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* 疲劳与断裂 Fatigue & Fracture 返回主目录 * 有缺陷怎么办? 研究含缺陷材料的强度 --断裂 多次载荷作用下如何破坏? 研究多次使用载荷作用下的破坏 --疲劳 缺陷从何而来? 材料固有或使用中萌生 , 扩展 --疲劳与断裂 * 结构/构件强度的控制参量是应力.

工作应力: ? 构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力.由力学分析计算得到 ) 极限应力: ?ys 、 ?b 材料可以承受的强度指标.延性材料: ?ys 脆性材料: ?b ( 通过材料力学性能的实验得到 ) ?? ?ys 延性材料 ?b 脆性材料 强度判据:作用 ? 抗力 ) 结构或构件的工作应力? 材料的极限应力 * 按静强度设计,满足??[?],为什么还发生破坏? 19世纪30-40年代,英国铁路车辆轮轴在轴肩处 (应力仅为0.4 ?ys )多次发生破坏;

1954年1月, 英国慧星(Comet)号喷气客机坠入地中 海(机身舱门拐角处开裂);

* 1967年12月15日,美国西弗吉尼亚的 Point Pleasant桥倒塌, 46人死亡;

1980年3月27日,英国北海油田Kielland 号钻井 平台倾复;

127人落水只救起 89人;

二次大战期间,400余艘全焊接舰船断裂. 主要原因是由缺陷或裂纹导致的断裂. * 大型汽轮机 转子 * 轴 叶轮 疲劳断裂破坏 * 转子轴 疲劳开裂 疲劳断裂破坏 * 叶片击穿厂房 * 飞机整机结构强度实验机翼破坏实验 * 飞机整机结构强度实验机身破坏实验 * 上海 东方电视塔 高300m 球径45m * 抗震模型试验 (破坏部位、破坏形式、抗震能力) 静强度失效、断裂失效和疲劳失效,是工程中最为关注的基本失效模式. 控制疲劳强度、断裂强度的是什么? * 疲劳与断裂 一. 概述 四. 应变疲劳 二. 应力疲劳 三. 疲劳应用统计学基础 introduction Crack initiation * 十. 疲劳寿命预测与抗疲劳设计 九. 裂纹闭合理论与高载迟滞效应 八. 疲劳裂纹扩展 疲劳与断裂 七. 弹塑性断裂力学简介 六. 表面裂纹 五. 断裂失效与断裂控制设计 Fracture mechanics Crack propagation *

第一章 概述 introduction 1.1 什么是疲劳? The process of progressive localized permanent structural change occurring in a material subjected to conditions which produce fluctuating stresses and strains at some point or points and which may culminate in crack or complete fracture after a sufficient number of fluctuations. ASTM E206-72 在某点或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永久结构变化的发展过程,称为疲劳. * 疲劳是在某点或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永久结构变化的发展过程. 研究目的:预测寿命. N=Ni+Np 裂纹萌生+ 扩展 疲劳问题的特点与研究目的: 扰动应力,高应力局部, 裂纹,发展过程. 特点: * 1. 只有在扰动应力作用下,疲劳才会发生. 扰动应力,是指随时间变化的应力.也可更一般地称为扰动载荷,载荷可以是力、应力、应变、位移等. 要研究载荷谱的描述与简化 * 恒幅循环应力是最简单的 S Smax

0 Smin t 循环应力 (cyclic stress)的描述: 常用导出量: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/Smax 描述循环应力水平的基本量:Smax, Smin Sm Sa Sa * 定义:平均应力 Sm=(Smax+Smin)/2 (1)应力幅 Sa=(Smax-Smin)/2 (2)应力变程 DS=Smax-Smin (3)应力比或循环特性参数 R=Smin/Smax (1)式二端除以Smax,有Sm=[(1+R)/2]Smax (4) (2)式二端除以Smax,有Sa=[(1-R)/2]Smax (5) (5)式除以(4)式,有Sa=[(1-R)/(1+R)]Sm (6) Smax、Smin、Sm 、Sa、DS、R等量中,只要已知二个,即可导出其余各量. * 设计:用Smax,Smin ,直观;