航空材料力学性能检测 郭广平 力学检测知识 疲劳断裂 持久蠕变 短时力学 金属材料 复合材料 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

《航空材料力学性能检测》是航空工业力学性能检测人员的培训教材。全书共4篇17章：基础知识篇包括航空材料基础知识、金属的变形、金属的断裂与断口分析和数据统计分析基础知识；短时力学性能篇包括金属的拉伸、硬度、冲击、压缩、弯曲、扭转、剪切和工艺性能试验以及复合材料的短时力学性能试验；疲劳断裂力学性能篇包括金属的高周疲劳、低周疲劳、断裂韧度和裂纹扩展速率试验以及非金属材料的疲劳、断裂和冲击性能试验；长时力学性能篇包括金属的持久和蠕变性能及氢脆试验。

序言

前言

第1篇基 础 知 识

第1章航空材料基础知识

1.1材料性能

1.1.1材料性能的分类

1.1.2材料性能与其成分、组织、工艺及结构设计的关系

1.2飞机设计思想的发展及对材料性能的要求

1.3航空主要金属结构材料的分类及应用

1.3.1结构钢和不锈钢

1.3.2高温合金

1.3.3铝合金

1.3.4钛合金

1.4复合材料概述

1.4.1复合材料的定义

1.4.2复合材料的组成

1.4.3复合材料的主要特点

1.4.4复合材料的分类

1.4.5复合材料的应用

1.4.6复合材料的基本力学性能

1.5力学性能试验取样与制备

1.5.1取样类型及取样原则

1.5.2试样轴线的标识方法

1.5.3试样的制备

1.5.4试样包装与防护

1.6力学性能试验方案设计

1.6.1试验方案策划

1.6.2试验方法与步骤

1.6.3试验质量控制

1.6.4数据处理方法及结果表达

1.6.5试验结果评估

思考题

第2章金属的变形

2.1基本概念

2.1.1外力与内力

2.1.2变形的基本形式

2.1.3应力与应变

*2.1.4应力状态的柔性系数

2.2金属的弹性变形

2.2.1弹性变形的特点

2.2.2胡克定律

2.3弹性模量

2.3.1弹性模量的物理意义

2.3.2影响弹性模量的因素

2.3.3金属的弹性与弹性比功

2.4金属的塑性变形

2.5金属的形变强化

2.5.1形变强化的工程意义

2.5.2形变强化曲线和形变强化指数

2.5.3影响形变强化的因素

思考题

第3章金属的断裂与断口分析

3.1断裂的类型

3.1.1韧性断裂与脆性断裂

3.1.2穿晶断裂与沿晶断裂

3.1.3剪切断裂与解理断裂

3.1.4按受力状态和环境介质分类

3.2断口分析

3.2.1断口分析的内容

3.2.2断口分析的基本方法

3.3断口的宏观形貌特征

3.3.1静载荷下断口的宏观形貌特征

3.3.2冲击断口的宏观形貌特征

3.3.3疲劳断口的宏观形貌特征

3.3.4沿晶断裂的宏观形貌特征

3.3.5实际构件断口的宏观分析

3.4疲劳断裂的微观形貌特征

3.4.1疲劳裂纹扩展断口的微观形貌特征

3.4.2近门槛值扩展区断口的微观形貌特征

3.4.3低周疲劳断口的微观形貌特征

3.4.4腐蚀疲劳断口的微观形貌特征

*3.5应力腐蚀与氢脆断口

3.5.1应力腐蚀断口的形貌特征

3.5.2氢脆断口的形貌特征

思考题

第4章 航空材料力学性能检测目录第4章数据统计分析基础知识

4.1基本概念

4.1.1母体、个体和子样

4.1.2平均值和中值

4.1.3方差和标准差

4.1.4变异系数

4.1.5随机变量和概率密度函数

4.1.6分布函数和可靠度

4.2常用分布函数及其应用

4.2.1正态分布及其应用

4.2.2威布尔分布及其应用

4.2.3t分布及其应用

4.2.4χ2分布及其应用

4.2.5F分布及其应用

4.3回归分析简介

