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文档简介

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

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