本书系统阐述了线性切口力学的概念及其在金属疲劳失效与材料强度预测方面的套用，内容包括光滑件的疲劳现象、切口件的疲劳、疲劳裂纹的扩展、平均应力和组合应力的疲劳强度、变应力幅值下的疲劳寿命、低循环疲劳、各种环境下的裂纹发生及扩展等。

本书可供力学、机械及其他相关专业的科研人员和工程技术人员阅读参考。

目前已有很多关于疲劳问题的专业着作。作者根据多年的研究工作体会到，面对着数量庞大的疲劳问题文献论文及设计公式，作为研究工作人员，应该会按照自己的思路框架通过对各种基本疲劳现象进行整理，总结并建立一套对疲劳问题研究的基本思路。这对研究工作的进一步开展是非常有益的。

作者于1980年在日本九州大学西谷弘信教授研究室开始了疲劳问题的学习和研究。本书主要根据西谷研究室的研究结果，套用西谷弘信教授所提倡的“线性切口力学”的概念，对金属疲劳的基本问题进行系统的总结整理后完成。其基本思路如下。

(1) 首先是定位问题。本书作者把包含疲劳在内的材料强度的学问，定位为建立“从试件的强度预测实物的强度”这样一个工程近似手法的学问。根据这一定位，弄清引起疲劳破坏的力学环境等因素，并就这些因素对试件和实物进行比较是材料强度学的主要内容。

(2) 材料强度学作为一门学问，其寻求的主要目标是由更少的试验数据高精度地预测更多的实物强度。

(3) 为了从比较少的试验数据预测更多的实物强度，其预测理论体系必定包含有近似，由此也就存在套用的限界。打破这些限界，找到材料强度学问新的发展萌芽，则是材料强度学的主要课题。而明确的目的意识和先进实验技术的结合是成功的关键。

(4) 可以从不同的角度研究疲劳问题。本书根据疲劳破坏的发生完全取决于疲劳裂纹行为这一事实，把疲劳过程分为裂纹的发生和扩展机理不同的两个过程，通过疲劳裂纹行为来研究各种疲劳问题。

从上述可以了解到，本书的阅读对象是从事疲劳研究的技术人员、研究者、大学生。相信它对加深理解疲劳强度学的基本概念会有所帮助。感谢日本九州大学名誉教授西谷弘信先生。他是作者的研究生指导老师。感谢他长期以来对作者在学术研究上的指导和帮助，以及对本书所使用的各种试验数据的大力支持和对本书基本构思的有益的讨论。

感谢清华大学航空航天学院工程力学系黄克智院士、庄茁教授对本书出版所给予的关注和支持。

陈玳珩江苏大学教授

2014年7月

第1章强度问题的工程方法1

1.1根据试件的强度预测实物的强度1

1.2产生破坏的力学环境3

1.2.1力学环境的参量4

1.2.2力学环境的强度4

1.2.3力学环境的强度指标4

1.3小规模屈服状态下的应力场的评价6

1.3.1裂纹问题6

1.3.2切口问题9

1.3.3线性断裂力学和线性切口力学的比较13

1.4大规模屈服状态下的应力场的评价17

1.4.1J积分17

1.4.2非线性裂纹力学和非线性切口力学19

第2章光滑件的疲劳现象26

2.1光滑件的疲劳过程27

2.1.1S10C退火材料的疲劳过程29

2.1.27/3黄铜的退火材料的疲劳过程30

2.1.3时效硬化铝合金的疲劳过程32

2.2光滑件疲劳现象的基本的特徵33

2.2.1疲劳破坏的两个过程34

2.2.2疲劳裂纹的发生过程34

2.2.3碳钢的停留裂纹39

2.3滑移带裂纹和晶界裂纹40

2.4疲劳极限下存在停留微裂纹的材料和不存在停留微裂纹的材料的比较42

2.4.1SN曲线上的疲劳极限的存在和停留微裂纹的关係43

2.4.2锻鍊效应和停留微裂纹的关係45

第3章切口件的疲劳49

3.1切口件的疲劳损伤49

3.2疲劳强度σw1、裂纹强度σw2和分歧点的切口半径ρ053

3.2.1Ktσw1和Ktσw2与切口半径ρ的关係53

3.2.2σw1、σw2与切口底部应力集中範围的关係55

3.2.3切口件停留裂纹产生的力学条件59

3.2.4分歧点的切口半径ρ062

3.2.5切口的灵敏度65

3.3根据线性切口力学计算切口件疲劳极限的方法68

3.4缺陷件的疲劳极限71

3.5尺寸效应75第4章疲劳裂纹的扩展80

4.1疲劳裂纹的扩展过程80

4.2疲劳裂纹扩展定律81

4.3长裂纹的扩展定律85

4.3.1满足小规模屈服条件下的裂纹尖端交变塑性变形86

4.3.2小规模屈服条件下的裂纹扩展速度87

4.4疲劳裂纹的开闭口现象91

4.4.1裂纹的闭口现象91

4.4.2由S形卸载柔度法测量裂纹的开闭口点92

4.4.3有效应力强度因子範围ΔKeff94

4.4.4预开裂纹开始扩展后的开闭口点的变化96

4.4.5停留裂纹的开闭口99

4.5小裂纹的扩展102

4.5.1小裂纹的扩展定律102

4.5.2小裂纹扩展定律的适用界限106

4.5.3光滑件的疲劳寿命预测109

第5章平均应力和组合应力112

5.1平均应力的影响112

5.2组合应力下的疲劳强度115

第6章变应力幅值下的疲劳寿命118

6.1minor法则成立的条件119

6.1.1疲劳损伤能否用∑(ni/Nfi)来评估(条件（2）)119

6.1.2不同应力幅循环下的疲劳损伤是否相互

独立(条件（1）)125

6.2过度应力给限下载入应力下的小裂纹扩展带来的影响127

第7章低循环疲劳133

7.1疲劳寿命133

7.2局部应变集中和裂纹发生137

7.3晶界裂纹发生的机理142

第8章各种环境下的裂纹发生及扩展145

8.1高温环境145

8.2腐蚀环境149

8.2.1裂纹发生行为151

8.2.2裂纹扩展行为153

参考文献157