4.3.1回归分析的基本概念

4.3.2一元线性回归分析

4.4数据基值简介

4.4.1-3σ基值

4.4.2A基值和B基值

4.4.3S基值

4.4.4典型基值

4.4.5数据基值表达设计许用值的使用原则

4.5数值修约

4.5.1数值修约规则

4.5.2修约间隔为非10n单位的修约

4.5.3界限数值的修约

4.6试验结果的测量不确定度简介

4.6.1测量不确定度的基本概念

4.6.2测量不确定度的评定方法

4.6.3测量不确定度的评定步骤

4.6.4测量不确定度的评定实例

思考题

第2篇短时力学性能

第5章金属的拉伸试验

5.1基本概念

5.1.1拉伸图和应力应变曲线

5.1.2拉伸过程的物理现象及性能指标

5.1.3拉伸试验标准的分析与比较

5.2试验设备

5.2.1拉力试验机

5.2.2引伸计

5.2.3高、低温试验装置

5.3拉伸试样

5.3.1比例试样

5.3.2试样的形状和尺寸

5.3.3试样的加工要求

5.4试验前的准备工作

5.4.1测量试样原始横截面积So

5.4.2标记原始标距Lo

5.4.3选择试验机和引伸计

5.4.4确定试验速率

5.5强度指标的测定

5.5.1上、下屈服强度的测定

5.5.2规定塑性延伸强度的测定

5.5.3规定总延伸强度的测定

5.5.4规定残余延伸强度的测定

5.5.5抗拉强度的测定

5.6塑性指标的测定

5.6.1断面收缩率Z

5.6.2断后伸长率A

5.6.3断裂总延伸率At

5.6.4 力总延伸率和 力塑性延伸率

5.6.5屈服点延伸率Ae

5.7弹性模量及泊松比的测定

5.7.1弹性模量的测定

5.7.2泊松比的测定

5.8应变硬化指数n值的测定

5.8.1真应力和真应变

5.8.2试验原理

5.8.3试验程序

5.9高、低温拉伸试验

5.9.1高温拉伸试验

5.9.2低温拉伸试验

*5.10管材、丝材及薄板的拉伸试验

5.10.1金属线材拉伸试验

5.10.2金属管材拉伸试验

5.11试验结果的分析处理表达

5.11.1试验数据的分析处理

5.11.2试验结果的数值修约

5.11.3试验结果的表达

5.12影响拉伸试验结果的主要因素

5.12.1试样形状、尺寸及表面粗糙度的影响

5.12.2试样装夹的影响

5.12.3试验速度的影响

思考题

第6章金属的硬度试验

6.1布氏硬度

6.1.1试验原理

6.1.2试验规范及相似原理的应用

6.1.3试样及试验仪器

6.1.4技术要求和试验操作要点

6.1.5试验结果处理

6.1.6应用范围及优缺点

6.2洛氏硬度

6.2.1试验原理

6.2.2试样及试验仪器

6.2.3技术要求和试验操作要点

6.2.4试验结果处理

6.2.5表面洛氏硬度

6.2.6应用范围及优缺点

6.3维氏硬度

6.3.1试验原理及特点

6.3.2试样及试验仪器

6.3.3技术要求和试验操作要点

6.3.4试验结果处理

6.3.5应用范围及优缺点

6.4显微硬度测定法

6.4.1维氏显微硬度

6.4.2努氏显微硬度

*6.5肖氏硬度

6.5.1试验原理

6.5.2试样及试验仪器

6.5.3试验操作要点

6.5.4试验结果处理

6.5.5应用范围及优缺点

思考题

第7章金属的冲击试验

7.1概述

7.1.1加载速度与变形速度

7.1.2冲击载荷下金属变形与断裂的特点

7.1.3冲击韧度的意义

7.1.4冲击试验的应用

7.2夏比摆锤冲击试验

7.2.1试验原理

7.2.2冲击试验方法标准

7.2.3试样设计与制备

7.2.4试验设备

7.3室温冲击试验

7.3.1试验前的准备工作

7.3.2试验操作步骤

