Механическое поведение конструкционных материалов. Учебное пособие

Предисловие
Глава 1. Структура материалов
1.1. Атомная структура и химические связи
1.2. Металлы
1.2.1. Металлическая связь
1.2.2. Структура кристаллов
1.2.3. Поликристаллические металлы
1.3. Керамика
1.3.1. Ковалентная связь
1.3.2. Ионная связь
1.3.3. Дипольная связь
1.3.4. Ван-дер-ваальсовы связи
1.3.5. Водородная связь
1.3.6. Кристаллическая структура керамики.
1.3.7. Аморфная керамика
1.4. Полимеры
1.4.1. Химическая структура полимеров
1.4.2. Структура полимеров
Глава 2. Упругость
2.1. Механизмы деформирования
2.2. Напряжение и деформация
2.2.1. Напряжение
2.2.2. Деформация
2.3. Межатомные взаимодействия
2.4. Закон Гука
2.4.1. Энергия упругой деформации
2.4.2. Упругая деформация при многоосных
нагрузках
2.4.3. Изотропные материалы
2.4.4. Кубическая решетка
2.4.5. Орторомбические кристаллы и их упругость
2.4.6. Упругость при поперечном нагружении
2.4.7. Другие кристаллические решетки
2.4.8. Примеры
2.5. Изотропия и анизотропия макроскопических
деталей
2.6. Влияние температуры на модуль упругости
Глава 3. Пластичность и разрушение
3.1. Инженерная и истинная деформация
3.2. Диаграммы напряжение-деформация
3.2.1. Типы диаграмм напряжение-деформация
3.2.2. Анализ диаграмм напряжение-деформация
3.2.3. Аппроксимация кривой
напряжение-деформация
3.3. Теория пластичности
3.3.1. Критерии текучести
3.3.2. Критерий текучести металлов
3.3.3. Критерий текучести полимеров
3.3.4. Правила течения
3.3.5. Упрочнение
3.3.6. Примеры использования критерия
текучести, правил текучести и закона упрочнения
3.4. Твердость
3.4.1. Царапание
3.4.2. Испытание на вдавливание
3.4.3. Испытание на отскок
3.5. Разрушение материалов
3.5.1. Сдвиговое разрушение
3.5.2. Скол
3.5.3. Критерии разрушения
Глава 4. Концентраторы напряжения
4.1. Коэффициент концентрации напряжений
4.2. Правило Нейбера
4.3. Растяжение образцов с надрезом
Глава 5. Механика разрушения
5.1. Введение в механику разрушения
5.1.1. Определения
5.2. Линейная механика разрушения
5.2.1. Распределение напряжения вблизи кончика
трещины
5.2.2. Энергетический баланс
5.2.3. Поведение деталей с трещинами под
статической нагрузкой
5.2.4. Прочность различных материалов
5.2.5. Распространение трещины
5.2.6. Докритическое распространение трещины
5.2.7. Измерение прочности
5.3. Упругопластическое разрушение
5.3.1. Критическое раскрытие трещины
5.3.2. J- интеграл
5.3.3. Поведение материала при распространении
трещины
5.3.4. Измерение параметров
упругопластического разрушения
Глава 6. Механические свойства металлов
6.1. Теоретическая прочность
6.2. Дислокации
6.2.1. Типы дислокаций
6.2.2. Область перенапряжения
6.2.3. Распределение напряжений вблизи
дислокации
6.2.4. Системы скольжения
6.2.5. Критическое напряжение сдвига
6.2.6. Коэффициент Тейлора
6.2.7. Взаимодействие дислокаций
6.2.8. Рождение и аннигиляция дислокаций
6.2.9. Силы, действующие на дислокации
6.3. Преодоление препятствий
6.3.1. Атермические процессы
6.3.2. Термоактивированные процессы
6.3.3. Хрупко-пластичный переход
6.3.4. Переползание дислокаций
6.3.5. Пересечение дислокаций
6.4. Механизмы упрочнения
6.4.1. Механическое упрочение
6.4.2. Упрочнение на границе зерен
6.4.3. Упрочнение твердого раствора
6.4.4. Упрочнение твердыми частицами
6.4.5. Упрочнение сталей
6.5. Механическое двойникование
Глава 7. Механические свойства керамических
материалов
7.1. Производство керамики
7.2. Механизмы роста трещин
7.2.1. Изменение направления распространения
трещины
7.2.2. Взаимодейтвие берегов трещин
7.2.3. Микрорастрескивание и ветвление трещин
