疲劳裂纹扩展速率的实验数据处理ppt课件.ppt

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1、在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第八章第八章 疲劳裂纹扩展疲劳裂纹扩展8.1 疲劳裂纹扩展速率疲劳裂纹扩展速率 8.2 疲劳裂纹扩展寿命预测疲劳裂纹扩展寿命预测8.3 影响疲劳裂纹扩展的若干因素影响疲劳裂纹扩展的若干因素8.4 疲劳裂纹扩展速率试验疲劳裂纹扩展速率试验返回主目录返回主目录返回主目录返回主目录1在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确前节回顾前节回顾:The plot of log dThe plot of log da a/dN ver

2、sus log/dN versus log K is a sigmoidal(SK is a sigmoidal(S形形形形)curve.curve.This curve may be divided intoThis curve may be divided intothree regions.three regions.At low stress intensities,cracking At low stress intensities,cracking behavior is associated with threshold effects.behavior is associate

3、d with threshold effects.In the mid-region,the curve is essentially linear.In the mid-region,the curve is essentially linear.Finally,at high Finally,at high K values,crack growth rates are K values,crack growth rates are extremely high and little fatigue life is involved.extremely high and little fa

4、tigue life is involved.lg da/dN1 2 310-5 -610-9lg (K)cK=(1-R)K=(1-R)Kmaxth K2在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确Most of the current application of LEFM concepts Most of the current application of LEFM concepts to describe crack growth behavior are associated to describe crack grow

5、th behavior are associated with region 2.In this region the log da/dN versus with region 2.In this region the log da/dN versus log log K curve is approximately linear and lies K curve is approximately linear and lies roughly between 10roughly between 10-7 and 10 and 10-4 mm/cycle.Many mm/cycle.Many

6、curve fits to this region have been suggested.The curve fits to this region have been suggested.The Paris equation,which was proposed in the early Paris equation,which was proposed in the early 1960s,is the most widely accepted.1960s,is the most widely accepted.大多数用线弹性断裂力学描述裂纹扩展的应用是与大多数用线弹性断裂力学描述裂纹扩

7、展的应用是与大多数用线弹性断裂力学描述裂纹扩展的应用是与大多数用线弹性断裂力学描述裂纹扩展的应用是与区域区域区域区域2 2相关的。在这一区域，相关的。在这一区域，相关的。在这一区域，相关的。在这一区域，logda/dN-log logda/dN-log KK曲线曲线曲线曲线近似线性且在近似线性且在近似线性且在近似线性且在1010-7-10-10-4 mm/cmm/c间。已有许多拟合曲线间。已有许多拟合曲线间。已有许多拟合曲线间。已有许多拟合曲线提出，提出，提出，提出，6060年代初的年代初的年代初的年代初的ParisParis公式是应用最广的。公式是应用最广的。公式是应用最广的。公式是应用最广

8、的。3在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确8.3 影响疲劳裂纹扩展的若干因素影响疲劳裂纹扩展的若干因素 KK是控制是控制是控制是控制d da a/dN/dN的最的最的最的最主要因素。主要因素。主要因素。主要因素。平均应力、加载频率、平均应力、加载频率、平均应力、加载频率、平均应力、加载频率、环境等的影响较次要，但环境等的影响较次要，但环境等的影响较次要，但环境等的影响较次要，但有时也不可忽略。有时也不可忽略。有时也不可忽略。有时也不可忽略。同同同同一一一一材材材材料料料料,由由由由不不不不同同同同形形形形状状状状、尺尺尺尺

9、 寸寸寸寸 的的的的 试试试试 件件件件 所所所所 得得得得 到到到到 的的的的d da a/dN-/dN-KK曲线相同。曲线相同。曲线相同。曲线相同。da/dN-K曲线可以描述疲劳裂纹扩展性能。曲线可以描述疲劳裂纹扩展性能。K Mpa.m1/2 4 10 20 40lgda/dN (m/c)-9-8-7-6碳钢碳钢R=0.05 K Mpa.m1/2 4在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1.平均应力或应力比的影响平均应力或应力比的影响注意到注意到注意到注意到 a a=(1-R)=(1-R)maxmax/2/2，mm=(1

