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* * 疲劳断裂 考试安排课程总结 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 考试时间：5月3日 （12 周 周四 ） 19:00---21:00 考试地点：0112 (0901+0902) 0312 (0903+0904) 0202 (0905+0906) 0302 (0907+0908) 0402 (0909+0910) 考试形式： 开卷 返回主目录 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 1、2、4章 第5章 第8章 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与规律； 寿命预测方法； 抗疲劳设计方法。 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 3) 循环应力水平的描述 基本量： Smax， Smin S Smax 0 Smin t Sm Sa Sa 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”。 裂纹源 裂纹扩展区 海滩条带 最后断裂区 裂纹源 裂纹扩展区 海滩条带 最后断裂区 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？ 疲劳破坏与静载破坏之比较 疲劳破坏 S＜Su 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 S＞Su 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。 材料的循环性能： 循环应力应变曲线 滞后环曲线 e e e s s a ea pa a a n E K = + = + ￠ ￠ ( ) 1 D D D D D e e e s s = + = + ￠ ￠ e p n E K 2 2 1 ( ) 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： 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 材料的疲劳性能：( R=-1) S-N曲线 SmN=C e-N曲线 e e e s e a ea pa f b f c E N N = + = ￠ + ￠ ( ) ( ) 2 2 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。 裂纹尺寸和形状 作用应力 材料断裂韧性K1C 断裂三要素 或 K?K1C K f a W a = ( , ) L s p ￡ K c 1 断裂判据： 抗力 作用 应力强度因子K是断