斷裂力學(xué)復(fù)習(xí)ppt課件-wenkub
2023-05-15 18:25:18 本頁面
【正文】 第二章： 主要概念： ● 為什么材料的實(shí)際強(qiáng)度比理論強(qiáng)度低很多？（缺陷。類裂紋產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)力集中） ● 材料的理論強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度差多少？（ 1/4—1/50) ● Griffith 理論適用于什么材料？舉例說明。 D－ M法 ? CTOD＝ ； Irwin法 ? CTOD＝ 。這是目前的一種先進(jìn)的疲勞設(shè)計(jì)方法。解： 由 Griffith 公式：例題 2 一馬氏體時(shí)效鋼薄板的拉伸強(qiáng)度為 1950 MPa，由于存在一個(gè)與加載方向垂直的4mm長的中心穿透裂紋，鋼板的彈性模量Ｅ為 200 GPa, 斷裂比表面能為 2 J/m2, 每一裂紋尖端的塑性變形功為 2x104 J/m2. 計(jì)算斷裂強(qiáng)度降低的百分?jǐn)?shù)。例題 3 ( b) 按照 Griffith 理論，可能引起破壞的裂紋長度 af 為：這說明該壓力容器中可能存在 以上 的裂紋。 解 ：（單位用 MN和 m) 由 Griffith 理論： ?c＝ 或 K理論： ? c＝ 對(duì)高強(qiáng)脆性材料都有： ?c＝ const. a1/2 其中 ： 2a=40 mm, 因而： 480＝ const.() 1/2 const.=480 () 1/2 當(dāng) 2a=100 mm時(shí)， ?c＝ const .() 1/2 從而： ?c＝ 480（ )1/2＝ 304 (MPa）例題 3 一高強(qiáng)鋼 在 380 186。C 回火下： 例題 4 一高強(qiáng)鋼 在 380 186。C 回火下： 顯 然 600 186。屈服強(qiáng)度為 900MPa時(shí)，Kc=80MPa?m。為減少重量，醫(yī)生建議用屈服強(qiáng)度為1000Mpa的板材，若設(shè)計(jì)材料的拉伸應(yīng)力為屈服強(qiáng)度的 2/3。 若改用屈服強(qiáng)度為 900Mpa的板材， K1＝ (900x2/3) = (MPa?m)。最大殘余應(yīng)力位于裂紋中心，其值為 ，假如裂紋面上的殘余應(yīng)力為直線型分布，材料的 為1000MPa ， K1C= 100MPa?m, 求： 如果 該部件承受遠(yuǎn)處拉伸載荷 σ ，會(huì)在多大應(yīng)力水平下破壞？ 加載前若消除殘余應(yīng)力，破壞應(yīng)力將提高多少？例題 6：解： 焊接構(gòu)件除受遠(yuǎn)處載荷 外，還受殘余應(yīng)力 的共同作用。最大殘余應(yīng)力在裂紋中心，其值為 ，假如裂紋面上的殘余應(yīng)力為拋物線分布，材料的 為 1000MPa ， K!C= 100MPa?m, 求： 該部件承受遠(yuǎn)處拉伸載荷 σ ，在多大 應(yīng)力水平下破壞？ 加載前若消除殘余應(yīng)力，破壞應(yīng)力將 提高多少？思考題三、由彈塑性性斷裂理論 計(jì)算開裂應(yīng)力或裂紋長度 利用公式 ?， ? ， a 三個(gè)變量中，已知兩個(gè)，可求第三個(gè)。 該容器在實(shí)驗(yàn)室打壓試驗(yàn) P水 ＝ 40 Mpa，求臨界裂紋長度。解：由于是薄壁殼體，為平面應(yīng)力狀態(tài)。 解：受內(nèi)壓薄壁殼體中的最大應(yīng)力是環(huán)向應(yīng)力，且： ? = pd/2t = 8?(2??103) = 800MPa 最危險(xiǎn)的缺陷是縱向裂紋，方向垂直于環(huán)向應(yīng)力。 ? 當(dāng) m=2時(shí) ,? 當(dāng) m=3時(shí) , 例題 1 一個(gè)很大的鋼板，內(nèi)有一個(gè)從中心孔起始的 1cm 長的裂紋，該板承受拉伸循環(huán)加載，應(yīng)力幅從 6MPa到 60MPa,裂紋擴(kuò)展曲線可用 Paris公式描述，指數(shù) m=3，當(dāng) da/dN為 10－ 9 m/cycle時(shí)， △ K為 MPa ；若裂紋形狀因子Ｙ＝１ .02, 載荷頻率為 10Hz，求需多少循環(huán)裂紋可以擴(kuò)展到 2cm? 解：首先確定 Paris公式系數(shù) A， 由 da/dN＝ A△ Km ， A＝（ da/dN） /(△ Km) ＝ 10－ 9 /＝ 1011 。 請(qǐng)問，那一種方法效果較好？計(jì)算上述兩種情況構(gòu)件疲勞壽命增加的百分?jǐn)?shù)。Measured minimum
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