华中科大疲劳断裂课后习题答案全解全析.pdf

《华中科大疲劳断裂课后习题答案全解全析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、习题习题和答案习题和答案和答案和答案第一章1-1答答：：根据：ASTME206—72中所作的定义有：在某点或者某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部的、永久结构变化的发展过程，称为疲劳。根据上述定义，疲劳具有下述特征：1)只有在承受扰动应力作用的条件下，疲劳才会发生。2)疲劳破坏起源于高应力或者高应变的局部。静载下的破坏，取决于结构整体；疲劳破坏则由应力或应变较高的局部开始，形成损伤并逐渐积累，导致破坏发生。3)疲劳破坏是在足够多次的扰动载荷作用之后，形成裂纹或者完全断裂。4

2、)疲劳是一个发展过程。疲劳裂纹萌生和扩展，是这一发展过程中不断形成的损伤积累的结果。最后的断裂，标志着疲劳过程的终结。1-2答答：答：：：典型的疲劳破坏断口的特征：有裂纹源、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区三部分；裂纹扩展区断面较光滑，通常有“海带条带”和/或腐蚀痕迹；裂纹源通常在高应力局部或材料缺陷处；无明显的塑性变形。但是静载破坏的断口是：粗糙、新鲜、无表面磨蚀及腐蚀痕迹。疲劳破坏断口，即使是延性材料，也没有明显的塑性变形。但是静载破坏表面的塑性变形很明显。1-3答答：：在失效分析过程中，疲劳断口可以提供很多的信息：例如，首

3、先观察断口的宏观形貌，由：是否存在着裂纹源、裂纹扩展区及瞬断区等三个特征区域，判断是否为疲劳破坏；若为疲劳破坏，则可由裂纹扩展区的大小，判断破坏时的裂纹最大尺寸；进而可利用断裂力学方法，由构件几何及最大裂纹尺寸估计破坏载荷，判断破坏是否在正常工作载荷状态下发生；还可以观察裂纹起源的位置在何处。再利用金相显微镜或低倍电子显微镜，可对裂纹源进行进一步观察和确认，并且判断是否因为材料缺陷所引起，缺陷的类型和大小若何。由宏观“海滩条带”和微观“疲劳条纹”数据，结合构件使用载荷谱分析，还可能估计裂纹扩展速率。1-4答：答答：：根据疲

4、劳问题的特点，疲劳破坏起源于高应力或者高应变的局部。提高表面的光洁度，即可以减少结构整体的应力集中的可能性。这样就可以减少高应力和高应变的区域。在循环应力过程中引入残余压应力，可以降低实际的循环应力水平，从而降低s，这样可m以达到提高疲劳寿命的目的。1-5解：D=SS-S=20050150-=MPa，maxminDSS==75MPa，a2S+S20050+maxminS===125MPa，m22S50minR===0.25。S200max1-6解：D=S2S=200MPa，aS-S=D=S200MPa…………（a）maxm

5、inR=S/S=0.2……………………（b）minmax结合(a)、(b)两式，计算得到：S=250MPa，S=50MPa，maxmin则：S=(S+S)/2=(25050)/2150+=MPa。mmaxmin第二章2-16解解：：由题意可知：：f=20HZ，要施加10次循环需要：610t==13.889小时。203600´2-2解：由图中可以得到：a）S=380MPa，S=80MPa，maxminS=160MPa，S=230MPa。amb）S=340MPa，S=-130MPa，maxminS=230MPa，S=100Mp

6、a。am2-3解：解解：：由7075－T6铝合金的等疲劳寿命图为：RRR-.6-.4-.20.2.4.6.81.0S/MPamaxS/MPamax600600N=104N=105600400400N=106400N=107400S/MPaS/MPam200200a200200-400-2000200400600S/MPamin图2.97075-T6铝合金等寿命疲劳图根据图形可以得到R=0的时候（Sa，lgN）的四个坐标（133.3，7），（167，6），（200，5），（255.5，4）；在R=－1有（Sa，lgN）为（1

7、33，7），（166，6），（233.3，5），（355，4）四个点。根据最小二乘法得到的拟合曲线如下图。400350Sa(R=0)=-39.96LgN+408.73300Sa(R=-1)=-73.24LgN+624.72250Sa(MPa)200原原原原R=0150原原原原R=-1拟拟R=0拟拟R=-110023456789LgN2-4解：计算出各lgS和lgN，列于下表：ABCS=430MPaS=715MPaS=1260MPauuulgSalgNflgSalgNflgSalgNf2.354.652.764.642.89

8、4.382.335.382.724.932.874.492.295.902.705.152.854.652.266.182.665.802.844.942.256.432.646.282.825.182.236.892.626.462.8182.227.412.616.87假设：S103=0.9Su，S