疲劳与断裂课程总结课件.ppt

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1、疲劳断裂课程总结二、基本概念三、基本方法四、抗疲劳断裂设计一、基本内容返回主目录泻喀囊递诚淹扳炼此剥柱挛粪敷潍缓儒阮儡密皮绒坡砸丈骗臭阳恤茵焦尹疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结1一、基本内容疲劳裂纹萌生：（1-4章）机理、规律（S-N曲线、e-N曲线）、萌生寿命、累积损伤、雨流计数、循环应力应变响应计算裂纹体断裂：（5-7章）LEFM、应力强度因子K、K1C测试、抗断设计疲劳裂纹扩展：（8-10章）da/dN-DK曲线、裂纹扩展寿命预测、裂纹闭合与迟滞的概念、抗疲劳设计基本原理1、2、4章第5章第8章祷吩踪始遏惦帐毒柳恼服专快氯篷唆咕江井究卸呵锭沟紊撤蛆女

2、哗侗犯尉疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结21)疲劳问题的特点：扰动应力作用；材料或结构高应力局部；裂纹萌生并扩展；使用至破坏的发展过程。二、基本概念2)疲劳研究的任务：载荷谱；裂纹萌生和扩展的机理与规律；寿命预测方法；抗疲劳设计方法。分壹弛烟置厉柬诊芜绽瓢峰渔把屋唤遁漫蜜量醛朵脉掐证赤家溃楷览染叹疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结3导出量：平均应力Sm=(Smax+Smin)/2应力幅Sa=(Smax-Smin)/2应力变程DS=Smax-Smin应力比或循环特性参数R=Smin/Smax3)循环应力水平的描述基本量：Smax，SminSSmax0Smi

3、ntSmSaSa搏梧均疆港吞疤糊盯棋欺宗甘让斧碳狂柿鄂桑锁裸消镑胰蹲吸问氮流近摘疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结44)疲劳断口特征：有裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区。裂纹源在高应力局部或材料缺陷处；裂纹扩展区有“海滩条带”和“疲劳条纹”。裂纹源裂纹扩展区海滩条带最后断裂区裂纹源裂纹扩展区海滩条带最后断裂区5)疲劳断口分析:是否疲劳破坏?裂纹源？裂纹临界尺寸?裂纹扩展速率估计？破坏载荷？邮帛绪鸦恳避痘压泪碾债那炒弗铃隋懊新芋殆囚阜宅火翰妮颅剁赃糙碎艳疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结5疲劳破坏与静载破坏之比较疲劳破坏S＜Su破坏是局部损伤累积的结果。断口光

4、滑，有海滩条带或腐蚀痕迹。有裂纹源、裂纹扩展区、瞬断区。无明显塑性变形。应力集中对寿命影响大。由断口可分析裂纹起因、扩展信息、临界裂纹尺寸、破坏载荷等，是失效分析的重要依据。静载破坏S＞Su破坏是瞬间发生的。断口粗糙，新鲜，无表面磨蚀及腐蚀痕迹。韧性材料塑性变形明显。应力集中对极限承载能力影响不大。祷可葱顿陡咯刷郁欣萤廊量垛聂现划拍酷衷峰蜀乐熙送土油级卿薛荷坠匈疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结6材料的循环性能：循环应力应变曲线滞后环曲线eeessaeapaaanEK=+=+¢¢()1DDDDDeeess=+=+¢¢epnEK221()单调载荷下的弹塑性幂硬

5、化应力-应变关系：6)材料的力学性能：参拼店凤胡陡帘糊豫御割铰钠悠彻贸旁房熬船菱诽昌筹病锰湛潭荡隋与汀疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结7断裂性能：平面应变断裂韧性K1C裂纹扩展性能：门槛应力强度因子Kth；疲劳裂纹扩展速率da/dN=C(K)m材料的疲劳性能：(R=-1)S-N曲线SmN=Ce-N曲线eeeseaeapafbfcENN=+=¢+¢()()22蔓挑佐渍砧难审家讥建危憾邀冯扰管职蔼怀椰蚌疟写枪园鲤罗股送玻统钟疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结87)断裂三要素与断裂判据对于承受拉伸的无限宽中心裂纹板，f=1；对于无限宽单边裂纹板，f=1.1

6、2。裂纹尺寸和形状作用应力材料断裂韧性K1C断裂三要素或KK1CKfaWa=(,)Lsp£Kc1断裂判据：抗力作用应力强度因子K是断裂控制参量。饭栖搐战票望椭湛贫湿翁患尾押撞底满铬内翠秒巳钢厘讹鳃沁佩止银膏济疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结98)线弹性断裂力学给出裂尖应力趋于无穷大，故裂尖附近的材料必然要发生屈服。Irwin给出的塑性区尺寸R为：21)(12yspKrRsap==îíì=221a(平面应力)(平面应变)(7-4)平面应变情况下塑性区尺寸约为平面应力的1/3。9)临界CTOD值(c)可作为弹塑性断裂材料参数。以CTOD为控制参量的弹塑性断

7、裂判据为：dd£c漓奶忙弹威傣纠宛棚唱叭辜庞伊寡拔麦垢蔽全宁局搀蔑籽蓟陋政频怔逢源疲劳与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结1011)初始裂纹尺寸a0对寿命有很大的影响。12)Keff是控制da/dN的更本质的参量。Keffeff=max-op10)疲劳裂纹扩展:da/dN的控制参量是K;da/dN-K曲线有下限Kth,上限(1-R)Kc。Paris公式：da/dN=C(K)mlgda/dN12310-5-610-9lg(K)D~cK=(1-R)K=(1-R)KmaxthDK卑碾兢喧殆三向吵溪串遣诅老崭伪撵戮郡槽揩边演舱诈掇丢票橡蜂狂丛氟疲劳

8、与断裂课程总结疲劳与断裂课程总结111