『易坊知识库摘要_疲劳|疲劳与断裂-课程总结ppt课件』2、与规律； 寿命预测方法； 抗疲劳设计方法,4,导出量： 平均应力 Sm=(Smax+Smin)/2 应力幅 Sa=(Smax-Smin)/2 应力变程 DS=Smax-Smin 应力比或循环特性参数 R=Smin/Smax,5,4 ) 疲劳断口特征： 有裂纹源、...

1、1,疲劳断裂,课程总结,二、基本概念,三、基本方法,四、抗疲劳断裂设计,一、基本内容,返回主目录,2,一、基本内容,疲劳裂纹萌生：（1-4章） 机理、规律（S-N曲线、e-N曲线）、萌生寿命、 累积损伤、雨流计数、循环应力应变响应计算,裂纹体断裂：（5-7章） LEFM、应力强度因子K、 K1C测试、抗断设计,疲劳裂纹扩展：（8-10章） da/dN-DK曲线、裂纹扩展寿命预测、裂纹闭合与迟滞的概念、抗疲劳设计基本原理,3,1) 疲劳问题的特点： 扰动应力作用； 材料或结构高应力局部； 裂纹萌生并扩展； 使用至破坏的发展过程,二、基本概念,2) 疲劳研究的任务： 载荷谱； 裂纹萌生和扩展的机理 。

2、与规律； 寿命预测方法； 抗疲劳设计方法,4,导出量： 平均应力 Sm=(Smax+Smin)/2 应力幅 Sa=(Smax-Smin)/2 应力变程 DS=Smax-Smin 应力比或循环特性参数 R=Smin/Smax,5,4 ) 疲劳断口特征： 有裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区 。
裂纹源在高应力局部或材料缺陷处； 裂纹扩展区有“海滩条带”和“疲劳条纹,5) 疲劳断口分析: 是否疲劳破坏? 裂纹源？ 裂纹临界尺寸? 裂纹扩展速率估计？ 破坏载荷,6,疲劳破坏与静载破坏之比较,疲劳破坏 SSu 破坏是局部损伤累积的结果 。
断口光滑 ， 有海滩条带或腐蚀痕迹 。
有裂纹源、裂纹扩展区、瞬断区 。
无明显 。

3、塑性变形 。
应力集中对寿命影响大,由断口可分析裂纹起因、扩展信息、临界裂纹尺寸、破坏载荷等 ， 是失效分析的重要依据,静载破坏 SSu 破坏是瞬间发生的 。
断口粗糙 ， 新鲜 ， 无表面磨蚀及腐蚀痕迹 。
韧性材料塑性变形明显 。
应力集中对极限承载能力 影响不大,7,单调载荷下的弹塑性幂硬化应力-应变关系,6) 材料的力学性能,8,断裂性能： 平面应变断裂韧性 K1C 裂纹扩展性能： 门槛应力强度因子 Kth； 疲劳裂纹扩展速率 da/dN=C(K)m,9,7) 断裂三要素与断裂判据,对于承受拉伸的无限宽中心裂纹板 ，f=1； 对于无限宽单边裂纹板 ，f=1.12,断裂判据,抗力,作用,应力强度因子K是断裂 。

4、控制参量,10,8) 线弹性断裂力学给出裂尖应力趋于无穷大 ，故裂尖附近的材料必然要发生屈服,11,11) 初始裂纹尺寸a0对寿命有很大的影响 。
12) Keff是控制da/dN的更本质的参量 。
Keffeff=max-op,10) 疲劳裂纹扩展: da/dN的控制参量是K;
da/dN-K曲线有下限Kth, 上限(1-R)Kc 。
Paris公式： da/dN=C(K)m,12,14) 任何预测方法都只能给出统计正确的 平均疲劳寿命,13) 拉伸平均应力有害 。
引入残余压应力可改善疲劳性能 。
拉伸高载作用 ， 会引起后续裂纹扩展 迟滞,13,16) 耐久性设计三要素： IFQ、SCGMC 和 P( 。

5、t,x) 。
目标是：估计经济寿命； 实现设计-制造-使用-维修的综合控制,15) 损伤容限设计的三要素为： 剩余强度、损伤增长和检查周期 。
目标是：以检查控制损伤程度 ，保证结构安全,14,三、基本方法,A) 应力寿命法,15,A3) 变幅载荷下的损伤累积： Miner理论 D=Di=(ni/Ni)=1 相对Miner理论 NA=NB(n/N)B/(n/N)A,A2) 不同R下 ， Sa-Sm关系的等寿命转换： Goodman方程： (Sa /Sa(R=-1)+(Sm /Su)=1,16,恒幅疲劳 应力比 R 应力幅 Sa,已知材料的基本S-N曲线,求寿命Nf=C/Sa,疲劳裂纹萌生寿命分析,17 。

6、,特例： 若载荷为恒幅对称应变循环 ， m=0 ，可直接由已知的a估算寿命,已知 、历程,B) 应变寿命方法,18,B1) 循环应力-应变响应计算方法,19,已知Kt、S 或e,应力-应变关系,求S 或e,B2) 缺口局部应力-应变计算,Neuber双曲线： se=Kt2eS 应力应变关系： e=(s/E)+(s/K)1/n,20,1)第一次加载 ， 已知S1或e1 ， 求e1或S1 ； 由循环应力-应变曲线和Neuber双曲线: e1=(s1/E)+(s1/K)1/n s1e1=Kt2S1e1,B3) 缺口疲劳寿命分析计算步骤为,2) 其后反向 ， 已知DS或De ， 由滞后环曲线 De=(DS/E)+2(DS 。

【疲劳|疲劳与断裂-课程总结ppt课件】7、/K)1/n 求De或DS； 再由滞后环曲线和Neuber双曲线: DsDe=Kt2DSDe De=(Ds/E)+2(Ds/K)1/n,21,3) 第i点对应的缺口局部si、ei为： si+1=siDsi-i+1； ei+1=eiDei-i+1 式中 ， 加载时用“+” ， 卸载时用“,4) 确定稳态环的应变幅ea和平均应力sm 。
ea=(emax-emin)/2； sm=(smax+smin)/2,22,C) 抗断设计方法(LEFM,1) 已知、a ， 算K ， 选择材料 ， 保证不发生断裂,基本方程,2) 已知a、材料的K1c ， 确定允许使用的工作应力,3) 已知、K1c ， 确定允许存在的最大裂纹尺寸a,23,D) 裂纹扩展寿命估算方法,24,基本疲劳分析方法的比较,25,四、抗疲劳设计,整 体 框 图,26,27,考试时间：7月6日 （20 周 周四 ） 15:00-17:30,考试地点：西五楼 219 220,考试形式： 开卷,谢谢各位,再 见,谢谢各位,再 见,祝大家考出好成绩,返回主目录 。

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