7.3.3试验结果的处理及表达

7.3.4影响冲击试验结果的主要因素

7.4高温和低温冲击试验

7.4.1高温和低温试验装置

7.4.2试样定位

7.4.3试样保温时间

*7.4.4温度补偿

7.5其他冲击试验方法

7.5.1艾氏冲击试验方法

7.5.2落锤试验方法

思考题

第8章金属的压缩、弯曲、扭转和剪切试验

8.1金属压缩试验

8.1.1压缩试验的特点

8.1.2压缩试验原理

8.1.3试样及设备

8.1.4压缩力学性能测定

8.1.5压缩试验的破坏特征

8.2金属弯曲力学性能试验

8.2.1弯曲试验的工程应用及特点

8.2.2弯曲试验原理

8.2.3弯曲力学性能的测定

8.3金属扭转试验

8.3.1扭转试验的特点及应用

8.3.2扭转试验的原理

8.3.3扭转力学性能的测试

8.3.4扭转力学性能指标的测定

8.3.5扭转试样的断裂分析

8.4金属剪切试验

8.4.1剪切试验的特点及应用

8.4.2剪切试验的原理

8.4.3剪切力学性能的测试

思考题

第9章金属的工艺性能试验

9.1金属弯曲工艺性能试验

9.1.1试样与试验装置

9.1.2试验程序

9.1.3试验报告

9.2金属杯突工艺性能试验

9.2.1试样

9.2.2试验设备

9.2.3试验程序

9.2.4试验报告

9.3金属丝材扭转工艺性能试验

9.3.1试样

9.3.2试验设备

9.3.3试验程序

9.3.4试验报告

9.4金属顶锻工艺性能试验

9.4.1试样

9.4.2试验设备

9.4.3试验程序

9.4.4试验报告

9.5金属反复弯曲工艺性能试验

9.5.1试样

9.5.2试验设备

9.5.3试验程序

9.5.4试验报告

9.6金属线材缠绕工艺性能试验

9.6.1试样

9.6.2试验设备

9.6.3试验程序

9.6.4试验报告

9.7金属管材工艺性能试验

9.7.1金属管扩口试验

9.7.2金属管弯曲试验

9.7.3金属管卷边试验

9.7.4金属管压扁试验

思考题

0章复合材料的静态力学性能试验

10.1拉伸性能试验

10.1.1试验原理

10.1.2标准试验方法

10.1.3试样

10.1.4试验设备和夹具

10.1.5试验过程

10.1.6试验数据处理与表达

10.2压缩性能试验

10.2.1试验原理

10.2.2标准试验方法分析

10.2.3试样

10.2.4试验设备和夹具

10.2.5试验程序

10.2.6试验数据处理与表达

10.3弯曲性能试验

10.3.1试验原理

10.3.2标准试验方法

10.3.3弯曲试样

10.3.4试验设备和夹具

10.3.5试验程序

10.3.6试验数据处理与表达

10.4面内剪切性能试验

10.4.1试验原理

10.4.2标准试验方法

10.4.3面内剪切试样

10.4.4试验机和应变测量装置

10.4.5试验程序

10.4.6试验数据处理与表达

10.5层间剪切性能试验

10.5.1试验原理

10.5.2标准试验方法

10.5.3层间剪切试样

10.5.4试验设备和夹具

10.5.5试验程序

10.5.6试验数据处理与表达

思考题

第3篇疲劳断裂力学性能

1章金属的高周疲劳试验

11.1基本概念

11.1.1疲劳破坏的特征

11.1.2循环载荷

11.1.3循环应力参数

11.1.4疲劳试验的分类

11.1.5疲劳SN曲线

11.1.6疲劳极限

11.1.7高周疲劳标准试验方法简介

11.2试验设备

11.2.1试验机类型及特点

11.2.2疲劳试验机

11.3疲劳试样

11.3.1应力集中与应力集中系数

11.3.2试样类型及设计原则

11.3.3试样制备

