本书内容覆盖了材料强度学的基础理论、实验方法、数值模拟以及断裂力学的基本原理、断裂类型、断裂准则与断裂韧性评估等多个方面。其中第1章*第4章讲述了强度与断裂的相关基础理论，第5章*第7章讲述了金属材料在不同场景下强度与断裂的基础理论，第8章*第10章讲述了其他几种类型材料的断裂，第11章简要综述了材料强韧化的方法。本书旨在为读者提供一套系统、*且深入浅出的知识体系，结合了基础理论、工程应用、*进展、数值模拟等方面的内容，希望通过*的论述帮助大家深入理解并掌握材料的强度与断裂这一关键领域的核心理论与技术。

曹宁，中国石油大学（华东）副教授，硕士生导师，材料科学与工程学院副院长。 2021 年博士毕业于山东大学。担任*热处理学会青工委委员、山东省海洋油气装备焊接与表面技术工程研究中心秘书等。主要从事金属材料工程和无机功能材料方面的教学科研工作，获得青岛市青年科技奖、山东省专利奖。主持和参与*和省部级科研项目 10 余项，发表 SCI 论文 60 余篇，申请和授权国内外发明专利十余项，指导学生获得中国国际“互联网”创新创业大赛*铜奖 2 项，获得省级教学成果一等奖 1 项。李学达，中国石油大学（华东）副教授，硕士生导师，2015 年毕业于北京科技大学，入选青岛西海岸新区高层次人才，担任*热处理学会青工委委员、*钢标准委员会钢管分委会观察员、“耐蚀钢产业技术创新战略联盟”秘书处秘书等。主要从事先进金属材料及其焊接物理冶金方面的教学科研工作。主持和参与*和省部级科研项目 3 余项，发表 SCI 论文 20 余篇。

编辑推荐：材料在复杂使役条件下的强度表现、断裂机理及预防策略，成为保障工程*、提升设计水平的关键。《材料强度与断裂》一书覆盖了材料强度学的基础理论、实验方法、数值模拟以及断裂力学的基本原理、断裂类型、断裂准则与断裂韧性评估等多个方面，旨在为读者提供一套系统、*且深入浅出的知识体系，帮助大家深入理解并掌握这一关键领域的核心理论与技术。

