裂尖应变场原位实验研究

本书在介绍固体缺陷及线弹性断裂力学理论、扫描电子显微镜原理及结构、几何相位分析方法等的基础上，将原位扫描电子显微镜实验与几何相位分析方法相结合，深入分析了5A05铝合金、多晶钼及单晶硅中微裂纹的萌生及扩展过程，研究了裂纹尖端的微米尺度及亚微米尺度应变场。

目录
前　言
第１章　绪论１
　１.１　固体缺陷１
　　１.１.１　点缺陷２
　　１.１.２　线缺陷５
　　１.１.３　面缺陷６
　　１.１.４　体缺陷７
　１.２　微裂纹研究进展９
　１.３　实验力学测试技术的发展１４
　１.４　本书内容安排１９
第２章　线弹性断裂力学理论２２
　２.１　断裂力学概述２２
　２.２　断裂的分类２５
　２.３　线弹性断裂力学基础理论２９
　　２.３.１　Ｇｒｉｆｆｉｔｈ微裂纹理论及修正３０
　　２.３.２　裂纹尖端附近的应力场和应力强度因子３３
　　２.３.３　断裂韧度及裂纹失稳扩展判据３５
　２.４　本章小结
第３章　扫描电子显微镜３８
　３.１　扫描电子显微镜发展概述３８
　３.２　扫描电子显微镜的性能特点４０
　３.３　扫描电子显微镜的工作原理４２
　３.４　扫描电子显微镜的结构４３
　３.５　扫描电子显微镜的分类４６
　３.６　扫描电子显微镜图像的衬度形成原理４９
　３.７　本章小结５１
第４章　几何相位分析方法５２
　４.１　几何相位分析方法的原理５２
　４.２　几何相位分析的步骤５６
　４.３　掩模大小对几何相位分析方法测定结果的影响分析５７
　　４.３.１　实验过程５７
　　４.３.２　结果与讨论５８
　４.４　本章小结６１
第５章　５Ａ０５铝合金微裂纹尖端应变场原位实验研究６２
　５.１　实验方法６２
　　５.１.１　几何相位分析方法６２
　　５.１.２　数字图像相关方法６２
　　５.１.３　试样的制备６４
　　５.１.４　原位扫描电子显微镜三点弯曲实验６５
　５.２　结果与讨论６６
　　５.２.１　微裂纹萌生及扩展分析６６
　　５.２.２　微裂纹尖端应变场分析７０
　５.３　本章小结７７
第６章　多晶钼微裂纹尖端应变场原位实验研究　７９
　６.１　理论模型７９
　６.２　实验方法８１
　　６.２.１　几何相位分析方法８１
　　６.２.２　试样的制备８１
　　６.２.３　原位扫描电子显微镜单轴拉伸实验８３
　６.３　结果与讨论８４
　６.４　本章小结８９
第７章　单晶硅微裂纹尖端应变场原位实验研究９１
　７.１　理论模型９２
　７.２　实验方法９２
　　　７.２.１　几何相位分析方法９２
　　　７.２.２　试样的制备９２
　　　７.２.３　原位扫描电子显微镜单轴拉伸实验９４
　７.３　结果与讨论９４
　７.４　本章小结１００
第８章　总结和展望１０２
　８.１　总结１０２
　８.２　展望１０６
参考文献１０８

微裂纹是固体材料中一种非常重要的缺陷，它在材料的强度、失效以及其他结构敏感性问题研究中起着至关重要的作用。微裂纹的扩展终会导致材料断裂，甚至会造成灾难性的后果。尽管许多研究者在材料微裂纹方面做了大量的研究工作，但由于实验设备和技术上的局限性，人们对裂纹的形核及扩展机制、裂纹尖端的动态变化情况还不明确，许多很有价值的理论还需要用实验结果进一步验证和支持。
因此，断裂理论的发展急需对微裂纹的形核、扩展过程以及微裂纹尖端应变场进行高精度实验观测。
原位扫描电子显微镜实验可以实时动态地研究材料在加载时的响应，近年来成为一种非常有效且直观的断裂研究手段。几何相位分析方法是一种基于高分辨率分析仪器和数字图像处理技术的高精度纳米尺度实验力学测试技术。本书将原位扫描电子显微镜实验与几何相位分析方法相结合，深入分析了５Ａ０５铝合金、多晶钼及单晶硅中微裂纹的萌生及扩展过程，研究了微裂纹尖端的微米尺度及亚微米尺度应变场，并与线弹性理论解进行了比较。
本书的研究工作得到了国家自然科学基金（１１５６２０１６，１１６７２１７５，１１７６２０１３）、国家留学基金（２０１４５０４９） 及内蒙古自然科学基金（２０１８ＭＳ０１０１３，２０１３ＭＳ０１０７）经费资助，在此表示衷心的感谢。
在本书的编写过程中，得到了上海海事大学赵春旺教授、内蒙古工业大学邢永明教授、内蒙古工业大学赵燕茹教授、内蒙古工业大学郎风超副教授的悉心指导，在此向他们表示衷心的感谢；研究生张伟光、翟毅、李士杰、聂晓梦等参与了本书的校稿和检查等工作，在此对他们的辛勤劳动表示衷心的感谢。
由于编写水平有限，书中错误和不足之处在所难免，敬请读者批评指正。
李继军