11.4疲劳SN曲线的测试方法

11.4.1单点试验法

11.4.2成组试验法

11.4.3升降法

11.5试验数据处理及表达

11.5.1疲劳SN曲线的数学模型

11.5.2疲劳试验记录

11.5.3疲劳SN曲线的绘制

*11.5.4等寿命曲线图

*11.6成组对比试验结果的显著性检验

11.6.1F检验

11.6.2t检验

11.6.3疲劳对比试验

*11.7PSN曲线

11.7.1基本概念

11.7.2PSN曲线的绘制

*11.8金属的腐蚀疲劳试验

11.8.1腐蚀疲劳及特点

11.8.2测试技术要点

11.9影响疲劳极限的因素

11.9.1合金成分与组织结构

11.9.2表面状态与尺寸因素

思考题

2章金属的低周疲劳试验

12.1基本概念

12.1.1滞后回线

12.1.2循环硬化和循环软化

12.1.3循环应力应变曲线

12.1.4应变寿命曲线

12.1.5低周疲劳的特点

12.2低周疲劳性能的测试

12.2.1标准试验方法

12.2.2试验设备

12.2.3试样与制备

12.2.4测试技术要点

12.2.5低周疲劳试验的特点

12.3循环应力应变曲线的测定

12.3.1单试样法

12.3.2多试样法

12.3.3增级试验法

12.4试验数据的获得、处理及表达

12.4.1试验数据的获得

12.4.2试验数据的处理

12.4.3试验结果的表达

*12.5金属的热疲劳

12.5.1热疲劳现象

12.5.2热疲劳试验方法

*12.6金属的热机械疲劳

12.6.1热机械疲劳现象

12.6.2试验原理及力学行为模型

12.6.3热机械疲劳试验方法

*12.7金属的疲劳蠕变试验

思考题

3章金属的断裂韧度试验

13.1基本概念

13.1.1断裂韧度及其表征参量

13.1.2裂纹的基本形式

13.1.3线弹性断裂力学的几个基本概念

13.1.4线弹性断裂韧度参量：KⅠc，KR、Kc和Kapp

*13.1.5裂纹扩展能量释放率GⅠ

*13.1.6弹塑性状态下的断裂韧度

13.1.7断裂韧度的测试方法

13.1.8断裂韧度的测试意义

13.2金属平面应变断裂韧度KⅠc的测定

13.2.1试验原理

13.2.2试样

13.2.3试验设备

13.2.4试验程序

13.2.5试验数据的处理及表达

13.3金属平面应力断裂韧度Kc及KRΔa曲线的测定

13.3.1试验原理

13.3.2试样

13.3.3试验装置

13.3.4有效裂纹尺寸的获取方法

13.3.5试验程序

13.3.6试验数据的处理及表达

13.4金属延性断裂韧度JⅠc及JRΔa曲线的测定

13.4.1试验原理

13.4.2试样

13.4.3试验装置

13.4.4试验程序

13.4.5试验数据的处理及表达

*13.5金属板材表面裂纹断裂韧度KⅠE的测定

13.5.1试验原理

13.5.2试样

13.5.3试验装置

13.5.4试验程序

13.5.5试验数据的处理与表达

思考题

4章金属的疲劳裂纹扩展速率试验

14.1疲劳裂纹的形成与扩展

14.1.1疲劳破坏的特点

14.1.2疲劳裂纹的形成和断裂过程

*14.1.3疲劳裂纹萌生机制

14.1.4疲劳裂纹扩展的微观特征

14.2疲劳裂纹扩展速率dadNΔK曲线

14.2.1应力强度因子K和应力强度因子幅ΔK

14.2.2疲劳裂纹扩展速率dadN

14.2.3疲劳裂纹扩展dadNΔK曲线和门槛值ΔKth

14.2.4描述dadNΔK曲线的公式

14.3疲劳裂纹扩展速率的主要影响因素

14.3.1微观织构的影响

14.3.2应力比的影响

14.3.3加载频率的影响

14.3.4厚度的影响

14.3.5超载的影响

