疲勞與斷裂課程學習指南一、教材教育部面向21世紀課程教材：陳傳堯編著，疲勞與斷裂，華中科技大學出版社，2002年。二、輔助教材王忠光譯，S.Suresh（美）著，材料的疲勞，北京：國防工業出版社，1999年第二版鄭朝云、張式程譯，D.拉達伊（德）著，焊接結構疲勞強度，北京：機械工業出版社，1994年第一版熊俊江著，疲勞斷裂可靠性工程學，北京：國防工業出版社，2008年第一版三、教學內容疲勞與斷裂課程共分10章。第一章緒論；第二、三和四章介紹疲勞裂紋萌生及其研究方法，包括高周應力疲勞和低周應變疲勞，以及疲勞問題研究的統計學基礎；第五、六和七章介紹彈塑性斷裂力學基礎，包括斷裂擴展判據、斷裂控制設計方法，以及工程常見的表面裂紋的應力強度因子；第八、九和十章介紹疲勞裂紋擴展的研究和預測方法。各章主要內容如下。第一章緒論，介紹疲勞的基本概念，疲勞斷裂破壞事故的嚴重性，疲勞設計的主要方法和發展歷史，疲勞破壞的特征和機理，疲勞斷裂問題研究的一般方法。第二章應力疲勞，介紹應力疲勞的基本概念，S-N曲線及其近似估計，平均應力、載荷形式、尺寸效應、結構件表面光潔度、表面處理，以及溫度與環境等對材料疲勞性能的影響，在給定壽命下循環應力幅與平均應力之間的關系，等疲勞壽命圖，考慮缺口的疲勞問題，Miner線性累積損傷理論，變幅載荷譜下的疲勞問題，簡化雨流循環計數法，隨機載荷譜下的疲勞問題。第三章疲勞應用統計學基礎，介紹疲勞數據的分散性，描述疲勞壽命分布的兩種主要分布函數：正態分布和威布爾分布，二元線性回歸方法，S-N曲線和p-S-N曲線的擬合，以及利用回歸方程進行壽命問題的統計推斷。第四章應變疲勞，介紹應變疲勞的基本概念，單調的應力應變響應及其描述，滯后環，循環應力應變響應及其描述，材料的記憶特性，變幅循環應力應變響應計算，應變壽命曲線與平均應力影響，考慮缺口的應變壽命分析。第五章斷裂失效與斷裂控制設計，介紹低應力斷裂概念，裂紋尖端的應力強度因子，控制斷裂的三個基本因素，材料斷裂韌性的實驗測試方法，斷裂判據，以及斷裂控制設計。第六章表面裂紋，介紹拉伸載荷作用下無限大體中埋藏裂紋和表面裂紋的應力強度因子解，拉伸載荷作用下有限體中表面裂紋的應力強度因子解，以及彎曲載荷作用下有限體中表面裂紋的應力強度因子解。第七章彈塑性斷裂力學簡介，介紹裂紋尖端的小范圍屈服，小范圍屈服下應力強度因子的修正，裂紋尖端張開位移及其實驗測試方法，彈塑性斷裂控制設計方法。第八章疲勞裂紋擴展，介紹疲勞裂紋擴展速率的概念，疲勞裂紋擴展速率與應力強度因子幅曲線的特征，Paris公式，疲勞裂紋擴展壽命預測，平均應力、加載頻率、腐蝕環境對疲勞裂紋擴展的影響。第九章裂紋閉合理論與高載遲滯效應，介紹循環載荷下裂尖的彈塑性響應，裂紋閉合理論，閉合應力的實驗測試方法，高載遲滯效應，Wheeler模型，Willenberg模型。第十章疲勞壽命預測和抗疲勞設計，介紹壽命預測方法的一般要求和分類，損傷容限設計的基本原理、損傷累積的計算方法，耐久性設計的基本原理和一般方法。其中，第二、四、五和八章是整個課程學習的重點。四、實驗說明結合教材內容，本課程安排了四個實驗。通過自己動手操作，觀察實驗現象，記錄實驗結果，可以使學生對疲勞與斷裂的基本概念、基本理論和基本研究方法有較扎實的理解。同時，通過實驗教學培養學生的實踐動手能力。四個實驗項目包括：實驗一平面應變斷裂韌度KIC的測定；實驗二光滑試樣的疲勞實驗；實驗三是裂紋尖端張開位移COD的測定；實驗四是疲勞裂紋擴展速率測定實驗。實驗一和三屬于斷裂力學實驗，實驗二是應力（或應變）疲勞試驗，即疲勞裂紋萌生實驗，實驗四是疲勞裂紋擴展實驗。五、參考資料FuchsHO,StephensRI.Metalfatigueinengineering.NewYork:Wiley,1980KlesnilM.Fatigueofmetallicmaterials.ElsevierScientificPub,1980CollinsJA.fatigueofmaterialsinmechanicsdesign.NewYork:Wiley,1981陳篪，蔡其鞏，王仁智.工程斷裂力學（上）.北京：國防工業出版社，1977BroekD.Elmentaryengineeringfracturemechanics.Noordhoff,TheNetherlands,1978高鎮同.疲勞應用統計學.北京：國防工業出版社，1986HertzbergRW（美）.工程材料的變形與斷裂力學.王克仁譯.北京：機械工業出版社，1982黃志標.斷裂力學.廣州：華南理工大學出版社，1988陳傳堯，高大興.疲勞斷裂基礎.武漢：華中理工大學出版社，1991林吉忠，劉淑華.金屬材料的斷裂與疲勞.北京：中國鐵道出版社，1989BannantineJA,etal.Fundamentalsofmetalfatigueanalysis.PrenticeHall,NewJersey:EnglewoodCliffs,1990ParkerAP.Themechanicsoffractureandfatigue,London:NYE&FNSpon.Ltd,1981RolfsST,BarsomJM（美）.結構中的斷裂與疲勞