工程失效案例分析报告

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1、河南工业大学机电工程学院工程失效案例分析报告一、疲劳计算Solution:1.WecangetthreeconclusionsfromthepictureshowninFigureE14.4.a.theflawshapeisburiedcircularplatecrackb.initialflawsizeis0.1milimeter.c.criticaldimensionoffatiguecrackisabout1milimeter.Soa0=0.1mmac=1mma/2c=0.5a/h=0.7

2、5LookupthecurvesofMeshowninappendixDMe=1.1AsQ=Φ2-0.212(σ/σs)2CalculateQ=2.412.EstimatetheremaininglifeofthepartAsda/dN=10-11(Δk)4=10-11[Me*σ*(3.14*a/Q)1/2]4Thederivationofexpression(1)isNcisda/10-11[Me*σ*(3.14*a/Q)1/2]4Known:Themaximumstressisσ,σ=300

3、Mpa.SubstituteMc,a0,ac,andQintoexpression(2)IntegrateNc.6河南工业大学机电工程学院工程失效案例分析报告Nc=49weeks.Astheinitiationstageoftheflawis50percentofthelifeofpart,thetotallifetimeofthepartis49*2=98.Theaboveresultsaresomelarger,becauseweunconderingstressfrequencyandot

4、herfactors,anditwillbeunderstoodinFigure1.1Obviously,σeislargerthan300Mpa,becauseNccannotbeboundlesslylarge.σsσeFromthecalculationabove,itcanbefoundintheprocessthattheinfluencefactorsofthefatigueare:A,stressconcentrationB,stresscycletimesC,stressrati

5、oD,stressamplitudeE,thesteelyieldstrength二、断裂分析根据上图40Cr断口金相照片，试分析：1.断裂的影响因素主要有哪些？影响钢结构断裂的因素有以下几个方面：(1)、裂纹断裂力学认为，对脆性断裂必须从结构内部存在的微小裂纹的情况出发进行分析。用断裂力学理论可以计算裂纹住荷载和侵蚀性介质下的扩展情况；当裂纹扩展剑临界尺6河南工业大学机电工程学院工程失效案例分析报告寸时，脆性断裂就会发生。线弹件断裂力学指出，当一块板处于甲面应变状态下如果应力强度因子Ｋ１＝απ

6、aσ≥Ｋic裂纹将迅速扩展而造成断裂。其中：σ为板所受的拉力，ａ为裂纹尺寸，α为系数，与裂纹形状、板的宽度以及应力集中等有关，Ｋic裂韧性，代表材料抵抗断裂的能力，可由实验得到。（２）、应力集中的影响应力集中越严重，就越易发生脆性破坏，原因是应力集中是产生三向拉应力的根源，这三向拉应力来束缚着钢材的塑性变形，而增加钢材的脆性，极易造成高峰应力处应力集中使钢材脆性增强。构件巾的应力集中和残余应力与构件的细节和焊缝位置、施工工艺等有关。（３）、化学成份的影响在普通碳素钢中，硫和氧是钢材的有害元素，他

7、们的含量过多，易使钢材产牛热脆（即在焊接时，在焊缝附近产生热裂纹），磷、氮含量过多易使钢材产生冷脆（即钢材在常温下，随温度的降低而脆性增强）。（４）、钢材的冶金质量影响镇静钢和低合金钢化学成份较均匀，脱氧较充分，钢的组织较致密，非金属夹杂较少。因而对脆性破坏的抵抗能力比冶金质量差的沸腾钢高，更适于制造在较低温度Ｆ的使用结构。（５）、工作温度材料的冲击韧性与温度有密切关系。随着温度的下降．冲击韧性也不断下降。当温度下降到某一个温度时，材料出现脆性被坏，冲击韧性降得很低，且摹本为一常量。因此，当工作

8、温度很低时，所用材料的韧性不应处于脆性破坏范围，而应接近于塑性破坏时的数值。（６）、钢板厚度的影响在温度和使用应力都相同的情况下，材料厚度对脆性断裂的影响是很显著的。这不仅因为厚度较大，可能使材料处于平面应变状态，还因为较厚的材料辊轧次数较小，质量较差，韧性性能较低，可能存在的冶金缺陷义较多，从而增加材料对脆性的敏感性。1.采用哪一种应力场强度计算理论更合适？为什么？第一强度理论；最大拉应力强度理论；该理论此时，形式上将主应力的某一综合值与材料单向拉伸轴向拉压许用应力比较。莫尔强度理论及其修正形