7.2.4. Фазовые переход под напряжением
7.2.5. Стабильный рост трещины
7.2.6. Докритический рост трещин в керамических
материалах
7.3. Статистика разрушения
7.3.1. Распределение Вейбулла
7.3.2. Докритический рост трещины
7.3.3. Измерение параметров распределения
Вейбулла
7.4. Контрольные испытания
7.5. Упрочнение керамических материалов
7.5.1. Уменьшение размера дефектов
7.5.2. Поворот трещин
7.5.3. Микротрещины
7.5.4. Фазовый переход
7.5.5. Добавление пластичных частиц
Глава 8. Механические свойства полимеров
8.1. Физические свойства полимеров
8.1.1. Процессы релаксации
8.1.2. Температура стеклования
8.1.3. Температура плавления
8.2. Вязкоупругая деформация
8.2.1. Феноменологическое описание
8.2.2. Вязкоупругость и термоактивация
8.3. Упругие свойства полимеров
8.3.1. Упругие свойства термопластичных смол
8.3.2. Упругие свойства эластомеров
8.4. Пластические свойства
8.4.1. Аморфные термопласты
8.4.2. Частично-кристаллические термопласты
8.5. Повышение термостойкости
8.5.1. Повышение температуры стеклования
8.5.2. Повышение степени
кристалличности
8.6. Повышение прочности и жесткости
8.7. Повышение пластичности
8.8. Влияние окружающей среды
Глава 9. Механические свойства волокнистых
композиционных материалов
9.1. Методы упрочнения
9.1.1. Классификация по форме частиц
9.1.2. Классификация по типу матрицы
9.2. Упругость волокнистых композитов
9.2.1. Нагружение вдоль волокон
9.2.2. Нагружение перпендикулярно волокнам
9.2.3. Анизотропия
9.3. Пластичность и разрушение композитов
9.3.1. Растяжение композитов на основе
непрерывных волокон
9.3.2. Передача нагрузки волокнам
9.3.3. Распространение трещины в волокнистых
композитах
9.3.4. Статистика разрушения композитов
9.3.5. Разрушение при сжатии
9.3.6. Разрушение, определяемое разрушением
матрицы
9.4. Примеры композитов
9.4.1. Композиты с полимерной матрицей
9.4.2. Композиты с металлической матрицей
9.4.3. Композиты с керамической матрицей
9.4.4. Биокомпозиты
Глава 10. Усталость
10.1. Типы нагрузок
10.2. Усталостное разрушение металлов
10.2.1. Зарождение трещины
10.2.2. Рост трещины (стадия II)
10.2.3. Окончательное разрушение
10.3. Усталость керамических материалов
10.4. Усталость полимеров
10.4.1. Тепловая усталость
10.4.2. Механическая усталость
10.5. Усталость волокнистых композитов
10.6. Феноменологическое описание усталостного
разрушения
10.6.1. Усталостный рост трещины
10.6.2. S-N диаграммы
10.6.3. Роль среднего напряжения
10.6.4. Оценка усталости при переменной
амплитуде цикла
10.6.5. Циклические свойства
напряжения-деформации
10.6.6. Диаграмма Китагавы
10.7. Усталость образцов с концентратом
напряжения
Глава 11. Ползучесть
11.1. Явления, связанные с ползучестью
11.2. Механизмы ползучести
11.2.1. Стадии ползучести
11.2.2. Дислокационная ползучесть
11.2.3. Диффузионная ползучесть
11.2.4. Скольжение по границе зерен
11.2.5. Диаграммы механизмов деформирования
11.3. Разрыв вследствие ползучести
11.4. Повышение стойкости к ползучести
Глава 12.
Упражнения
Глава 13
Решения
Приложение А.
Использование тензоров
1. Введение
2. Ранг тензора
3. Тензорные обозначения
4. Операции с тензорами и соглашение о
суммировании
5. Преобразования координат
6. Тензорные операции
7. Инварианты
8. Производство тензорных полей
Приложение B.
Индексы Миллера и Миллера-Бравэ
I. Индексы Миллера
2. Индексы Миллера-Бравэ
Приложение Г.
j- Интеграл
1. разрывность функции, сингулярности и теорема
Гаусса
2. Энергия
3. J-интеграл
4. J-интеграл у кончика трещины
5. Пластичность в кончике трещины
6. Энергетическая интерпретация J-интеграла
Литература
Список условных обозначений