及应力辅助腐蚀。本章重点阐述了SCC裂纹扩展速率与电化学电位和应力水平之间的非线性关系。第七章：疲劳与腐蚀的协同作用——腐蚀疲劳腐蚀疲劳是工程中最常见的失效模式之一。本章区分了腐蚀加速疲劳（腐蚀对疲劳增益）和疲劳加速腐蚀（疲劳对腐蚀增益）两种情况。引入了“环境效应因子”的概念，并探讨了如何将环境参数（如pH值、离子浓度）融入到疲劳裂纹扩展模型中，以更准确地预测复杂载荷历史下的结构寿命。第八章：高温蠕变疲劳的交互作用在航空航天和能源领域，结构常处于高温和循环载荷的交替作用下。本章系统性地回顾了多种交互作用模型，如线性累积损伤模型（Linear Damage Rule）、Manson-Coffin法在高温下的扩展，以及更先进的等效时间方法。本章特别关注蠕变损伤和疲劳损伤在裂纹尖端区域的相互作用如何导致材料在特定温度窗口表现出异常低的寿命。第四部分：数值方法与工程应用第九章：时变断裂力学的数值实现本章介绍了求解时变断裂问题的有限元（FE）方法。重点讲解了如何将时间依赖性本构模型（如粘弹性模型）集成到商业有限元软件中，包括时间步长的选择、稳定性的处理以及应力奇异区的精确捕捉（如XFEM或内聚力模型在时变环境下的应用）。第十章：结构完整性评估与寿命预测本书的最后一部分将理论与实际工程应用相结合。讨论了如何利用时变断裂力学的结果进行结构安全评估，包括确定临界断裂时间、评估剩余寿命以及设计疲劳载荷谱。案例研究涵盖了压力容器、管道和核反应堆关键部件在长期服役条件下的断裂风险分析。目标读者本书面向材料科学家、结构工程师、机械设计工程师、以及从事断裂力学、材料科学与工程、航空航天工程和土木工程等领域的研究生和高年级本科生。它不仅是一本理论参考书，也是一本解决实际工程难题的工具手册。