10、+R)=(1+R)maxmax/2/2；有：有：有：有：故故故故 a a 给定时，给定时，给定时，给定时，R R ，m m 。讨论讨论讨论讨论应力比的影响，应力比的影响，应力比的影响，应力比的影响，就是就是就是就是讨论讨论讨论讨论平均应力的影响。平均应力的影响。平均应力的影响。平均应力的影响。a ammR RR R )1 1()1 1(-+=R0 R0、R0R0R0时，时，时，时，minmin00。a a 给定，给定，给定，给定，R R ，min min ，max max 。三个速率区域内，三个速率区域内，三个速率区域内，三个速率区域内，da/dNda/dN均增大。均增大。均增大。均增大。d

11、da a/dN-/dN-K K 曲线整体向左移动。曲线整体向左移动。曲线整体向左移动。曲线整体向左移动。FormanForman公式：公式：公式：公式：K KK KR RK KC CdNdNdadaC Cmm -=)1 1()(K=(1-K=(1-K=(1-K=(1-R R)K)K)K)Kmaxmax K K K KmaxmaxK K K Kc c，分母分母分母分母0 0 0 0，d da a/dN/dN。KKKKthth，d da a/dN/dN0 0。若考虑若考虑若考虑若考虑 KKthth的影响，有：的影响，有：的影响，有：的影响，有：dadadNdNC CK KK KR RK KK Km

12、mththmmc c=-()()()1 16在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确thKR=0.8 0 -1 lgda/dN lg(K)低速率区低速率区低速率区低速率区，R R ，KKthth 。R R0 0的情况：的情况：的情况：的情况：负应力存在，负应力存在，负应力存在，负应力存在，对对对对d da a/dN/dN三区域的影响不同。三区域的影响不同。三区域的影响不同。三区域的影响不同。情况比情况比情况比情况比R0R0时复杂得多。时复杂得多。时复杂得多。时复杂得多。0 .2 .4 .6 .8 1.087654321低碳钢低

13、碳钢低合金钢低合金钢不锈钢不锈钢A517-F9301A508CA533B 不同钢材的不同钢材的R-Kth 关系关系R Kth Mpa.m1/2有有经验关系为：经验关系为：Kth=K0th(1-R)Koth是是R=0时时的的基基本本门门槛槛应力强度因子幅度。应力强度因子幅度。参数参数、由实验确定。由实验确定。图中钢材的下限为：图中钢材的下限为：Kth=7.03(1-0.85R)7在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确Formans equation is often used to predict stress Formans

14、 equation is often used to predict stress ratio effects.As R increases,the crack growth rate ratio effects.As R increases,the crack growth rate increases.This is consistent with test observations.increases.This is consistent with test observations.Formans equation is valid only when R0.Formans equat

15、ion is valid only when R0.Generally,it is believed that when R0,no Generally,it is believed that when R0,no significant change in growth rate occurs compared significant change in growth rate occurs compared with the R=0.Again this is material dependent,as with the R=0.Again this is material depende

16、nt,as some researchers have obtained data for certain some researchers have obtained data for certain materials which show higher growth rates for R0 materials which show higher growth rates for R0R0时正确。一般认为与时正确。一般认为与时正确。一般认为与时正确。一般认为与R=0R=0相比，相比，相比，相比，R0R0对对对对da/dNda/dN没有显著影响。这仍与材料有关，对有没有显著影响。这仍与材料

17、有关，对有没有显著影响。这仍与材料有关，对有没有显著影响。这仍与材料有关，对有些材料，也有研究者在些材料，也有研究者在些材料，也有研究者在些材料，也有研究者在R0R0时得到较高时得到较高时得到较高时得到较高da/dNda/dN。8在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确但是，在但是，在但是，在但是，在高温或腐蚀环境下高温或腐蚀环境下高温或腐蚀环境下高温或腐蚀环境下，频率及波形对，频率及波形对，频率及波形对，频率及波形对d da a/dN/dN的影响显著增大，是不容忽视的。的影响显著增大，是不容忽视的。的影响显著增大，是不容忽视

18、的。的影响显著增大，是不容忽视的。2.加载频率的影响加载频率的影响30Cr30Cr2 2WmoVWmoV钢钢钢钢(30(30万千瓦汽轮万千瓦汽轮万千瓦汽轮万千瓦汽轮机高压转子钢机高压转子钢机高压转子钢机高压转子钢)频率影响实验。频率影响实验。频率影响实验。频率影响实验。低速区：加载频率对低速区：加载频率对低速区：加载频率对低速区：加载频率对d da a/dN/dN基基基基 本无影响。本无影响。本无影响。本无影响。中速率区：中速率区：中速率区：中速率区：f f ，d da a/dN/dN 。有：。有：。有：。有：d da a/dN=C(f)(/dN=C(f)(K)K)mm=(A-Blgf)(=(

