第十四講 疲勞裂紋擴展

第十四講疲勞裂紋擴展上節(jié)回顧Dugdale模型（帶狀屈服模型）裂紋尖端張開位移（COD）無限大板的COD，有限寬板的CODCOD準則J積分，J積分的守恒性，J積分準則平面應力斷裂的R阻力曲線1．疲勞裂紋擴展速率疲勞裂紋擴展的定量表示用da/dN，稱為裂紋擴展速率，表示每個循環(huán)裂紋長度的平均增量。da/dN-ΔK曲線與S-N、ε-N曲線類似，描述疲勞裂紋擴展規(guī)律的曲線為da/dN-ΔK曲線只有在拉伸應力作用下裂紋才能擴展，則疲勞裂紋應力強度因子幅度定義為ΔK=Kmax-KminR>0ΔK=KmaxR<0基本da/dN-ΔK曲線：R=0的da/dN-ΔK曲線雙對數(shù)坐標下da/dN-ΔK曲線的形狀疲勞裂紋擴展的三個區(qū)域秋一般情況元下伙，廟da/d殃N-三Δ塑K久曲線在雙悟對數(shù)坐標彩上可分為餃三個區(qū)域戴1屆區(qū)：低速姥率區(qū)，該谷區(qū)內(nèi)宗Δ祥K矩的微小降且低洞，士da/d糧N顏急劇下降橋。趙存在紗Δ太K宏的一個下劣限值吸Δ牙K城th堆，確該值處裂障紋擴展速野率近似為蛇零，東Δ胸K仆th忍稱為門檻襪值。敞Δ誘K姑th葉受集R民的篩影響較大虧。黃2增區(qū)：中速其裂紋擴展她區(qū)，裂紋塔擴展速率鄙一般槳在兼10-9絡~10-晚5m/報C輔范圍內(nèi)。臟中速裂紋紹擴展區(qū)佳的態(tài)da/d蹦N-銜Δ銅K鏡在雙對數(shù)弊坐標上近嶺似為線性嘗關系。醫(yī)3慣區(qū)：高速鳴擴展區(qū)，副即仙K抬max同K暴C程時，裂紋剖快速擴展羊，其壽命怖通常不考粘慮。其上胡限值以鉛背垂?jié)u近線毀表示凈2筐．裂紋擴藏展速率公棗式電1失）低速率用區(qū)貝一般是進典行裂紋不壯擴展設計尚Δ蝕K<蜻Δ傲K圓th息2也）中速裂抖紋擴展區(qū)雙，絕Pari披s次公式映Pari番s窄對具有中拋心穿透裂覽紋平板拉哄伸實驗數(shù)臥據(jù)歸納膏，廁仇對中速裂陰紋擴展區(qū)午（摧2本區(qū)）提出輝的經(jīng)驗關勝系式命C況，肢m跌：材料常劇數(shù)爛m君不隨構件匠的形狀和維荷載性質嶼（拉伸或賞彎曲）改撓變像，饞C挨與材料性迫能相關。伴由于存在腥門檻值填Δ明Kt菌h啟，茫Dona賣hu佛e半等之（而Dona鋸hu丹e闖，撥197鄉(xiāng)2貴）建議如袋下修正公投式呈3著）高速擴游展區(qū)翠可由下式仇估計裂紋喊擴展速率晉從解2淺區(qū)致向無3里區(qū)轉變的址應力強度協(xié)因子垂K當maxT追：滲R=鉤0團時的最大喉循環(huán)應力燈作用下的皇應力強度吩因子立3團．春da/d咬N紐的理論公島式碧塑性鈍化悲模型鏈C.L壟aird趴(19品67械)岡的觀測結呆果盯裂紋尖端虹載循環(huán)荷故載下出現(xiàn)件反復鈍化央和護重新尖銳妙化的交替駐過程。嬌Clin劍toc賞k歡塑性鈍化育模型彎β卷：材料常啦數(shù)溪Lard搞ne歇r較塑性鈍化直模型薦μ根：剪切彈績性模量險4展．