【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 inclusions and casting defects, etc. ) , an initial crack size may be know. 斷裂力學(xué)方法需要已知或假設(shè)一個(gè)初始裂紋尺寸。對(duì)于有缺陷（如焊接疏松、夾雜和鑄造缺陷等）的構(gòu)件，初始裂紋是可以知道的。 26 Alternatively, for an estimate of the total fatigue life of a detectfree material, fracture mechanics approaches can be used to determine propagation. Strain life (or stress life) approaches may then be used to determine initiation life, with the total life being the sum of these two estimates. 換言之，對(duì)于無(wú)缺陷材料疲勞總壽命的估計(jì)，斷裂力學(xué)方法可用于確定裂紋擴(kuò)展。應(yīng)變壽命或應(yīng)力壽命方法則用于確定起始?jí)勖?，總壽命是這二者之和。 27 At low strain amplitudes up to 90% 0f the life may be taken up with initiation, while at high amplitudes the majority of the fatigue life may be spent propagation a crack. Fracture mechanics approaches are used to estimate the propagation life. 在低應(yīng)變幅時(shí)，裂紋起始可占到壽命的 90%，而在高應(yīng)變幅下，疲勞壽命的大部分在于裂紋擴(kuò)展。斷裂力學(xué)方法就是用于估算此擴(kuò)展壽命的。 28 再 見(jiàn) 習(xí)題： 83， 85 第一次課完 請(qǐng)繼續(xù)第二次課 返回主目錄 29 第八章 疲勞裂紋擴(kuò)展 疲勞裂紋擴(kuò)展速率 疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測(cè) 影響疲勞裂紋擴(kuò)展的若干因素 疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn) 返回主目錄 30 前節(jié)回顧 : The plot of log da/dN versus log ?K is a sigmoidal (S形 ) curve. This curve may be divided into three regions. At low stress intensities, cracking behavior is associated with threshold effects. In the midregion, the curve is essentially linear. Finally, at high ?K values, crack growth rates are extremely high and little fatigue life is involved. lg da / dN 1 2 3 10 5 6 10 9 lg ( K) ? ~ c K =(1 R) ?K=(1R)Kmax th ? K 31 Most of the current application of LEFM concepts to describe crack growth behavior are associated with region 2. In this region the log da/dN versus log ?K curve is approximately linear and lies roughly between 107 and 104 mm/cycle. Many curve fits to this region have been suggested. The Paris equation, which was proposed in the early 1960’s, is the most widely accepted. 大多數(shù)用線彈性斷裂力學(xué)描述裂紋擴(kuò)展的應(yīng)用是與區(qū)域 2相關(guān)的。在這一區(qū)域， logda/dN log ?K曲線近似線性且在 107104 mm/c間。已有許多擬合曲線提出， 60年代初的 Paris公式是應(yīng)用最廣的。 32 影響疲勞裂紋擴(kuò)展的若干因素 ?K是控制 da/dN的最主要因素。 平均應(yīng)力、加載頻率、環(huán)境等的影響較次要，但有時(shí)也不可忽略。 同一材料 , 由不同形狀 、尺 寸 的 試 件 所 得 到 的da/dN?K曲線相同 。 da/dN?K曲線可以描述疲勞裂紋擴(kuò)展性能。 ?K 4 10 20 40 lgda/dN (m/c) 9 8 7 6 碳鋼 R= ?K 33 1. 平均應(yīng)力或應(yīng)力比的影響 注意到 ?a=(1R)?max/2， ?m=(1+R)?max/2； 有： 故 ?a 給定時(shí)， R ， ?m 。 討論 應(yīng)力比的影響， 就是 討論 平均應(yīng)力的影響。 a m R R ? ? ) 1 ( ) 1 ( + = R0、 R0影響趨勢(shì)不同。 th K R= 0 1 lgda/dN ? lg( K) ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 34 th K R= 0 1 lgda/dN ? lg( K) ? R＞ 0的情況 R0時(shí)， ?min0。 ?a 給定， R ， ?min ， ?max 。 三個(gè)速率區(qū)域內(nèi)， da/dN均增大。da/dN?K 曲線整體向左移動(dòng)。 Forman公式： K K R K C dN da C m ? ? = ) 1 ( ) ( ?K=(1R)Kmax Kmax?Kc， 分母 ?0，da/dN??。 ?K??Kth，da/dN?0。 若考慮 ?Kth的影響，有： da dN C K K R K K m th m c = [ ( ) ( ) ] ( ) ? ? ? 1 35 th K R= 0 1 lgda/dN ? lg( K) ? 低速率區(qū) ， R?， ?Kth?。 R＜ 0的情況： 負(fù)應(yīng)力存在， 對(duì) da/dN三區(qū)域的影響不同。 情況比 R0時(shí)復(fù)雜得多。 0 .2 .4 .6 .8 87654321 低碳鋼 低合金鋼 不銹鋼 A517F 9301 A508C A533B ? 不同鋼材的 R?Kth 關(guān)系 R ?Kth 有 經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為： ?Kth= ?K0th(1?R)? ?Koth是 R=0時(shí)的基本門檻應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度 。 參數(shù) ?、 ?由實(shí)驗(yàn)確定 。 圖中鋼材的下限為： ?Kth=() 36 Forman’s equation is often used to predict stress ratio effects. As R increases, the crack growth rate increases. This is consistent with test observations. Forman’s equation is valid only when R0. Generally, it is believed that when R0, no significant change in growth rate occurs pared with the R=0. Again this is material dependent, as some researchers have obtained data for certain materials which show higher growth rates for R0 loading. Forman公式常用于預(yù)測(cè)應(yīng)力比的影響。 R增大，裂紋擴(kuò)展速率增大，與試驗(yàn)觀察是一致的。 Forman公式只在 R0時(shí)正確。一般認(rèn)為與 R=0相比，R0對(duì) da/dN沒(méi)有顯著影響。這仍與材料有關(guān)，對(duì)有些材料，也有研究者在 R0時(shí)得到較高 da/dN。 37 但是，在 高溫或腐蝕環(huán)境下 ，頻率及波形對(duì) da/dN的影響顯著增大，是不容忽視的。 2. 加載頻率的影響 30Cr2Wm