第1章位错理论（1）

1.1位错的基本类型及特征（1）

1.1.1刃型位错（1）

1.1.2螺型位错（2）

1.1.3混合位错（3）

1.2伯格斯矢量（4）

1.2.1伯格斯矢量的确定（4）

1.2.2伯格斯矢量的特性（6）

1.2.3伯格斯矢量的表示方法（6）

1.3位错的运动（7）

1.3.1位错的滑移（7）

1.3.2位错的攀移（9）

1.3.3位错的交割（10）

1.4位错的应力场（13）

1.4.1刃型位错的应力场（15）

1.4.2螺型位错的应力场（16）

1.5位错的应变能及线张力（17）

1.5.1位错的应变能（17）

1.5.2位错的线张力（18）

1.6作用在位错上的力（19）

1.7位错间的相互作用（21）

1.7.1平行位错间的弹性相互作用（21）

1.7.2相交位错间的弹性相互作用（24）

1.8位错动力学（25）

1.8.1位错的增殖（25）

1.8.2位错的滑移速度（26）

1.8.3位错的攀移速度（26）

参考文献（29）

第2章金属的弹性变形（32）

2.1弹性变形及其物理本质（32）

2.2弹性模量（33）

2.3比例极限（35）

2.4弹性极限（35）

2.5弹性比功（36）

2.6弹性的不完整性（36）

2.6.1包申格效应（37）

2.6.2弹性后效（37）

2.6.3弹性滞后和循环韧性（37）

参考文献（38）

第3章晶体塑性变形（39）

3.1概述（39）

3.2流变应力（40）

3.2.1晶体的理论屈服强度（40）

3.2.2派-纳力（41）

3.2.3位错的长程弹性相互作用（42）

3.2.4与林位错的相互作用（42）

3.3流变应力与温度的关系（43）

3.3.1内应力与有效应力（44）

3.3.2内应力的测量方法（45）

3.4晶体变形与加工硬化（46）

3.4.1滑移的晶体学及几何关系（46）

3.4.2加工硬化现象（48）

3.4.3加工硬化的唯象解释（50）

3.5固溶体合金的变形（52）

3.5.1长程应力场（52）

3.5.2短程交互作用（53）

3.5.3非均匀强化（55）

3.6复相合金的变形（56）

3.6.1Orowan机制（57）

3.6.2位错切割*相粒子（58）

3.7多晶体塑性变形（59）

3.7.1晶体流变应力（59）

3.7.2Taylor因子（59）

3.8金属间化合物的塑性变形（61）

3.8.1晶体结构位错面缺陷（61）

3.8.2金属间化合物的流变应力（63）

3.8.3塑性与脆性（64）

3.8.4改善塑性措施（65）

参考文献（66）

第4章材料的断裂（69）

4.1断裂的分类（69）

4.1.1韧性断裂和脆性断裂（69）

4.1.2沿晶断裂和穿晶断裂（70）

4.1.3解理断裂（71）

4.2韧-脆转变（74）

4.2.1温度与韧-脆转变的关系（75）

4.2.2缺口根部应力状态与韧-脆转变的关系（76）

4.2.3应力状态柔度系数和韧-脆转变的关系（77）

4.3格里菲斯断裂理论（78）

4.3.1理论断裂强度（78）

4.3.2格里菲斯裂纹理论（79）

4.4弹性断裂力学基础（81）

4.5弹塑性断裂力学基础（83）

4.5.1J积分的定义（84）

4.5.2J积分和裂纹前端应力、应变场的关系（85）

4.5.3裂纹*张开位移(COD)（86）

4.6断裂韧性测量原理（87）

4.7断裂的位错理论（88）

4.7.1位错与裂纹的交互作用（88）

4.7.2裂纹及裂尖塑性区的位错模型（89）

4.7.3裂尖塑性区位错结构的观察（91）

参考文献（91）

第5章蠕变损伤与断裂（93）

5.1概述（93）

5.2蠕变空洞形核（95）

5.3蠕变空洞的长大（97）

5.4蠕变裂纹扩展的空洞长大模型（97）

5.5控制蠕变裂纹扩展的断裂力学参数（98）

5.6基于蠕变损伤断裂的持久寿命预测（99）

参考文献（101）

第6章循环变形与疲劳断裂（103）

6.1单晶体金属的循环变形（103）

6.2循环变形中位错亚结构的变化（104）

6.3实际材料的循环变形（105）

6.4疲劳裂纹萌生（105）

6.5疲劳裂纹扩展（106）

6.6疲劳裂纹扩展的断裂力学问题（107）

6.7裂纹闭合（107）

6.8高温低周疲劳（109）

6.9蠕变疲劳交互作用（110）

6.10金属材料疲劳寿命的仿真预测（111）

6.10.1低、高周疲劳寿命预测（111）

6.10.2拉压疲劳寿命预测（112）

6.10.3热疲劳寿命预测模型（112）

参考文献（115）

第7章环境导致的断裂（118）

7.1氢致开裂（118）

7.1.1金属中的氢（118）

7.1.2氢致开裂的类型（119）

7.1.3氢致开裂机制（120）

7.2应力腐蚀开裂的一般特性（121）

7.2.1应力腐蚀体系（121）

7.2.2应力腐蚀开裂的材料因素（122）

7.2.3应力腐蚀开裂的电化学因素（123）

7.2.4应力腐蚀开裂的力学因素（124）

7.2.5应力腐蚀开裂的环境因素（124）

7.3几种材料的应力腐蚀开裂（125）

7.3.1不锈钢应力腐蚀开裂（125）

7.3.2碳钢和低合金钢应力腐蚀开裂（126）

7.3.3有色金属及其合金应力腐蚀开裂（126）

7.4应力腐蚀开裂机制（127）

7.4.1氢致开裂模型（128）

7.4.2钝化膜破坏模型（128）

7.4.3滑移溶解模型（129）

7.4.4活性通路模型（129）

7.4.5局部表面塑性模型（LSP模型）（130）

7.5应力腐蚀开裂的断裂力学（130）

7.5.1SCC临界应力强度因子KⅠSCC（130）

7.5.2SCC裂纹扩展速率与寿命（132）

7.6腐蚀疲劳的一般特性（133）

7.6.1概述（133）

7.6.2腐蚀疲劳影响因素（133）

7.6.3腐蚀疲劳机理（134）

7.7腐蚀疲劳的断裂力学（135）

7.8腐蚀疲劳的研究现状（136）

7.8.1腐蚀疲劳的实验研究（136）

7.8.2腐蚀疲劳的数值模拟研究（141）

参考文献（144）

第8章纤维增强复合材料的断裂（149）

8.1复合材料简介（149）

8.1.1碳纤维复合材料的应用（149）

8.1.2碳纤维复合材料的损伤形式（150）

8.2碳纤维复合材料的损伤断裂问题研究（151）

8.2.1失效准则（152）

8.2.2材料退化模型（153）

8.2.3碳纤维复合材料断裂研究（154）

8.3复合材料的破坏准则（157）

8.4复合材料应力传递中的剪滞理论（158）

参考文献（159）

第9章聚合物材料的强度和断裂（163）

9.1概述（163）

9.2聚合物断裂（165）

9.2.1聚合物的断裂模式（165）

9.2.2聚合物的断裂过程和断裂强度（165）

9.2.3晶态聚合物的断裂行为（167）

9.2.4聚合物的疲劳破坏过程（168）

第10章无机非金属材料的断裂（169）

10.1无机非金属材料概述（169）

10.2陶瓷材料的强度和韧性（170）

10.2.1陶瓷的理论断裂强度（171）

10.2.2陶瓷材料强度测试方法（173）

10.2.3断裂韧性常规测试方法（174）

10.3陶瓷断裂力学（178）

10.3.1陶瓷材料的蠕变断裂（178）

10.3.2陶瓷材料压痕断裂力学（180）

10.4陶瓷材料增韧机制（183）

10.4.1相变增韧及机理分析（183）

10.4.2裂纹扩展路径与显微裂纹增韧（184）

10.4.3晶须/纤维增韧及其理论分析（186）

10.4.4颗粒桥接增韧（188）

参考文献（189）

第11章材料的增强增韧方法及其机理（191）

11.1材料的增强机理（191）

11.1.1固溶强化（191）

11.1.2加工硬化（192）

11.1.3细晶强化（193）

11.1.4*相强化（194）

11.2复合强化的机理（195）

11.2.1弥散强化（195）

11.2.2颗粒增强（196）

11.2.3纤维增强（197）

11.3预应力强化（200）

11.4表面改性（201）

11.5材料的增韧方法及其机理（202）

参考文献（203）