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文档简介

疲劳与断裂力学,康国政2012年10月,第一章绪论,机械、结构等受力如何？如何运动？如何变形？破坏？如何控制设计？,目的：了解工程系统的性态并为其设计提供合理的规则。,工程力学（或者应用力学）是:将力学原理应用实际工程系统的科学。,回顾,受力如何？如何运动？,理论力学、振动理论等，研究对象为刚体；基本方程是平衡方程、运动方程等。,如何变形？破坏？,材料力学、弹性力学、塑性力学等，研究对象为变形体；基本方程是平衡方程、物理方程、几何方程等。,连续性假设,有缺陷怎么办？,研究含缺陷材料的强度-断裂,按静强度设计，满足，为什么还发生破坏？,1967年12月15日，美国西弗吉尼亚的PointPleasant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!,轴叶轮疲劳断裂破坏,转子轴疲劳开裂疲劳断裂破坏,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,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？,什么是疲劳？,应力定义为“单位面积上所承受的附加内力”。应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象,ASTME206-72,什么是应力？,疲劳是在某点或某些点承受交变应力，且在足够多的循环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。,疲劳问题的特点与研究目的：,只有在交变应力作用下，疲劳才会发生,交变应力，是指随时间变化的应力。也可更一般地称为交变载荷，载荷可以是力、应力、应变、位移等。,破坏起源于高应力、高应变局部,应力集中处，常常是疲劳破坏的起源。要研究细节处的应力应变。,静载下的破坏，取决于结构整体；疲劳破坏则由应力或应变较高的局部开始，形成损伤并逐渐累积，导致破坏发生。可见，局部性是疲劳的明显特点。,因此，要注意细节设计，研究细节处的应力应变，尽可能减小应力集中。,什么是断裂力学？,断裂力学问题的提出,结构方面表观因素:缺陷、裂纹、工况有应力集中部位低温环境经典强度条件满足厚截面（平面应变、三轴）突然、灾难性,材料方面内在因素：材料性能及其变化抵抗裂纹扩展的能力低温脆断高强度钢低应力脆断裂尖承载能力厚度承载能力,构件的缺陷和裂纹是导致构件脆断的主要根源,构件自身抵抗裂纹扩展的能力制约着构件裂纹扩
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