工程力学 华中科大课件 - 12 疲劳与断裂

1，12.1疲劳破坏和破坏特性，12.2S-N曲线和疲劳裂纹萌生寿命，12.3破坏失败和破坏控制设计，12.4da/dN-DK曲线和疲劳裂纹扩展寿命，12章疲劳和破坏，返回主目录，2，机器，如何运动？如何转换？毁灭？如何控制设计？其目的是了解设计系统的特性，并为设计提供合理的规则。工程力学：将力学原理作为实际工程系统的科学应用。强度稳定，研究对象为无缺陷变形体；其目的是在最大载荷下确保足够的强度和稳定性。应力控制，研究，12.1疲劳破坏及其破坏特征，3，静态强度设计，满意，为什么损坏？4，主要原因是缺陷或裂纹造成的损坏。5，有缺陷怎么办？缺陷材料的强度研究-断裂断裂断裂，多载荷下的断裂方法？研究多次使用的载荷下裂纹如何发生和扩展。-疲劳Fatigue裂纹平整度有效性：a-(a1 a5)/2/a 2.5(k1c/sys)2=25mm，fmax/FQ=60.5/56=，通常，为了避免破坏，需要注意：2)已知的a，材料的K1c，确定允许的工作应力；3)确定已知，K1c，允许的最大裂纹大小a .53，1)确保不发生已知，a，计算k，材料选择，断裂；破坏准则：2)确定允许的工作应力的已知a，材料的K1C，3)已知，K1C，确定允许的最大裂纹大小a .防断裂设计计算：可靠性标准：ffcr，4断裂控制设计的基本概念，返回主目录，54，解决方案：1)不考虑缺陷，按照现有强度设计考虑。选取材料1: n1=ys1/=1800/1000=1.8材料2: N2=ys2/=1400/1000=1.4，55，材料1会产生低应力脆性断裂。选择同时满足强度条件和阻挡要求的材料2。可选材料1:1c=50/1.12(3 . 140 . 001)1/2=796 mmpa，A0越小，K1C越大，临界中断应力c就越大。因此，提高K1C并控制A0，有助于防止低应力中断。56，可以认为压力容器直径大，曲率小，承受拉伸应力的无限中心裂纹板，f=1。解决方案：=PD/4t=54/(40.01)=500mpa，57等球形压力容器膜应力计算的公式，在发生断裂的临界状态下：=PD/4t，取得：AC=(1/，57)工程中最常见、最危险的是I型裂纹。作用，阻力，中心裂纹宽度，f=1；单边裂纹宽度，f=1.12。59，对抗破坏设计基本理解：裂纹大小a与应力强度系数k的平方成正比，因此断裂韧性K1c增加了两倍，破坏时临界裂纹大小增加了四倍。60，你好！谢谢！你好，你好！练习：12-6，12-8，12-9，返回主页，61，问题：有缺陷怎么办？发现了裂缝，可以继续使用吗？剩馀寿命？如何控制维护？理论基础：线弹性断裂力学(1957)，计算手段：计算机快速发展；实验手段：高倍率电子显微镜，电液伺服疲劳机械，EDM等，疲劳裂纹萌生研究(讨论):12.4da/dN-DK曲线和疲劳裂纹扩展寿命，返回主目录，62，研究问题：裂纹主体的疲劳裂纹扩展，周期载荷下的裂纹扩展速率，研究思路-断裂力学方法，初始条件：N=0，a=a0，断裂条件：N=Nf，a=ac，12.4da/dN-DK曲线和疲劳裂纹扩展寿命？63，指定的a，da/dn；1) an曲线，2)疲劳裂纹扩展控制参数，da/dn - an曲线的斜率。指定，a，da/dn。，1疲劳裂纹扩展速率da/dN，64，裂纹仅在开口时才能扩展，因此控制参数k定义为：k=kmax-km INR 0k=kmaxr dkth=5.5，2。dk=kmax-kmin=1.12(smax-smin)=1.12s，71，5。估计寿命NC: A0=0.5，AC=0.068，ds=200，f=1.12，m=3替换(12-25)表达式：NC=189500循环，疲劳裂纹扩展中心裂纹宽度的作用如下：max=200mpa，min=20mpa。KC=104MPa，操作频率0.1Hz。为了确保安全，每1000小时进行无损检查。确定检查过程中允许的最大裂纹尺寸ai。da/dn=410-14 (k) 4m/c，解决方案：1。计算临界裂纹大小AC:中心裂纹宽板f=1.0，例如，2。检查期间的周期数：N=0.136001000=3.6105，73，3。尺寸ai的裂纹在下一检查期间不应扩展到交流电。此问题m=4，裂纹扩展方程(12-25)为：讨论：如果在检查中发现ai 6.2mm，则不安全。要继续使用，必须降低应力水平或缩短检查周期。74，例如：检查时发现裂缝ai=10mm，如果继续使用而不更改检查周期，则必须：这意味着，如果缩短维修周期，则ai=10mm到ac=86mm的周期数为n 21238次，检查器间为t n/(0.13600)=592小时。159mpa，max=/(1-r) 176mpa，75，疲劳的特征是扰动应力效应。破坏始于高应力区域。裂纹萌生-扩展-断裂3个阶段；是发展过程。R=-1的S-N曲线是基本S-N曲线。描述可以使用疲劳性能的S-N曲线：Smn=c，如果sa保持不变，则增加r或sm，减少疲劳寿命。无限寿命设计：SSf；Sf-疲劳疲劳极限，摘要，76，恒定疲劳应力比r应力幅度Sa，已知材料的基本S-N曲线，寿命Nf=C/Sa，疲劳裂纹起始寿命分析：77，裂纹可能由于低应力而损坏。工程中最常见、最危险的是