人类的文明史, 就是一部人类利用材料改造自然的历史。人类从最早只能利用石块、树枝, 发展到冶炼并使用铜、铁、钢等各种金属材料, 20 世纪初又出现并开始使用塑料、橡胶等高分子材料。目前, 人类已经可以制造并使用纳米材料。综观历史, 充分研究并合理认识材料的性能, 对于更为有效地利用已有材料以及开发新的材料都是大有裨益的。 材料力学性能是材料性能的一个重要方面, 是对材料变形和破坏行为的表征。对材料力学性能的研究也是对材料所有性质的研究中较为透彻和成熟的。因为不管是石器时代还是青铜器时代, 人类最初利用材料都是力学方面的应用。发展至今, 材料力学方面的应用仍是最广泛和最基础的。不过, 对材料的力学研究比对材料力学方面的应用要晚得多。最初, 人们根据建筑和机械制造的要求去积累材料的宏观力学性能, 然后借此经验去选材、设计, 这是相当粗糙的, 直至后来数学和物理学的发展, 人类才开始定量研究材料的宏观力学性能。如今, 随着物理学、化学的蓬勃发展, 随着材料科学、信息科学的日新月异, 通过各种先进的检测技术, 人类对材料力学性能的研究也越来越深入,越来越完善。借助高性能计算机, 人类可以迅速完成对某一复杂结构的力学计算, 优选出合理的方案。借助各种电子显微镜, 人类可以了解材料力学行为的微细观状况, 进而揭示材料力学性能的内在机理。 研究揭示材料变形破坏的力学行为特点和规律不仅是材料学和力学研究的重点, 也是诸多相关工程实践中的一个基本科学问题。材料的力学行为表征和控制是一个涉及材料学、力学、物理学、化学、冶金、机械、化工、测控、安全等诸多学科的交叉领域。 各种工程技术的发展对材料的力学稳定性和安全性提出了越来越高的要求, 而现代测试技术以及材料加工技术的发展也为材料满足这些要求提供了保障。随着科技的发展, 材料力学性能的研究也不断深入, 从而得以更加科学合理地控制材料的变形破坏过程。 材料力学性能作为相关专业的一门专业基础课, 在培养相关领域的科研人员和工程技术人员方面发挥着重要的作用。了解和掌握材料的力学行为规律和性能特点, 不仅是材料制备和加工的基础, 也是合理开展力学分析的基础。随着材料学的蓬勃发展, 各种新材料层出不穷, 既有材料的潜能也不断得以提升。随着力学的蓬勃发展, 各种新理论不断涌现, 既有理论的局限性也不断得以修正。编者在多年的教学过程和科研过程中积累了一些心得体会, 深感这门课程涉及面极广, 不仅有许多经典的概念和方法需要认真学习掌握, 也有不少新兴的概念和方法值得了解和借鉴。尽管目前国内外有许多相关的教材, 其中不乏经典传世之作, 也有一些新颖独特的专著, 这些都让人受益匪浅。编者Ⅲ还是希望能将这十几年的教学与科研体会整理出来, 通过本书与大家交流, 希望能对学习和了解材料的力学性能特点有所帮助。 在本书的编撰过程中, 编者力求既能涵盖相关的基本知识, 又能体现一些最新知识。限于许多本科高校教学学时设置, 为了便于学生自学, 本书尽可能对各个知识点给出详尽解释说明, 力图做到浅显易懂。 首先, 本书绪论对一些描述力学状态及行为的基本概念做了简要介绍, 包括载荷与应力、变形与应变, 以及材料力学性能的概念。然后, 为适用不同的需求, 本书又分3篇进行介绍, 但这3 篇并不是彼此独立的, 而是有机联系在一起的。 第1 篇为材料力学性能的试验评测, 从第1 章到第8 章。该篇内容主要围绕材料力学性能的试验测试方法展开, 介绍了拉伸、压缩、扭转、弯曲、剪切等静载试验以及硬度试验方法, 动态力学分析、疲劳、冲击等动载试验以及摩擦磨损试验方法, 还有材料的缺口敏感性试验方法、断裂韧度试验方法、疲劳裂纹扩展试验方法以及环境温度和介质影响下的试验方法。