疲勞與斷裂第五章斷裂失效與斷裂控制設計(編輯修改稿)
2024-11-12 19:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 s. 應力強度因子到達某臨界值 KC，失穩(wěn)斷裂發(fā)生。這一應力強度因子的臨界值被稱為材料的斷裂韌性。斷裂韌性是應力強度因子的極限值，就象屈服應力是作用應力的極限值一樣。 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變狀態(tài)出現(xiàn)。若試件厚度滿足平面應變要求，所得到的斷裂韌性才是平面應變斷裂韌性，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 斷裂控制設計 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 , 若實驗測得此板在 s=100Mpa時發(fā)生斷 裂，試計算該材料的斷裂韌性。 解： 由表 51可知，對于中心裂紋板有： ； ) ( 1 x p s F a K = ) 2 / sec( ) ( px x = F 對于本題， x=2a/w=； 故斷裂時的應力強度因子為： =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 標準三點彎曲試樣，若裂紋長度 a=53mm, 試估計試件發(fā)生斷裂時所需的載荷。 解： 對于標準三點彎曲試樣，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)生斷裂時應有： 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：應用線性疊加原理， 圖示載荷的作用等于拉伸與純
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