疲勞與斷裂第八章疲勞裂紋擴展(編輯修改稿)
2024-11-14 18:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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)境對疲勞裂紋擴展速率的影響強烈地依賴于材料與環(huán)境的組合。影響環(huán)境效應的一些附加因素是加載頻率、溫度、加載波形和應力比。 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，低頻率時裂紋擴展速率增大，因為在疲勞過程中環(huán)境效應有更充分的時間作用。 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，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疲勞裂紋擴展速率的影響。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 疲勞裂紋擴展速率試驗 目的 ：測定材料的 da/dNDK 曲線 一、試驗原理 ： Paris公式 ： da/dN=C(DK)m 實驗 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 預裂： Dai?max{, h} (避開切口對裂尖的影響 ) 預裂 載荷 : R與試驗相同； Kmax不大于開始試驗時的 K值。 (保證裂紋足夠尖銳，但所需時間長 ) 若用較大的 Kmax預裂 ，應按規(guī)定逐級降載。 17 2. K增加試驗法 da/dNDK曲線一般分為三個區(qū)域。不同的區(qū)域，試驗方法不同。 K增加試驗法用于中高速率區(qū)。 名義 K梯度 C： da dK K C 1 = K隨裂紋擴展的變化率 若應力比 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 在恒幅載荷試驗中， DP=const., 故有： d(DK)0, C0, 是 K不斷增加的試驗方法。 18 3. K減小試驗法 K減小試驗法用于低速率區(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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