【正文】 243。x237。ng)（Lard）,基于主裂紋前方出現(xiàn)微裂紋的現(xiàn)象提出，認(rèn)為裂紋擴展是非連續(xù)(li225。nx249。)的。由于塑性材料中夾雜物和脆性相等形成高應(yīng)力區(qū)，并首先開裂。,p為夾雜物的間距。,第九十四頁，共一百一十二頁。,疲勞裂紋擴展(ku242。zhǎn)的Paris公式,上式稱為疲勞裂紋(li232。 w233。n)擴展的Paris方程式，也稱Paris公式。,線彈性斷裂力學(xué)中，應(yīng)力強度因子K能恰當(dāng)?shù)孛枋?mi225。o sh249。)裂尖的應(yīng)力場強度，實驗表明，高周疲勞時裂尖為小范圍屈服，應(yīng)力強度因子也是控制裂紋擴展速率的重要因素。在交變載荷作用下，得到經(jīng)驗公式：,第九十五頁，共一百一十二頁。,疲勞裂紋(li232。 w233。n)擴展曲線,疲勞裂紋擴展曲線的三個區(qū)域(qūy249。)： 裂紋緩慢擴展區(qū)； 冪規(guī)律特性區(qū)（Paris公式）； 裂紋迅速不穩(wěn)定擴展區(qū)。 在裂紋緩慢擴展區(qū)存在 的下限值,第九十六頁，共一百一十二頁。,疲勞裂紋擴展Paris公式(gōngsh236。)的修正,在裂紋緩慢(huǎnm224。n)擴展區(qū)存在 的下限值,第九十七頁，共一百一十二頁。,疲勞裂紋擴展(ku242。zhǎn)壽命預(yù)測,已知原始裂紋長度(ch225。ngd249。)，計算裂紋擴展至臨界裂紋長度(ch225。ngd249。)的循環(huán)數(shù)，即壽命。,應(yīng)力強度因子幅度可以表示成循環(huán)名義(m237。ngy236。)應(yīng)力幅度和裂紋長度的函數(shù)，即：,第九十八頁，共一百一十二頁。,非等幅疲勞(p237。l225。o)裂紋擴展壽命Miner準(zhǔn)則,Miner準(zhǔn)則(zhǔnz233。)也稱為損傷累積準(zhǔn)則(zhǔnz233。)，表述為：,Ni為某一給定循環(huán)載荷下的循環(huán)壽命，ni為在該循環(huán)載荷下的實際循環(huán)數(shù)。 Miner準(zhǔn)則不僅(b249。jǐn)適用于高周疲勞，也適用于低周疲勞。,第九十九頁，共一百一十二頁。,影響疲勞(p237。l225。o)裂紋擴展的因素,實驗發(fā)現(xiàn)，除應(yīng)力強度因子幅度是控制裂紋亞臨界擴展的重要(zh242。ngy224。o)物理量外，平均應(yīng)力，應(yīng)力條件、加載頻率、溫度和環(huán)境等對裂紋擴展有影響。,平均應(yīng)力(y236。ngl236。)的影響 在相同應(yīng)力強度因子幅度下，平均應(yīng)力越高，裂紋擴展速率越高； 平均應(yīng)力為壓應(yīng)力時比拉應(yīng)力或零時的裂紋擴展速率低； 構(gòu)件表面的殘余拉應(yīng)力會提高交變應(yīng)力的平均應(yīng)力；而表面的殘余壓應(yīng)力則會使平均應(yīng)力降低。,第一百頁，共一百一十二頁。,影響疲勞裂紋(li232。 w233。n)擴展的因素,超載的影響 載荷譜中的過載峰對隨后的低載恒幅下的裂紋擴展有明顯的延緩作用。但過一定(yīd236。ng)循環(huán)數(shù)后，裂紋擴展速率回歸正常。,加載頻率的影響(yǐngxiǎng) 加載頻率越小，裂紋擴展速率越高。,溫度的影響 溫度越高，裂紋擴展速率越高。,第一百零一頁，共一百一十二頁。,應(yīng)變(y236。ngbi224。n)疲勞（低周疲勞）,裂紋擴展模式(m243。sh236。) 在構(gòu)件的幾何不連續(xù)點（區(qū)域）存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而首先進(jìn)入塑性狀態(tài)，形成塑性區(qū)。 在交變應(yīng)力作用下，在塑性區(qū)內(nèi)首先形成宏觀裂紋，宏觀裂紋在塑性區(qū)內(nèi)擴展至彈性區(qū)邊界，并在彈性區(qū)中擴展，直至都達(dá)到臨界狀態(tài)而發(fā)生驟然斷裂。 低周疲勞與高周疲勞在工程中一般以失效周數(shù)10000作為分界線,第一百零二頁，共一百一十二頁。,應(yīng)變(y236。ngbi224。n)疲勞（低周疲勞）,單調(diào)應(yīng)力應(yīng)變曲線 包興格效應(yīng)（卸載和反向加載） 循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變回線 在交變載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線叫做(ji224。ozu242。)循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變回線。 對稱循環(huán) 拉伸和壓縮載荷相同時叫做對稱循環(huán)。對稱循環(huán)分為兩種，應(yīng)變幅控制和應(yīng)力幅控制。,第一百零三頁，共一百一十二頁。