疲劳与断裂第八章疲劳裂纹扩展

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1、第八章疲劳裂纹扩展8.1疲劳裂纹扩展速率8.2疲劳裂纹扩展寿命预测8.3影响疲劳裂纹扩展的若干因素8.4疲劳裂纹扩展速率试验返回主目录1前节回顾:Theplotoflogda/dNversuslogDKisasigmoidal(S形)curve.Thiscurvemaybedividedintothreeregions.Atlowstressintensities,crackingbehaviorisassociatedwiththresholdeffects.Inthemid-region,thecurveisessentiallylinear.Final

2、ly,athighDKvalues,crackgrowthratesareextremelyhighandlittlefatiguelifeisinvolved.lgda/dN12310-5-610-9lg(K)D~cK=(1-R)K=(1-R)KmaxthDK2MostofthecurrentapplicationofLEFMconceptstodescribecrackgrowthbehaviorareassociatedwithregion2.Inthisregionthelogda/dNversuslogDKcurveisapproximately

3、linearandliesroughlybetween10-7and10-4mm/cycle.Manycurvefitstothisregionhavebeensuggested.TheParisequation,whichwasproposedintheearly1960’s,isthemostwidelyaccepted.大多数用线弹性断裂力学描述裂纹扩展的应用是与区域2相关的。在这一区域，logda/dN-logDK曲线近似线性且在10-7-10-4mm/c间。已有许多拟合曲线提出，60年代初的Paris公式是应用最广的。38.3影响疲劳裂纹扩展的若干

4、因素K是控制da/dN的最主要因素。平均应力、加载频率、环境等的影响较次要，但有时也不可忽略。同一材料,由不同形状、尺寸的试件所得到的da/dN-K曲线相同。da/dN-K曲线可以描述疲劳裂纹扩展性能。KMpa.m1/24102040lgda/dN(m/c)-9-8-7-6碳钢R=0.05KMpa.m1/241.平均应力或应力比的影响注意到a=(1-R)max/2，m=(1+R)max/2；有：故a给定时，R，m。讨论应力比的影响，就是讨论平均应力的影响。amRRss)1()1(-+=R>0、R<0影响趋势不同。thKR=0.80-1l

5、gda/dNDlg(K)D实验结果5thKR=0.80-1lgda/dNDlg(K)DR＞0的情况R>0时，min>0。a给定，R，min，max。三个速率区域内，da/dN均增大。da/dN-K曲线整体向左移动。Forman公式：KKRKCdNdaCmD--D=)1()(K=(1-R)KmaxKmaxKc，分母0，da/dN。KKth，da/dN0。若考虑Kth的影响，有：dadNCKKRKKmthmc=---[()()]()DDD16thKR=0.80-1lgda/dNDlg(K)D低速率区，R，Kth。R＜0的情况：

6、负应力存在，对da/dN三区域的影响不同。情况比R>0时复杂得多。0.2.4.6.81.087654321低碳钢低合金钢不锈钢A517-F9301A508CA533B不同钢材的R-Kth关系RKthMpa.m1/2有经验关系为：Kth=K0th(1-R)Koth是R=0时的基本门槛应力强度因子幅度。参数、由实验确定。图中钢材的下限为：Kth=7.03(1-0.85R)7Forman’sequationisoftenusedtopredictstressratioeffects.AsRincreases,thecrackgrowthrat

7、eincreases.Thisisconsistentwithtestobservations.Forman’sequationisvalidonlywhenR>0.Generally,itisbelievedthatwhenR<0,nosignificantchangeingrowthrateoccurscomparedwiththeR=0.Againthisismaterialdependent,assomeresearchershaveobtaineddataforcertainmaterialswhichshowhighergrowthratesfo

8、rR<0loading.Forman公式常用于预测应