14.3.6环境的影响

14.4疲劳裂纹扩展的阻滞

14.4.1裂纹闭合阻滞

14.4.2载荷相互作用阻滞

14.5疲劳裂纹扩展速率试验

14.5.1疲劳裂纹扩展速率试验分类

14.5.2试样及试验设备

14.5.3裂纹长度测量方法

14.5.4试验方法要点

14.5.5试验数据的处理及测试报告

14.6疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth的测定

14.6.1试验原理

14.6.2降K试验

14.6.3增K试验

14.6.4门槛值ΔKth的确定及测试报告

*14.7谱载疲劳裂纹扩展速率试验

14.7.1试验方法要点

14.7.2试验结果表达

*14.8腐蚀疲劳裂纹扩展速率试验

14.8.1试样

14.8.2腐蚀试验装置

14.8.3试验方法要点

14.8.4试验结果表达

*14.9疲劳小裂纹扩展速率试验

14.9.1小裂纹效应

14.9.2试样

14.9.3小裂纹长度监测方法

14.9.4试验方法要点

14.9.5试验结果表达

14.9.6小结

思考题

5章非金属材料的疲劳、断裂和冲击性能试验

15.1复合材料的疲劳试验

15.1.1复合材料疲劳断裂的基本概念

15.1.2复合材料疲劳试验的标准试验方法

15.1.3复合材料的拉伸疲劳试验

15.2有机玻璃的疲劳试验

15.2.1有机玻璃疲劳试验的特点

15.2.2有机玻璃疲劳的标准试验方法

15.2.3有机玻璃的拉伸疲劳试验

15.3复合材料的层间断裂韧性试验

15.3.1层间断裂韧性试验基础

15.3.2Ⅰ型层间断裂韧性试验

15.3.3Ⅱ型层间断裂韧性试验

15.4复合材料的冲击后压缩试验（CAI）

15.4.1试验原理

15.4.2CAI标准试验方法

15.4.3试样

15.4.4试验设备和夹具

15.4.5试验程序

15.4.6试验数据的处理与表达

思考题

第4篇长时力学性能

6章金属的持久和蠕变性能试验

16.1基本概念

16.1.1蠕变的定义

16.1.2蠕变曲线

16.1.3蠕变曲线数学表达式

16.1.4持久和蠕变性能的表征参量

16.1.5金属蠕变的变形和断裂机制

16.2金属持久和蠕变性能的测试方法

16.2.1标准试验方法分析与比较

16.2.2试验方案设计

16.2.3持久性能的测定

16.2.4蠕变性能的测定

16.3影响持久和蠕变性能的主要因素

16.3.1金属内部组织结构的影响

16.3.2工艺因素的影响

16.3.3试验因素的影响

16.4持久和蠕变寿命的预测方法

16.4.1寿命预测方法

16.4.2持久和蠕变热强综合参数曲线方程的选择

16.5试验数据的处理及表达

16.5.1试验数据的处理

16.5.2试验数据的表达

思考题

7章金属的氢脆试验

1.1氢脆试验航标与美国ASTM标准的比较

17.2氢脆试验方法

附录

附录A金属材料 外常用力学性能及工艺性能试验标准方法目录

附录B有机玻璃 力学性能试验标准方法目录

附录C复合材料 外力学性能试验标准方法目录

附录D金属材料性能测试 标准与航空标准相关术语、符号差异表

附录E复合材料性能测试美国ASTM标准和 标准相关术语、符号差异表

附录F标准正态分布函数数值表

附录GF分布单侧分位数值表（α2=0.05和α2=0.025）

附录H t分布单侧分位数值表

附录I χ2分布单侧分位数值表

附录J置信度γ=95%和γ=90%的 少有效试样个数表（可靠度P=50%，误差限度δ=±5%）

附录K相关系数检验表

参考文献

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