疲勞和斷裂第九講

1、精選可編輯ppt1版權(quán)所有, 1997 (c) Dale Carnegie & Associates, Inc.精選可編輯ppt2精選可編輯ppt3e e0理想彈塑性材料理想彈塑性材料s s2yss syss syss ss se e0硬化材料硬化材料2yss sAyss sA2yss s精選可編輯ppt4 = = =221)(122a as sapapysKr平面應(yīng)力平面應(yīng)力平面應(yīng)變平面應(yīng)變精選可編輯ppt5s sxs ss sw wyys0aMs sxDsDs2 2s sw wyysc c0 0 xw ws-Dss-Dss syc c0 0s sys精選可編輯ppt6ysys ss

2、 ss s= =s sp pw ws syMKx= =- -22(/ )0 xwwMxwwMs sxs ss sw wyys0aMs sxDsDs2 2s sw wyysc c0 0精選可編輯ppt70 xwwCw wC xwwMxwwMs sxDsDs2 2s sw wyysc c0 0 xw ws-Dss-Dss syc c0 0s sys精選可編輯ppt8Rice認(rèn)為：直到認(rèn)為：直到w wc= w wM時，上述方法仍然可用。時，上述方法仍然可用。循環(huán)載荷下，裂尖有單調(diào)塑性區(qū)循環(huán)載荷下，裂尖有單調(diào)塑性區(qū)w wM、塑性區(qū)塑性區(qū)w wc。；精選可編輯ppt9精選可編輯ppt10yx單調(diào)塑性區(qū)單

3、調(diào)塑性區(qū)循環(huán)塑性區(qū)循環(huán)塑性區(qū)實(shí)際裂紋：在疲勞載荷作用下發(fā)生和發(fā)展。實(shí)際裂紋：在疲勞載荷作用下發(fā)生和發(fā)展。 裂紋在已發(fā)生塑性變形的材料包圍之中。裂紋在已發(fā)生塑性變形的材料包圍之中。卸載時，彈性變形要恢復(fù)；卸載時，彈性變形要恢復(fù)； y方向塑性變形不可方向塑性變形不可恢復(fù)；裂紋面閉合?；謴?fù)；裂紋面閉合。精選可編輯ppt11s ss ss ss ss smaxminopclt精選可編輯ppt12-1-2-3-4-5 3 5 10 20 30lgda/dN (mm/c)D DK (Mpa.m1/2)R=0.05R=0.52D DKeff (Mpa.m1/2)lgda/dN (mm/c)-1-2-3-4-

4、5 3 5 10 20 30與與D DK K相比，相比，D DK Keffeff是控制裂紋擴(kuò)展的更本質(zhì)的參量。是控制裂紋擴(kuò)展的更本質(zhì)的參量。精選可編輯ppt13ABs ss sCODAB0長鋸縫長鋸縫s s有電阻、光學(xué)、超聲法等方法。有電阻、光學(xué)、超聲法等方法。最可靠、應(yīng)用最廣的是最可靠、應(yīng)用最廣的是COD法。法。Paris（1974）給出張開位移為：給出張開位移為： CODAB=4s sa/E=asas 或：或： s s=(E/4a)CODAB式中，平面應(yīng)力，式中，平面應(yīng)力，E=E； 平面應(yīng)變，平面應(yīng)變，E=E/(1- )2。用鋸縫模擬理想裂紋，可驗(yàn)證用鋸縫模擬理想裂紋，可驗(yàn)證s s-COD

5、線性關(guān)系。線性關(guān)系。 a , s s-COD直線的直線的斜率斜率E/4a 。精選可編輯ppt14s sCODAB0oos s ， 斜率斜率 E/4a ， a ？原閉合裂紋逐漸張開。原閉合裂紋逐漸張開。精選可編輯ppt15s ss ss ss s- -aDsaDsmaxopopminCOD裂紋裂紋張開張開閉合閉合只要裂紋完全張開，補(bǔ)償后記錄的只要裂紋完全張開，補(bǔ)償后記錄的CODAB-aDsaDs應(yīng)為一常量（垂線）。一旦裂紋開始閉合，則應(yīng)為一常量（垂線）。一旦裂紋開始閉合，則CODAB-aDsaDs將偏離垂線。將偏離垂線。s ss ss ss smaxopopminCODCODaDsaDsDsDs

6、s-Dss-Dss s精選可編輯ppt16精選可編輯ppt17應(yīng)力水平從應(yīng)力水平從DsDs2降至降至DsDs1， s sop ，DsDseff ，da/dN ， 遲滯后恢復(fù)。遲滯后恢復(fù)。s sDsDsDsDsDsDs1 12 21 1ts sop精選可編輯ppt18實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果:2024-T3鋁鋁, 62年，年，Schijve.施加了三次施加了三次高載后，壽命延長高載后，壽命延長4倍。倍。a (mm)100501050 10 20 30 4042024-T3鋁鋁N(10 )ts s精選可編輯ppt1920世紀(jì)年代初，人們才認(rèn)識到載荷間的相互影響世紀(jì)年代初，人們才認(rèn)識到載荷間的相互影響。觀察

7、到單個高載的作用會引起裂紋擴(kuò)展速率。觀察到單個高載的作用會引起裂紋擴(kuò)展速率的降低。這種現(xiàn)象稱為裂紋遲滯。如果高載足的降低。這種現(xiàn)象稱為裂紋遲滯。如果高載足夠大，可以發(fā)生止裂，裂紋擴(kuò)展完全停止。夠大，可以發(fā)生止裂，裂紋擴(kuò)展完全停止。精選可編輯ppt20aada/dNNda/dN 。通常是在單個或不多幾個高載通常是在單個或不多幾個高載作用后發(fā)生。作用后發(fā)生。aada/dNN精選可編輯ppt21對于高載遲滯現(xiàn)象發(fā)生原因的物理解釋。對于高載遲滯現(xiàn)象發(fā)生原因的物理解釋。裂紋閉合裂紋閉合 二者綜合作用，造成二者綜合作用，造成精選可編輯ppt222) 裂紋穿過裂紋穿過rOL，即即ai+ryi=aOL+rOL

8、時，遲滯消失。時，遲滯消失。arOLOLairyi精選可編輯ppt23m 是實(shí)測的，預(yù)測壽命的結(jié)果較好。是實(shí)測的，預(yù)測壽命的結(jié)果較好。arOLOLairyi精選可編輯ppt24用分析方法預(yù)測遲滯擴(kuò)展。用分析方法預(yù)測遲滯擴(kuò)展。arOLOLaiaryiprreq高載引入裂尖殘余壓應(yīng)力高載引入裂尖殘余壓應(yīng)力s sres，遲滯發(fā)生。遲滯發(fā)生。精選可編輯ppt25 0 0精選可編輯ppt26已知已知; (; 求求 時的時的計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算積分積分預(yù)測預(yù)測壽命壽命計(jì)算計(jì)算 計(jì)算計(jì)算精選可編輯ppt27arOLOLaiaryiprreq精選可編輯ppt28ts sOLmaxmina) 拉伸高載拉伸高載 s ss ss st b)壓壓拉高載拉高載s ss sOLt d)壓縮高載壓縮高載s stc)拉拉壓高載壓高載 s ss sOLaN恒幅載荷恒幅載荷(d)(a)a) 遲滯影響大，壽命可