疲劳累积损伤理论

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1、1第4章疲劳累积损伤理论4.14.1疲劳损伤疲劳损伤4,24,2疲劳累积损伤理论疲劳累积损伤理论4.34.3线性疲劳累积损伤理论线性疲劳累积损伤理论4.44.4修正的线性疲劳累积损伤理论修正的线性疲劳累积损伤理论4.54.5非线性疲劳累积损伤理论非线性疲劳累积损伤理论4.64.6疲劳累积损伤理论的讨论疲劳累积损伤理论的讨论主要参考文献主要参考文献南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-2第4章疲劳累积损伤理论4.1疲劳损伤损伤损伤(英文为Damage，拉丁语Damnum)——通常解释为受损伤物体的价值或用途减小了。其物理解释通常将损伤概念与失去

2、完整性相联系，例如，微观裂纹的形成、物理性能的下降(如强度退化)等。目前定义损伤变量有两种途径：V微观或物理V宏观或唯象南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-3第4章疲劳累积损伤理论4.1.1微观或物理从微观的或物理的角度定义的疲劳损伤是指这种损伤是可以通过某种方法直接测量得到的，常用的损伤变量有：¾位错的密度¾空洞体积(面积)比¾微观裂纹的密度¾显微硬度ß分层区域面积与纤维和基体的界面面积之比ß某固定区域内纤维脱胶和断裂的数量ß固定区域内所有基体裂纹的长度南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-4第4章疲

3、劳累积损伤理论位错南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-5第4章疲劳累积损伤理论位错南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-6第4章疲劳累积损伤理论空洞南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-7第4章疲劳累积损伤理论微裂纹南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-8第4章疲劳累积损伤理论4.1.2宏观或唯象从宏观的或唯象的角度定义的疲劳损伤是指这种损伤是可以通过某种方法间接测量得到的，常用的损伤变量有：¾Miner损伤(寿命比)¾剩余强度

4、¾剩余刚度¾循环耗散能¾电阻抗¾声发射(AcousticEmission)¾阻尼系数南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-9第4章疲劳累积损伤理论Miner损伤Miner损伤定义为：D=n/N南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-10第4章疲劳累积损伤理论剩余强度用剩余强度R(n)定义损伤的最直接的公式为：σb−R(n)D=1−σb−Smax45#钢的剩余强度退化试验及拟合结果10001000900900)800)800n(n(R700R700600600剩余强度剩余强度500c=3.902500c=4.

5、108(7)式(7)式400400实验值实验值30030000.20.40.60.8100.20.40.60.81循环比n/N循环比n/Nc⎛n⎞R(n)=R(0)−[R(0)−S]⎜⎟⎝N⎠南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-11第4章疲劳累积损伤理论剩余刚度E(n)用剩余刚度E(n)定义损伤的最直接的公式为：D=1−E(0)ˊˊˊˊ1000123ⅠⅡⅢσaEE(%)0EC(n)n1901ET(n)80F(n)17001234nn+1ε(n)0.51.0n/NfFRP－纤维增强树脂基复合材料南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学

6、姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-12第4章疲劳累积损伤理论循环耗散能循环耗散能是指每次加载循环造成的塑性能，其值为滞后环的面积，以此定义疲劳损伤的经典表达式为：W(n)D=1−Wf南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-13第4章疲劳累积损伤理论4.2疲劳累积损伤理论疲劳累积损伤理论必须定量地回答下述三个问题：¾一个载荷循环对材料或结构造成的损伤是多少？¾多个载荷循环时，损伤是如何累加的？¾失效时的临界损伤是多少？可以按照不同的方式对疲劳损伤累积的理论进行分类：损伤类型损伤定义损伤累积临界损伤宏观等损伤线性＝1微观变损伤非线性≠1南京航空航天大学南

7、京航空航天大学南京航空航天大学姚卫星姚卫星姚卫星©©©4-14第4章疲劳累积损伤理论4.2疲劳累积损伤理论疲劳累积损伤理论共用16类，但实践上主要用下面几类：ß宏观＋等损伤＋线性＋(=1)ß宏观＋变损伤＋线性＋(=1)ß宏观＋等损伤＋非线性＋(=1)ß宏观＋变损伤＋非线性＋(=1)ß宏观＋等损伤＋线性＋(≠1)按照疲劳损伤累积的规律，目前所提出的疲劳累积损伤理论可归纳为以下三类：ß线性疲劳累积损伤理论ß修正的线性疲劳累积损伤理论ß非线性疲劳累积损伤理论。南京航空航天大学南京航空航