本书是“研究生力学丛书”之一，该书系统介绍了固体材料力学行为试验研究方法，特别是轻金属、超高强度钢、“三明治”复合结构核材料等的宏细观力学行为检测与表征方法。全书共分基础研究方法篇和专业研究应用篇，具体内容包括硬度试验与分析、单向拉伸压缩试验与分析、复合材料的力学性能检测方法、“三明治”复合结构材料的力学行为试验研究、生物材料微结构与力学行为检测等。书中还总结了先进材料力学行为前沿和热点问题的研究，并带入了作者多年的教学经验和学术成果。该书可作为工程力学、材料、航空工程、土木等专业的本科生和硕士研究生的高等材料力学实验课程教材，也可作为科研及工程技术人员的参考书。

本书介绍了固体材料力学行为试验研究方法，特别是轻金属、超高强度钢、“三明治”复合结构核材料、导电高分子薄膜、生物等现代材料(Advance Materials)的宏细观力学行为检测与表征方法。通过先进的SEM原位研究手段，用大量图片和数据对这些材料的微结构与力学行为间的关系，以及加工工艺力学等涉及的诸多问题进行了分析讨论。书中以“案例”分析方式解释了所研究材料的力学行为形成机理、影响因素和工业应用前景。本书的最大特点是更关注材料小尺度力学行为演化进程并对其进行分析与讨论。

全书分两个篇章，其中基础研究方法篇介绍了现代材料的一些常见力学性能的试验研究与分析方法，如微纳米压痕、单(双)向拉伸(压缩)试验法、SEM原位观测和磁测残余应力方法；专题研究应用篇则重点介绍了SEM原位研究铸造镁铝合金微观破坏机理，夹杂对超高强度钢的疲劳损伤的作用，“三明治”复合结构核材料性能与加工工艺的关系，导电高分子薄膜微结构变化对力学性能的影响，生物材料力学行为检测等。

