单片机疲劳裂纹扩展规律研究

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1、以Paris公式和Walker公式为基础，提出了两种适用于全范围的疲劳裂纹扩展速率表达式，揭示了疲劳裂纹扩展在不同阶段的不相同的变化规律。并以弹塑性断裂理论为基础，用丿积分对疲劳裂纹扩展率的工程计算，导岀D・M模型下的疲劳寿命工程计算。对在残余应力和压力场卜•的疲劳裂纹扩展规律进行了分析，并且对高温下疲劳裂纹扩展的规律进行了研究。另外述介绍了一套利用电位法编制的疲劳裂纹扩展测试系统，利用此系统再配置适当的硬件就能口动进行疲劳裂纹扩展的数据采集和数据处理。最后以16Mn钢

2、•字型焊接接头为试样，研究了在横幅拉仲时接头的疲劳裂纹萌生、扩展特性，并对寿命进行了估算。分析影响疲劳裂纹扩

3、展的因素。关键词：疲劳裂纹；扩展速率；门槛值；剩余寿命；测试系统AbstractBasedonParisandWalkerformula,putingforwardtwofatiguecracksexpansionrateexpressionsapplytothewholeareatorevealfatiguecracksatvariousstagesoftheexpansionisnotthesamechanges.AndflexibilityandplasticityfracturetheoryasabasisonfatiguecracksinJintegralrateof

4、expansionofengineeringcomputing,exportedD-Mmodelsoffatiguelifeinengineeringcomputing・Undertheresidualstressandpressurefield,Ianalyzedfatiguecracksexpansionunderthehightemperatureandstudiedthefatiguecracksexpansion.Thenintroducedanotherwayworkedoutbytheuseofelectricalpotentialfatiguecracksexp

5、ansiontestsystemandusedthissystemwiththeappropriatehardwareconfigurationforautomaticallycollectingandprocesseingdataoffatiguecracksexpansion.Finallyusingweldedjointsof16MnsteelCruciformforthespecimen,Istudiedhorizontalstretch,jointsfatiguecracksinception,expansioncharacteristics,andlifeexpec

6、tancyestimate,thenanalyzedthefactorsofaffectingfatiguecracksexpansionKeywords:fatiguecracks;expansionrate;thresholdvalue;residuallife;testsystem5.1用丿积分估算疲劳裂纹寿命40第1章概述11.1引言11.2本文的研究工作及内容4第2章疲劳裂纹扩展规律研究62.1疲劳裂纹扩展速率62.2疲劳裂纹扩展理论门槛值13第3章疲劳裂纹扩展203.1高温疲劳裂纹扩展203.2残余压应力场下疲劳裂纹扩展233.3残余应力下疲劳裂纹扩展263.4疲劳

7、裂纹扩展测试系统30第4章影响疲劳裂纹扩展速率的因素344.1平均应力影响344.2超载的影响35374.3加载频率影响4.4温度影响374・5材料本身的影响3840第5章剩余寿命计算5.2焊接接头疲劳裂纹扩展寿命计算41结论46参考文献47致谢49第1章概述1.1引言1.1.1疲劳裂纹扩展特点实践表明川，含冇初始裂纹缺陷的构件，即使这些初始裂纹缺陷未达到失稳扩展的临界尺寸，但在交变应力作用下，将会逐渐扩展，引起构件疲劳破坏。例如,含有表面初始裂纹缺陷深度为®的构件，在静应力作用下，只有在应力水平达到临界应力6吋，才会失稳扩展，引起突然断裂；若静应力水平裂纹不扩展，构件安全可靠

8、。若构件承受的是同一应力水平＜7的应变应力，裂纹将缓慢扩展，当达到临界尺寸仇吋，立即失稳扩展，突然断裂，如图1・1所示。裂纹在交变应力作用下，由初始值扩展至临界值①的过程，称为疲劳裂纹扩展的亚临界扩展。对于没有宏观裂纹的构件，在交变应力的长期作用下，也可能萌生裂纹，最后裂纹扩展至断裂。因此，疲劳破坏时的应力，远比静应力破坏时的应力低，而且疲劳破坏时一般都没冇明显的塑性变形，对工程结构的危害性很大，甚至造成灾难性的事故。所以，长期以来在疲劳理论及应用方面进行了大量的研究工作，随着断裂力学的兴起