19、A-Blgf)(K)K)mmlg(da/dN)0.7111049801000030Cr WMoVlg(K)2 f(次次/分分)在室温、无腐蚀环境中，在室温、无腐蚀环境中，在室温、无腐蚀环境中，在室温、无腐蚀环境中，f=0.1f=0.1 100Hz100Hz时时时时,对对对对da/dNda/dN的影响可不考虑。循环波形影响是更次要的。的影响可不考虑。循环波形影响是更次要的。的影响可不考虑。循环波形影响是更次要的。的影响可不考虑。循环波形影响是更次要的。9在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确腐蚀介质作用下，裂纹可在低于腐蚀介质

20、作用下，裂纹可在低于K1C时发生扩展。时发生扩展。试件加载到试件加载到K1，置于腐蚀介质中。记录裂纹开始扩置于腐蚀介质中。记录裂纹开始扩展的时间展的时间tf。腐蚀疲劳是腐蚀疲劳是腐蚀疲劳是腐蚀疲劳是介质引起的介质引起的介质引起的介质引起的腐蚀破坏腐蚀破坏腐蚀破坏腐蚀破坏过程过程过程过程 和和和和应力引起的应力引起的应力引起的应力引起的疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏过程过程过程过程的共同作用。的共同作用。的共同作用。的共同作用。这二者的共同作用，比任何一种单独作用更有害。这二者的共同作用，比任何一种单独作用更有害。这二者的共同作用，比任何一种单独作用更有害。这二者的共同作用，比任何一种单独作用

21、更有害。1 1）应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂(Stress corrosion (Stress corrosion cracking)cracking)3.腐蚀环境对腐蚀环境对da/dN的影响的影响K1 K1scc，tf，(约约1000小时小时)。K1scc是应力腐蚀开裂门槛值。是应力腐蚀开裂门槛值。K1K1scc不发生应力腐蚀开裂。不发生应力腐蚀开裂。K1K1cK1scc0tf10在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(da/dN)CF与与 K K的关系如图，可分为三类：的关系如图，可分为三类：2）腐蚀

22、疲劳裂纹扩展速率腐蚀疲劳裂纹扩展速率 (da/dt)CF(1-R)KcthCF da/dNKKAA类类；(K)thCF Kth腐蚀使腐蚀使(da/dN)CF普遍加快，普遍加快，如铝合金在淡水如铝合金在淡水中。中。B1scc da/dN(1-R)KK(1-R)KcB类：类：KmaxK1scc,腐蚀腐蚀 使使da/dN)CF。马氏体镍在干氢中马氏体镍在干氢中.1scc da/dN(1-R)KKC(1-R)KcC类：类：AB混合型混合型 如高强钢如高强钢在盐水中。在盐水中。加载频率越低，腐蚀过程越充分加载频率越低，腐蚀过程越充分，(da/dN)CF越快。越快。11在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带

23、着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确The fatigue crack growth rate can be greatly The fatigue crack growth rate can be greatly influenced by environmental effects.These effects influenced by environmental effects.These effects are extremely complicated duo to the large are extremely complicated duo t

24、o the large number of mechanical,metallurgical,and number of mechanical,metallurgical,and chemical variables and the interaction between chemical variables and the interaction between them.them.环境效应对疲劳裂纹扩展速率的影响很大。环境效应对疲劳裂纹扩展速率的影响很大。由于有大量的机械、冶金和化学因素及其由于有大量的机械、冶金和化学因素及其相互作用，环境效应极其复杂。相互作用，环境效应极其复杂。The

25、environmental effect on fatigue crack growth The environmental effect on fatigue crack growth rate is strongly dependent on the material-rate is strongly dependent on the material-environment combination.Several additional environment combination.Several additional factors that influence the environ

26、mental effect are factors that influence the environmental effect are frequency of loading,temperature,waveform of frequency of loading,temperature,waveform of loading,and stress ratio.loading,and stress ratio.环境对疲劳裂纹扩展速率的影响强烈地依环境对疲劳裂纹扩展速率的影响强烈地依赖于材料与环境的组合。影响环境效应的赖于材料与环境的组合。影响环境效应的一些附加因素是加载频率、温度、加载波