第1篇 基础研究方法篇

第1章 绪论

 1.1 高技术与现代固体材料

 1.2 现代固体材料的分类

 1.3 固体材料的力学行为概述

 1.4 材料力学行为的研究与应用

1.4.1 弹性变形

1.4.2 塑性变形

1.4.3 断裂行为

1.4.4 疲劳行为

1.4.5 蠕变行为

 参考文献

第2章 硬度试验与分析

 2.1 硬度简介

2.1.1 日常生活中的硬度

2.1.2 硬度在材料力学性质中的意义

2.1.3 材料硬度试验方法

 2.2 金属材料硬度的定义与试验方法

 2.3 硬度试验结果分析

2.3.1 材料硬度与强度间的关系

2.3.2 拉伸强度与各种硬度间的换算关系

 2.4 纳米硬度测试及相关计算

2.4.1 纳米压痕测试原理

2.4.2 纳米硬度与传统硬度的区别

2.4.3 典型案例

 参考文献

第3章 单向拉伸压缩试验与分析

 3.1 引言

3.1.1 弹性阶段

3.1.2 屈服阶段

3.1.3 强化阶段

3.1.4 颈缩阶段

 3.2 金属材料拉伸现象的细微观解释

3.2.1 金属材料的弹性

3.2.2 金属材料的屈服

3.2.3 金属材料的应变强化

3.2.4 材料紧缩阶段出现断裂

 3.3 弹性破坏与断裂准则

 3.4 应力集中和缺口效应对材料断裂的影响

3.4.1 加载速率或应变速率对材料力学性能的影响

3.4.2 拉伸试验的步骤

 3.5 特殊试样的拉伸压缩试验方法与分析

 3.6 断口分析

 参考文献

第4章 力-变形电测试验方法与分析

 4.1 引言

 4.2 电阻应变片及转换原理

 4.3 温度补偿问题

 4.4 电阻应变仪

 4.5 应变测量与应力分析方法

 参考文献

第5章 复合材料的力学性能检测方法

 5.1 复合材料单向力学性能的试验测定

 5.2 纤维和基体性能的测定

5.2.1 纤维性能及测定方法

5.2.2 基体性能测定方法

5.2.3 弯曲试验

5.2.4 层间剥离试验

 5.3 复合材料的双向力学性能检测

 5.4 典型案例分析：聚酰胺/蒙脱土微纳米复合薄膜拉伸行为特性

 参考文献

第6章 小尺度下力学行为SEM原位试验与分析

 6.1 引言

 6.2 SEM原位力学行为试验工作原理与特点

6.2.1 扫描电子显微镜的工作原理与特点

6.2.2 试样的加热、加载下的SEM原位试验

 6.3 SEM原位力学行为试验用试样制备技术

 6.4 SEM原位扫描图片景深比较

 参考文献

第7章 残余应力检测与分析

 7.1 引言

 7.2 残余应力的测量方法

7.2.1 物理式残余应力测试方法

7.2.2 机械式残余应力测试方法

 7.3 机械式平面残余应力测试方法

7.3.1 小孔释放法基本原理

7.3.2 反向加载的载荷计算

7.3.3 用应变花测量残余主应力及方向

 7.4 机械式三维残余应力的测试与分析方法

7.4.1 应用广义胡克定律的测量方法

7.4.2 应用三维静力平衡方程式的测量方法

 7.5 磁测残余应力方法

7.5.1 磁测技术分类

7.5.2 巴克豪生效应在无损检测与评估中的应用

7.5.3 影响磁测残余应力的主要因素

7.5.4 四极磁探头的磁测残余应力模型

 7.6 磁测残余应力试验分析

 7.7 磁测残余应力的实际应用实例

7.7.1 宝山钢铁厂新型钢材焊接残余应力检测

7.7.2 扬子石化压力容器焊缝附近残余应力检测

 参考文献

第8章 疲劳试验基本概念与方法

 8.1 引言

 8.2 疲劳试验方法简介

 8.3 疲劳的基本概念

 8.4 疲劳裂纹扩展速率的评价方法

8.4.1 疲劳裂纹扩展的线弹性破坏力学

8.4.2 疲劳裂纹扩展的弹塑性破坏力学

 8.5 一种简单疲劳寿命预测方法

 8.6 特殊条件下的疲劳行为

8.6.1 接触疲劳

8.6.2 微动疲劳

8.6.3 多轴疲劳

8.6.4 疲劳寿命的表征

8.6.5 聚合物材料的疲劳问题

 参考文献

第2篇 专题研究应用篇

第9章 镁铝合金微观力学行为试验研究

 9.1 引言

9.1.1 镁及镁铝合金的性能特点

9.1.2 镁铝合金的工业应用

9.1.3 镁铝合金的发展方向

9.1.4 镁铝合金的研究现状

 9.2 铸造镁铝合金疲劳裂纹萌生与扩展行为研究

9.2.1 材料与试验方法

9.2.2 疲劳小裂纹萌生规律

9.2.3 疲劳小裂纹扩展特征

9.2.4 疲劳裂纹扩展速率的评价方法

 9.3 高温下的镁铝合金疲劳行为研究

9.3.1 高温条件下铸造AM50合金的疲劳裂纹扩展速率表征

9.3.2 影响铸造AM50合金高温疲劳裂纹扩展速率的变化机理

9.4 Ca/Sr添加对铸造镁铝合金的力学行为影响

9.4.1 Ca/Sr添加对AZ91D合金的组织及力学性能的影响

9.4.2 Ca/Sr添加镁铝合金的原位拉伸试验研究与分析

 9.5 缺口对铸造镁铝合金的力学行为影响讨论

9.5.1 应力集中的影响

9.5.2 有限元模拟分析

 参考文献

第10章 超高强度钢的微观力学行为SEM原位试验与分析

 10.1 引言

10.1.1 超高强度钢的力学性能特点

10.1.2 超高强度钢的应用

10.1.3 超高强度钢总体发展趋势

10.1.4 含夹杂物的超高强度钢微观破坏机制研究的意义

10.1.5 夹杂物附近疲劳裂纹萌生方式

 10.2 超高强度钢的一般制备工艺

10.2.1 金属的强化手段

10.2.2 本实验研究中所用的超高强度钢

 10.3 含夹杂物的超高强度钢的SEM原位静态拉伸试验与分析

10.3.1 实验设备与试样制备

10.3.2 SEM原位静态拉伸试验结果与分析

 10.4 含夹杂物的超高强度钢的SEM原位疲劳试验与分析

 10.5 夹杂物形状、大小对裂纹萌生与扩展的影响分析

10.5.1 夹杂物形状对裂纹萌生与扩展的影响

10.5.2 夹杂物形状对裂纹萌生位置的影响

10.5.3 夹杂物大小的影响

10.5.4 压痕标记对裂纹扩展的影响

 10.6 含夹杂物的超高强度钢的应力应变场有限元模拟分析

10.6.1 疲劳微裂纹萌生的两个模型：棘轮效应与ShakeDown模型

10.6.2 硬质夹杂周围应力场的有限元分析

 参考文献

第11章 导电高分子薄膜力学行为试验研究

 11.1 引言

 11.2 导电高分子薄膜制备工艺与力学

11.2.1 导电高分子制备过程

11.2.2 导电高分子薄膜沉积机理与分析

 11.3 导电高分子薄膜力学行为试验与分析

11.3.1 实验方法及装置简介

11.3.2 导电聚噻吩薄膜材料试验结果与讨论

11.3.3 导电聚吡咯薄膜的强度参数检测及比较

11.3.4 小结

 11.4 导电高分子薄膜显微结构与力学行为间的关系

 11.5 断口分析与聚吡咯薄膜微结构分析

 小结

 参考文献

第12章 “三明治”复合结构材料的力学行为试验研究

 12.1 引言

12.1.1 国内外对夹层板的研究简述

12.1.2 夹层板的理论设计基础

12.2 “三明治”复合结构材料的制备工艺特点

 12.3 “三明治”复合结构材料的力学行为试验与分析

12.3.1 拉伸试验结果与分析

12.3.2 U3Si2Al复合燃料板三点弯曲试验与分析

12.3.3 U3Si2Al复合燃料板疲劳试验结果与分析

 12.4 “三明治”复合结构核材料界面附近变形的数字散斑分析方法

12.4.1 DSCM对SEM图片的适应性实验

12.4.2 刚体位移实验

12.4.3 SEM原位弯曲载荷对应的图像序列

 2.5 复合材料层压板疲劳寿命简便估计方法

 参考文献

第13章 生物材料微结构与力学行为检测

 13.1 引言

 13.2 典型案例一

 13.3 典型案例二

 13.4 典型案例三

 13.5 典型案例四

 13.6 典型案例五

 参考文献

附录A 试验研究报告写作范例

附录B 研究性论文写作范例

参考文献

索引