,應(yīng)變(y236。ngbi224。n)疲勞（低周疲勞）,循環(huán)硬化 應(yīng)變幅控制，應(yīng)力增加；應(yīng)力幅控制，應(yīng)變？ 循環(huán)軟化(ruǎnhu224。) 應(yīng)變幅控制，應(yīng)力？；應(yīng)力幅控制，應(yīng)變？ 循環(huán)硬化和軟化判定 Manson認(rèn)為，由單調(diào)應(yīng)力應(yīng)變曲線可預(yù)示材料是循環(huán)強化還是循環(huán)弱化。,第一百零四頁，共一百一十二頁。,應(yīng)變(y236。ngbi224。n)疲勞（低周疲勞）,循環(huán)回線 多數(shù)材料在開始階段，循環(huán)應(yīng)力(y236。ngl236。)應(yīng)變回線變化較大（硬化或軟化），經(jīng)過10%~20%壽命后，回線漸趨穩(wěn)定，這時的回線叫穩(wěn)定回線。 循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變曲線 穩(wěn)定回線的尖點的軌跡叫做循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變曲線,第一百零五頁，共一百一十二頁。,斷裂力學(xué)(du224。n li232。 l236。 xu233。)實驗,金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC的測試 （GB 41641984） 裂尖張開位移(w232。iy237。)COD測試（GB 23581980） 金屬材料延性斷裂韌度JIC測試（GB 20381991） 實驗原理，試樣形狀和尺寸，實驗數(shù)據(jù)處理,第一百零六頁，共一百一十二頁。,斷裂力學(xué)(du224。n li232。 l236。 xu233。)實驗,金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC的測試(c232。sh236。)原理,Ｙ: 幾何形狀因子； σ: 工作(gōngzu242。)應(yīng)力； a : 裂紋半長度。,應(yīng)力強度因子,得到裂紋失穩(wěn)擴展時的載荷和裂紋長度。,第一百零七頁，共一百一十二頁。,斷裂力學(xué)(du224。n li232。 l236。 xu233。)實驗,金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC的測試的試樣(sh236。 y224。nɡ)形式,三點彎曲試樣 緊湊拉伸試樣（矩形） C型拉伸試樣 圓形緊湊拉伸試樣 缺口(quēkǒu)形式： 山形缺口，直通型缺口， 末端圓孔缺口，鉬絲切割缺口,第一百零八頁，共一百一十二頁。,斷裂力學(xué)(du224。n li232。 l236。 xu233。)實驗,裂尖張開位移(w232。iy237。)COD的測試方法,采用單邊缺口三點(sān diǎn)彎曲試樣 記錄載荷P和裂紋嘴張開位移V的關(guān)系曲線 在PV曲線上找出相應(yīng)的特征點，將該點的P,V值代入相應(yīng)的計算公式，得到對應(yīng)的特征COD。 特征COD值有： 表觀起裂COD值，條件起裂COD值，脆性起裂COD值，脆性失穩(wěn)COD值，最大載荷COD值。,第一百零九頁，共一百一十二頁。,斷裂力學(xué)(du224。n li232。 l236。 xu233。)實驗,金屬材料延性(y225。nx236。ng)斷裂韌度JIC測試方法,采用三點彎曲試樣、緊湊拉伸試樣或拱形三點彎曲試樣 采用疲勞預(yù)制裂紋試樣，三點彎曲或用銷釘拉伸加載，計算載荷施力點位移曲線下面的面積(mi224。n jī)，換算成形變功的塑性分量。計算J的公式如下： 三點彎曲試樣,第一百一十頁，共一百一十二頁。,斷裂力學(xué)(du224。n li232。 l236。 xu233。)實驗,金屬材料延性(y225。nx236。ng)斷裂韌度JIC測試方法,用最小二乘法按冪乘關(guān)系擬合JΔa曲線； 根據(jù)(gēnj249。)材料的有效屈服強度，按規(guī)定求出鈍化線方程，在JΔa 圖上做鈍化線； 偏置0.2mm做鈍化線的平行線，與JΔa曲線的交點即為JIC。,第一百一十一頁，共一百一十二頁。,內(nèi)容(n232。ir243。ng)總結(jié),損傷力學(xué)。應(yīng)力強度因子K1,K2,K3在裂紋尖端是有限量。基于裂紋擴展單位面積(mi224。n jī)和閉合單位面積(mi224。n jī)做功相等的原理，可得：。復(fù)變函數(shù)法（普適性，需確定一個解析函數(shù)）。硬化材料只限于冪硬化模型（RambergOsgood關(guān)系）。它是裂紋長度、應(yīng)力幅度或應(yīng)變幅度的函數(shù)。上式稱為疲勞裂紋擴展的Paris方程式，也稱Paris公式。溫度越高，裂紋擴展速率越高。對稱循環(huán)分為兩種，應(yīng)變幅控制和應(yīng)力幅控制,第一百一十二頁，共一百一十