这一部分旨在描述材料的各种力学行为, 并测定相应的力学性能指标。通过介绍一系列试验测试方法, 有助于在感性层面了解材料在不同载荷、不同环境下的力学行为特点, 并掌握表征这些力学行为的一些性能指标。对于大部分工程技术人员, 学习这一部分内容后即可开展相关的试验测试工作。 第2 篇为材料力学行为的机理分析, 从第9 章到第11 章。该篇内容主要围绕材料变形破坏的规律和机理展开, 介绍了材料的弹性变形、塑性变形以及断裂和损伤, 旨在解释材料各种力学行为的特点和机制, 并探讨相应的影响因素, 揭示材料力学性能的共性规律。该篇内容采用宏观规律与微细观机理相结合的方法来分析材料为什么会出现各种各样的力学行为, 以及影响这些行为的内在因素和外在因素。具备一定的力学和材料学知识将有助于学习和理解这一部分的内容。只有掌握了分析材料变形破坏规律和机理的方法, 才能更加能动地完成第1 篇介绍的试验测试工作, 才能对试验测试过程中观察到的现象做出科学合理的解释。这也是在工程实践中解决材料变形破坏问题的基础。只有掌握了这些基本方法, 才能科学合理地分析各种工程材料的力学性能特点, 才能科学合理地实现材料的增强增韧, 才能科学合理地选用材料以避免失效破坏。 第3 篇为典型材料的力学性能特点, 第12 章和第13 章。该篇内容主要围绕典型材料的结构特点分析了各自的力学性能特点, 包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、岩土材料等。本篇是前两篇内容的综合应用, 并进一步补充说明了各种材料的个性规律。同时, 这些内容也与相关专业的专业课相衔接, 可供读者初步了解不同专业的研究对象, 并从中得到启发并加以借鉴。 这种架构遵循了从具体到抽象再到具体的科学研究规律, 体现了从现象到本质再到应用的工程科学思想。需要说明的是, 3 篇的内容不是彼此割裂的。第1 篇以试验测试为主, 重点介绍力学性能指标的定义和测定方法; 第2 篇以理论分析为主, 重点阐释力学性能指标的意义和影响因素; 第3 篇以实际应用为主, 重点阐释力学性能指标的评价和作用。 本书的内容遵循了大部分材料力学性能教材的主要内容, 涵盖了基本静载试验、硬度试验, 以及疲劳、冲击、蠕变、环境腐蚀等载荷工况, 解释了弹性变形、塑性变形、Ⅳ　材料力学性能　　断裂等力学行为特点。此外, 本书在试验部分和理论分析部分又增加了一些重要内容。 在试验方面, 增加了有关动态力学分析的内容, 将其与疲劳相衔接, 构成了材料的振动与疲劳这一章, 分别解决周期载荷下黏弹性变形和疲劳破坏的问题。在冲击破坏这章中增加了有关SHPB 冲击试验的介绍, 充实了动态试验测试方法。对于断裂韧度试验、疲劳裂纹扩展试验、摩擦磨损试验也给予了相对比较详细的介绍。在理论分析部分, 增加了有关损伤力学的内容。最后本书对包括岩土材料在内的各种结构材料的力学性能特点进行了简要介绍。 本书是编者在多年教学经验和教学资料的基础上整理完善、编写而成, 期间得到了诸多专家学者的指正, 他们提出了许多宝贵的意见, 为本书的最终定稿提供了很多帮助, 编者谨在此表示衷心感谢。在本书编写过程中, 参考了国内外一些教材、专著以及论文, 引用了一些网络资料, 在此向所有作者表示感谢。 由于编者的水平有限, 书中难免会有错误和纰漏, 敬请广大读者批评指正。 编　者Ⅴ