疲勞裂主紋擴展壽陸命預測捆由勢Pari謹s拜公式，已蚊知裂紋原簽始長詠度疫a裕0歡可計算裂兩紋擴展至斃臨界裂紋腎長杏度史a仙C潮所需的循瘦環(huán)數(shù)，即粱壽命。臨扎界裂紋長證度擇a書C耀可由線彈愉性斷裂判扎據(jù)給出（博邊裂紋或串穿透裂紋巾）壩任意循環(huán)寄荷載下的騎應力強度畢因子幅度多一般可表大為提Y駐：形狀函豈數(shù)畜恒幅荷載綁下，祥，則?；蚴螅赫镇宮坑布2矮傻鈔唯戰(zhàn)概距匆旺m預=2禍上式為疲望勞裂紋擴白展壽命估軟算的基本居方程幾點討論暗1攻）裂紋初雜始長度和繩材料斷裂編韌性對壽憂命的影響文一般，裂靈紋初始長堤度綁a絹0貌對裂紋擴橋展壽命有遺重大影響膏。災斷裂韌系性輕K嫌C均對裂紋臨益界尺寸影叢響大，對哭裂紋擴展宴壽命影響設小。鮮2柏）饅da/d揀N-群Δ輕K揀曲線歐與屋S-住N象曲線的關仇系嚷設裂紋初液始長續(xù)度萌a渡0興，以裂紋蜜擴展碧至江a敬f貿(mào)定義壽命姨，恒幅下淹由旗Pari剝s提公式有聽注意到右談端的積分團為常數(shù)，名將蜂Δσ貼改采為采2S洋a儀，則顧3垂）巷Mine海r扶理論可應特用于疲勞否裂紋擴展伏5敲．影響疲解勞裂紋擴住展的因素Rlg(ΔK)lg(da/dN)掘在加載條Rlg(ΔK)lg(da/dN)舉和實驗環(huán)饑境相同時乳，不同構付件形捏狀及不同桃荷載形式墓下得到的妹疲勞植裂紋擴展篩基本相同臨。拾1軋）平均應誦力的影響島給定附Δ布K雁下在裂紋便擴展的三愈個區(qū)布域復內(nèi)底da/d夢N繁均鑒隨興R愉增加而增筒大，表現(xiàn)碌為姑da/d旱N-循Δ怎K禿曲線整體鏡向左移動兆。海Form魚a吳n賄修正公式傍在裂紋擴庭展中速率奧區(qū)誰Form慨a(chǎn)粒n毛提出奏的修正公寸式由：則：奴即：疲勞瘋裂紋擴展扛率具有咐的奇異性羨，高速區(qū)和的上限膠(隨1-R)符K組C汗隨償R缺增加而降芝低。舍Walk結e嘉r航修正公式臣式中系數(shù)倍常用值蔽：道m(xù)=閉4隸，京n=乏0.5禽6宜．加載頻束率的影響點圖示材料往在不同加賴載頻率下缺裂紋擴展銜速率實驗虧結果面1垂）在低速判區(qū)，加載爭頻率對裂雷紋擴展速狡率基本無典影響鉛2搜）成Δ伸K彈達到某一找轉折點后司，加載頻序率越低熄，墨da/d認N鼠越高籍加載頻率湯的影響可亡表為菌一般，頻刻率的影響希比應力比份的影響要征小得多，魂在室溫、番無腐蝕條厚件下做，惑<10崖0H路z脅頻率的影侮響可忽略墊。不7綢．腐蝕環(huán)紀境的影響tfKIiKICKISCC呼在腐蝕環(huán)辛境下加載圖到禿K慌Ii橋（剪K打Ii買<K揚IC緩），經(jīng)過掀一斷時間瞎tfKIiKICKISCC沾1惑）在腐蝕刮環(huán)境下裂打紋擴展在叼K達Ii逐<K眾IC繡條件下發(fā)浸生。千2豪）作用的撈初明始趣K撤Ii濱越低，到觸裂紋發(fā)生憶擴展的時惡間越長。售3盆）存在一慣門檻恨值筋K看ISCC塊，如冷K季Ii昌<K話ISCC頂則裂紋不茅發(fā)生擴展障，罩K廣ISCC頓稱為應力戴腐蝕界限蜂的應力強默度因子。黨8傍．腐蝕疲決勞裂紋擴場展速率lg(da/dN)lgKIKISCClg(da/dN)lgK