Solid Mechanics

Cover......Page 1
Overview......Page 2
Title......Page 3
Copyright......Page 4
Contents......Page 5
Preface......Page 10
Introduction......Page 11
Stress......Page 12
Sign Convention......Page 13
Transformation of Axes......Page 14
Mohr's Stress Circles......Page 16
Strains......Page 19
Small Strains......Page 21
Transformation of Axes......Page 22
Mohr's Strain Circles......Page 24
Force and Moment Balances......Page 25
Common Boundary Conditions......Page 27
Problems......Page 28
Isotropic Elasticity......Page 31
Variation of Youngs Modulus......Page 34
Isotropic Thermal Expansion......Page 36
Notes......Page 37
Problems......Page 39
Tensile Testing......Page 41
Ductility......Page 45
True Stress and Strain......Page 47
Compression Test......Page 48
Plane-Strain Compression and Tension......Page 52
Biaxial Tension (Hydraulic Bulge Test)......Page 53
Torsion Test......Page 55
Bend Tests......Page 57
Hardness Tests......Page 59
Notes......Page 62
Problems......Page 63
Mathematical Approximations......Page 67
Necking......Page 69
Localization of Strain at Defects......Page 72
Problems......Page 74
Yield Criteria......Page 77
Tresca (maximum shear stress criterion)......Page 78
Von Mises Criterion......Page 79
Flow Rules......Page 81
Principle of Normality......Page 83
Effective Stress and Effective Strain......Page 84
Other Isotropic Yield Criteria......Page 87
Notes......Page 88
Problems......Page 90
Strain-Rate Dependence of Flow Stress......Page 94
Superplasticity......Page 97
Combined Strain and Strain-Rate Effects......Page 102
Combined Temperature and Strain-Rate Effects......Page 103
Hot Working......Page 107
Notes......Page 108
Problems......Page 109
Rheological Models......Page 112
Series Combination of a Spring and Dashpot......Page 113
Parallel Combination of Spring and Dashpot......Page 114
Combined Parallel-Series Model......Page 115
Damping......Page 117
Natural Decay......Page 118
Elastic Modulus – Relaxed vs. Unrelaxed......Page 119
Thermoelastic Effect......Page 120
Other Damping Mechanisms......Page 122
REFERENCES......Page 123
Problems......Page 124
Creep Mechanisms......Page 127
Cavitation......Page 131
Rupture vs. Creep......Page 132
Extrapolation Schemes......Page 133
REFERENCES......Page 135
Problems......Page 136
Introduction......Page 140
Ductile Fracture......Page 142
Brittle Fracture......Page 146
Impact Energy......Page 147
Notes......Page 151
Problems......Page 152
Theoretical Fracture Strength......Page 153
Stress Concentration......Page 155
Griffith and Orowan Theories......Page 156
Fracture Modes......Page 157
Irwins Fracture Analysis......Page 158
Plastic Zone Size......Page 160
Thin Sheets......Page 162
Metallurgical Variables......Page 163
Fracture Mechanics in Design......Page 164
Compact Tensile Specimens......Page 165
The J-Integral......Page 166
Problems......Page 168
Surface Observations......Page 171
Nomenclature......Page 173
S-N Curves......Page 174
Effect of Mean Stress......Page 176
The Palmgren-Miner Rule......Page 178
Stress Concentration......Page 179
Surface Conditions......Page 181
Design Estimates......Page 183
Metallurgical Variables......Page 184
Strains to Failure......Page 185
Crack Propagation......Page 187
Cyclic Stress-Strain Behavior......Page 190
Temperature and Cycling Rate Effects......Page 191
Design Considerations......Page 192
REFERENCES......Page 193
Problems......Page 194
Glass Transition......Page 197
Time Dependence of Properties......Page 199
Rubber Elasticity......Page 200
Yielding......Page 201
Crazing......Page 204
Weibull Analysis......Page 205
Porosity......Page 206
Fracture Toughness......Page 208
Thermally Induced Stresses......Page 209
REFERENCES......Page 211
Problems......Page 212
Elastic Properties of Fiber-Reinforced Composites......Page 213
Strength of Fiber-Reinforced Composites......Page 217
Orientation Dependence of Strength......Page 219
Fiber Length......Page 221
Failures with Discontinuous Fibers......Page 223
Failure Under Compression......Page 224
Typical Properties......Page 225
Particulate Composites......Page 226
Lamellar Composites......Page 229
Foams......Page 230
Problems......Page 232
Bulk Forming Energy Balance......Page 234
Deformation Zone Geometry......Page 239
Friction in Bulk Forming......Page 240
Formability......Page 243
Deep Drawing......Page 244
Stamping......Page 246
Notes......Page 251
Problems......Page 252
Elastic Anisotropy......Page 256
Thermal Expansion......Page 260
Anisotropic Plasticity......Page 261
Anisotropy of Fracture......Page 266
Notes......Page 267
Problems......Page 268
Index......Page 270