材料断裂课件第三章工程材料的断裂资料.pptVIP

平面应力 — 平面应变 — 大约为 (2) 裂纹尖端存在残余压应力 裂纹的闭合。 7.6 长裂纹的扩展规律 1960年paris把断裂力学用于疲劳裂纹扩展，得著名的Paris公式 ： （c，m材料试验常数） 即，疲劳裂纹亚临界扩展起控制作用的主要参量是裂纹尖端强度幅值，而与试样几何形状，加载方式 无关。 因此可以从试样中测出da/dN-?K数值，用于计算剩余寿命，paris公式广泛用于构件中已存在裂纹，即已达到长裂纹的尺寸，用于有限寿命的预测。 长裂纹的扩展规律： A区（低?K区）存在?Kth，当?K?Kth,裂纹不扩展， da/dN10-7mm/次。 B区（中等?K区）亚临界扩展区，10-6~10-3mm/次。 lgda/dN—lg?K成线性关系，----paris公式适用区。 C区（高?K区）裂纹失稳扩展区，当Kmax接近或达到Kfc或Kc时 发生。 Paris公式的修正：（只适用中间一段） Forman考虑R、Kmax接近Kc时失稳扩展的影响。 da/dN=C(?K)n/[(1-R)Kc-?K] 适用于B、C 区。 Nicyholson 适用于全范围（半经验公式）---A、B、C区 da/dN=B{(?K-?Kth)/( Kfc-K)}m 当?K ?Kth da/dN 0 K= Kfc, da/dN ∞ 7.7 ?Kth和短裂纹的扩展 以前对da/dN10-6mm/次低速扩展区及?Kth研究较少，对于承受高频、低应力幅的构件，使用寿命达1010-1012次应力循环，对da/dN10-6mm/次的扩展行为极为重要。 规律： （1）在长裂纹条件下?Kth才是一个常数。 （2）在短裂纹条件下?Kth不是一个常数，随裂纹长度减少而降 低。 (3) ?Kth除受应力比影响外，还受其它因素影响 （材料强度、晶粒度等） (4) 疲劳极限和?Kth具有相同的物理本质，疲劳 极限均可由?Kth推算出来。 许多工程构件中并不存在与构件相比称得上长裂纹的固体缺陷，却存在各种类裂纹的微小缺陷，通常疲劳破坏是从材料表面一个晶粒内部所存在的这类缺陷或裂纹处开始。因此，疲劳寿命大部分消耗于裂纹在表面一个晶粒内的扩展上， 一般当裂纹长度大于两个晶粒直径时扩展速率加快，对疲劳寿命贡献就小。 长裂纹指超过临界深度的裂纹。 短裂纹指深度不超过产生裂纹的应力应变场控制范围。 或者说裂纹长度与尖端塑性区范围相当时称为短裂纹。 短裂纹的扩展特性： 1.在相同?K下短裂纹da/dN大于长裂纹。 2.短裂纹开始时以较高的速度扩展，随着扩展da/dN逐渐降低到 一个最低值，然后以很快的速度回到原始值或变化不大。 3.短裂纹的扩展应该应用弹塑性断裂力学来描述： dl/dN=C(?J)m 适用于线弹性与弹塑性情况下长裂纹和短裂纹扩展的统一表达 式。 ? ? 第7章思考题 1.何谓疲劳，疲劳破坏的特点？ 2.何谓高周疲劳和低周疲劳，指出各自的特点和选材差别？ 3.周期应变对材料性能的影响？ 4.简述裂纹萌生及机理 5.何谓paris公式、用途和适用范围 6.画图简述疲劳裂纹扩展的三个阶段的规律。 7.试述疲劳裂纹尖端塑性区特点。 8.何谓?Kth，影响因素。 9.何谓短裂纹，其扩展规律。 缺口增加材料脆化倾向从以下四方面： (1)??? 产生高的应力集中 (2)??? 产生多轴应力状态 (3)??? 产生高的局部应变硬化和裂纹 (4)??? 引起高的应变率。 开缺口的目的： 造成应力集中和三轴应力状态，使冲击能量和塑性变形集中在缺口附近不大的体积内，以及缺口处应变速率增大，可增加材料脆化趋势。使材料韧、脆转化温度趋于室温附近 ，使冲击值对温度更为敏感，有利于观察。 一、对冲击韧性的误解 1．在冲击韧性概念上 认为：在冲击试验中 ①脆性是由冲击引起的。 实际上光滑试样在很高冲击速度下，现为强度，塑性均提高 。在常见机