疲勞與斷裂第五章斷裂失效與斷裂控制設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-11-12 19:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 s. 應(yīng)力強(qiáng)度因子到達(dá)某臨界值 KC，失穩(wěn)斷裂發(fā)生。這一應(yīng)力強(qiáng)度因子的臨界值被稱為材料的斷裂韌性。斷裂韌性是應(yīng)力強(qiáng)度因子的極限值，就象屈服應(yīng)力是作用應(yīng)力的極限值一樣。 13 The fracture toughness varies with specimen thickness until limiting conditions (maximum constraint) are reached. Recall that maximum constraint conditions occur in the plane strain state. If the specimen thickness satisfy the plane strain requirements, The resulted fracture toughness is then named plane strain fracture toughness, writing as K1c . 斷裂韌性在到達(dá)極限條件（約束最大）前是隨試件厚度變化的。最大約束條件在平面應(yīng)變狀態(tài)出現(xiàn)。若試件厚度滿足平面應(yīng)變要求，所得到的斷裂韌性才是平面應(yīng)變斷裂韌性，記作 K1c。 14 1) 已知 s、 a，算 K，選擇材料，保證不發(fā)生斷裂； 基本方程： K f a W a = ( , ) L s p ? K c 1 2) 已知 a、材料的 K1c，確定允許使用的工作應(yīng)力 s； 3) 已知 s、 K1c，確定允許存在的最大裂紋尺寸 a。 臨界情況： K f a W a = ( , ) L s p = K c 1 c c 斷裂控制設(shè)計(jì) 15 若 B尺寸足夠，則上述值即為材料的斷裂韌性 K1c。 例 2. W=200mm的鋁合金厚板，含有 2a=80mm的中 心裂紋 , 若實(shí)驗(yàn)測(cè)得此板在 s=100Mpa時(shí)發(fā)生斷 裂，試計(jì)算該材料的斷裂韌性。 解： 由表 51可知，對(duì)于中心裂紋板有： ； ) ( 1 x p s F a K = ) 2 / sec( ) ( px x = F 對(duì)于本題， x=2a/w=； 故斷裂時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子為： =100()1/2[(sec()]1/2 = ； ) ( 1 x p s F a K = m 16 例 3. 用上例中的鋁合金材料，制作厚度 B=50mm 的 標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣，若裂紋長度 a=53mm, 試估計(jì)試件發(fā)生斷裂時(shí)所需的載荷。 解： 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣，有： ] ) ( 57 . 14 ) ( 18 . 14 ) ( 20 . 8 ) ( 735 . 1 090 . 1 [ ) ( 4 3 2 W a W a W a W a W a f + + = ) ( 2 3 2 1 W a f a BW PL K p = ( W=2B， L=4W ) 對(duì)于本題， a/W=53/100=, 代入后算得修正函數(shù)值為： f(a/W)= 17 發(fā)生斷裂時(shí)應(yīng)有： K1=K1C，即： C K W a f a BW PL K 1 2 1 ) ( 2 3 = = p =53200(N) = (KN) ) ( 3 2 1 2 W a f a L K BW P C p = 5124 . 1 ) 053 . 0 ( 4 . 0 3 10 4 . 39 1 . 0 05 . 0 2 2 / 1 6 2 p ? ? ? ? ? ? = 由上例知該材料 K1C= ；故有： m18 解：應(yīng)用線性疊加原理， 圖示載荷的作用等于拉伸與純
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