疲勞與斷裂第八章疲勞裂紋擴(kuò)展(編輯修改稿)
2024-11-14 18:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 the material environment bination. Several additional factors that influence the environmental effect are frequency of loading, temperature, waveform of loading, and stress ratio. 環(huán)境對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響強(qiáng)烈地依賴于材料與環(huán)境的組合。影響環(huán)境效應(yīng)的一些附加因素是加載頻率、溫度、加載波形和應(yīng)力比。 13 In general, at low frequencies, crack growth rate increase as more time is allowed for environmental attack during the fatigue process. 一般地說(shuō)，低頻率時(shí)裂紋擴(kuò)展速率增大，因?yàn)樵谄谶^(guò)程中環(huán)境效應(yīng)有更充分的時(shí)間作用。 Reduced fatigue life is usually observed with increasing temperature. In addition, environmental effects are usually greater at elevated temperature, which is duo in part to oxide action. 溫度增加，通常使疲勞壽命降低。同時(shí)，高溫下環(huán)境的影響更大，這有一部分是氧化作用所致。 No effect of waveform on fatigue crack growth rate is usually observed in air. But in corrosion environment, higher da/dN generally occur if increasing tensile portion of the loading cycle occurs more slowly. 在空氣中，一般觀察不到波形對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響。但在腐蝕環(huán)境中，若載荷循環(huán)的拉伸部分作用慢， da/dN一般較高。 14 疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn) 目的 ：測(cè)定材料的 da/dNDK 曲線 一、試驗(yàn)原理 ： Paris公式 ： da/dN=C(DK)m 實(shí)驗(yàn) a =a0 R=0 D? 記錄 ai、 Ni (DK)i=f (D?,?ai,) (da/dN)i=(ai+1ai)/(Ni+1Ni) ?ai=(ai+1+ai)/2 lg(da/dN)=lgC+mlg (DK) 最小二乘法C, m? a (mm) a 0 N D ?=const. R=0 Dai DNi lgda/dN lg(DK) 15 二、試樣 L=4W W a D P 三點(diǎn)彎曲 2孔 f DP DP a W 緊湊拉伸 中心裂紋 D? W B D? 2a 建議厚度： W/20 ? ? ? W/4 B W a1 a2 a3 a4 a5 疲勞裂紋前緣 太厚 ： 疲勞裂紋前緣舌型大，表面讀取的尺寸與內(nèi)部相差大。若用 B=W/2，常需作尺寸修正。 16 三、試驗(yàn)方法 DP DP a W 緊湊拉伸試樣 h n Da i 要求 :(CT試樣為例 ) 切口 尺寸： an? (保證 LEFM的 K解可用 ) 疲勞 預(yù)裂： Dai?max{, h} (避開切口對(duì)裂尖的影響 ) 預(yù)裂 載荷 : R與試驗(yàn)相同； Kmax不大于開始試驗(yàn)時(shí)的 K值。 (保證裂紋足夠尖銳，但所需時(shí)間長(zhǎng) ) 若用較大的 Kmax預(yù)裂 ，應(yīng)按規(guī)定逐級(jí)降載。 17 2. K增加試驗(yàn)法 da/dNDK曲線一般分為三個(gè)區(qū)域。不同的區(qū)域，試驗(yàn)方法不同。 K增加試驗(yàn)法用于中高速率區(qū)。 名義 K梯度 C： da dK K C 1 = K隨裂紋擴(kuò)展的變化率 若應(yīng)力比 R不變有： da dK K 1 da dK K 1 max max = da dK K 1 min min = da d(DK) K 1 = D 在恒幅載荷試驗(yàn)中， DP=const., 故有： d(DK)0, C0, 是 K不斷增加的試驗(yàn)方法。 18 3. K減小試驗(yàn)法 K減小試驗(yàn)法用于低速率區(qū)。 lg da / dN 1 2 3 10 5 6 10 9 lg ( K) D ~ ？ 名義 K梯度 C： da
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