疲劳与断裂第八章疲劳裂纹扩展1

《疲劳与断裂第八章疲劳裂纹扩展1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

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第八章疲劳裂纹扩展（Fatiguecrackgrowth)研究问题：含裂纹体的疲劳裂纹扩展规律，疲劳裂纹扩展寿命预测方法。研究方法裂纹尖端的应力应变场LEFM：KEPFM：d断裂力学法初始条件：初始裂纹尺寸a0？破坏条件：临界裂纹尺寸ac2Thefatiguelifeofcomponentismadeupofinitiationandpropagationstages.Thesizeofthecrackat

2、transitionfrominitiationtopropagationisusuallyunknownandoftendependsonthepointofviewoftheanalystandthesizeofthecomponentbeinganalyzed.构件的疲劳寿命由起始和扩展二部分组成。从起始到扩展转变时的裂纹尺寸通常未知且往往取决于分析的着眼点和被分析构件的尺寸。3Forexample,foraresearcherequippedwithmicroscopicequipmentitmaybeontheorderofacry

3、stalimperfection,dislocation（位错）,ora0.1mmcrack,whiletotheinspectorinthefielditmaybethesmallestcrackthatisreadilydetectablewithnondestructiveinspectionequipment.例如，对于有显微设备的研究者，上述尺寸可能是晶粒缺陷、位错或0.1mm的量级，而对于现场检验者，则是无损检测设备可检出最小的裂纹。4问题:有缺陷怎么办？发现裂纹，能否继续使用？剩余寿命？如何控制检修？均匀、无缺陷材料循环载荷作用

4、S-N曲线e-N曲线裂纹萌生寿命理论基础：线弹性断裂力学(1957)计算手段：计算机迅速发展；实验手段：高倍电镜、电液伺服疲劳机，电火花切割机等研究可能疲劳裂纹扩展研究需求我们已经讨论过应力寿命方法和应变寿命方法，现在讨论用于疲劳裂纹扩展估计的断裂力学法。5给定a，,da/dN；给定,a,da/dN。8.1疲劳裂纹扩展速率讨论张开型(I型)裂纹。a＞＞rp，LEFM力学可用。一.aN曲线二、疲劳裂纹扩展控制参量aN曲线的斜率，就是裂纹扩展速率da/dN。a(mm)a0NCCTCT>1Ds2Ds3Ds>R=0K,a故

5、K,da/dN标准试样预制疲劳裂纹恒幅疲劳实验记录a,N6裂纹只有在张开的情况下才能扩展，故控制参量K定义为：K=Kmax-KminR＞0K=KmaxR＜0疲劳裂纹扩展速率da/dN的控制参量是应力强度因子幅度K=f(,a)，即：da/dN=(K,R,…)应力比R=Kmin/Kmax=min/max=Pmin/Pmax；与K相比，R的影响是第二位的。7三.疲劳裂纹扩展速率FCGRFatigueCrackGrowthRateR=0时的da/dN-K曲线，是基本曲线。实验a=a0R=0=consta(mm)a0N

6、DsR=0iadadNaN曲线ai,(da/dN)i,ai,Kida/dN-K曲线lgda/dN10-5-610-9lg(K)D~8lgda/dN12310-5-610-9lg(K)D~1.da/dN-K曲线低、中、高速率三个区域：cK=(1-R)K=(1-R)KmaxthDK低速率区：有下限或门槛值KthK＜Kth,裂纹不扩展。高速率区:有上限Kmax=Kc，扩展快，寿命可不计。中速率区:有对数线性关系。可表达为：da/dN=C(K)mC、m和Kth，是描述疲劳裂纹扩展性能的基本参数。微解理为主微孔聚合为主条纹为主9

7、lgda/dN12310-5-610-9lg(K)D~thDK微解理为主微孔聚合为主条纹为主三种破坏形式:微解理型低速率条纹型稳定扩展微孔聚合型高速率10Paris公式：da/dN=C(K)m2.裂纹扩展速率公式K是疲劳裂纹扩展的主要控制参量；疲劳裂纹扩展性能参数C、m由实验确定。3.扩展速率参数C,m的确定实验a=a0R=0记录ai、Ni(K)i=f(,ai,)(da/dN)i=(ai+1-ai)/(Ni+1-Ni)ai=(ai+1-ai)/2lg(da/dN)=lgC+mlg(K)最小二乘法C,m?118.2疲劳裂纹扩

8、展寿命预测1.基本公式应力强度因子：afK=ps中心裂纹宽板f=1；单边裂纹宽板f=1.12临界裂纹尺寸aC：有线弹性断裂判据：或疲劳裂纹扩展公式：得到裂纹扩展方程