27、一些附加因素是加载频率、温度、加载波形和应力比。形和应力比。12在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确In general,at low frequencies,crack growth rate In general,at low frequencies,crack growth rate increase as more time is allowed for environmental increase as more time is allowed for environmental attack during th

28、e fatigue process.attack during the fatigue process.一般地说，低频率时裂纹扩展速率增大，因为在一般地说，低频率时裂纹扩展速率增大，因为在一般地说，低频率时裂纹扩展速率增大，因为在一般地说，低频率时裂纹扩展速率增大，因为在疲劳过程中环境效应有更充分的时间作用。疲劳过程中环境效应有更充分的时间作用。疲劳过程中环境效应有更充分的时间作用。疲劳过程中环境效应有更充分的时间作用。Reduced fatigue life is usually observed with Reduced fatigue life is usually observed w

29、ith increasing temperature.increasing temperature.In addition,environmental effects are usually In addition,environmental effects are usually greater at elevated temperature,which is duo in greater at elevated temperature,which is duo in part to oxide action.part to oxide action.温度增加，通常使疲劳寿命降低。同时，高温

30、下温度增加，通常使疲劳寿命降低。同时，高温下温度增加，通常使疲劳寿命降低。同时，高温下温度增加，通常使疲劳寿命降低。同时，高温下环境的影响更大，这有一部分是氧化作用所致。环境的影响更大，这有一部分是氧化作用所致。环境的影响更大，这有一部分是氧化作用所致。环境的影响更大，这有一部分是氧化作用所致。No effect of waveform on fatigue crack growth rate No effect of waveform on fatigue crack growth rate is usually observed in air.But in corrosion is usu

31、ally observed in air.But in corrosion environment,higher da/dN generally occur if environment,higher da/dN generally occur if increasing tensile portion of the loading cycle increasing tensile portion of the loading cycle occurs more slowly.occurs more slowly.在空气中，一般观察不到波形对疲劳裂纹扩展速在空气中，一般观察不到波形对疲劳裂纹扩

32、展速在空气中，一般观察不到波形对疲劳裂纹扩展速在空气中，一般观察不到波形对疲劳裂纹扩展速率的影响。但在腐蚀环境中，若载荷循环的拉伸率的影响。但在腐蚀环境中，若载荷循环的拉伸率的影响。但在腐蚀环境中，若载荷循环的拉伸率的影响。但在腐蚀环境中，若载荷循环的拉伸部分作用慢，部分作用慢，部分作用慢，部分作用慢，da/dN da/dN一般较高。一般较高。一般较高。一般较高。13在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确8.4 疲劳裂纹扩展速率试验疲劳裂纹扩展速率试验目的目的：测定材料的：测定材料的：测定材料的：测定材料的 da/dN-da

33、/dN-K K 曲线曲线曲线曲线一、试验原理一、试验原理：ParisParis公式公式公式公式：d da a/dN=C(/dN=C(KK)mm实验实验实验实验a a =a a0 0 R=0 R=0 记录记录记录记录a ai i、N Ni i(K)K)i i=f f(,a ai i,),)(d(da a/dN)/dN)i i=(a ai i+1+1-a ai i)/(N)/(Ni+1i+1-N Ni i)a ai i=(a ai+i+1 1+a ai i)/2)/2lg(lg(d da a/dN)=lgC+mlg(/dN)=lgC+mlg(KK)最小最小二乘法二乘法C,m?a(mm)a0N =c

34、onst.R=0 aiNNilgda/dNlg(K)14在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确二、试样二、试样L=4WWa a P P 三点弯曲三点弯曲2孔f 0.25W P Pa aW1.25W1.2W0.55W 紧凑拉伸紧凑拉伸紧凑拉伸紧凑拉伸中心裂纹中心裂纹WWB2a2a建议厚度：建议厚度：建议厚度：建议厚度：W/20 W/20 B B B B W/4W/4BWa a1 1 1 1a a2 2a a3 3 3 3a a4 4a a5 5 5 5疲劳裂纹前缘疲劳裂纹前缘疲劳裂纹前缘疲劳裂纹前缘太厚太厚：疲劳裂纹前缘舌型大

35、，疲劳裂纹前缘舌型大，疲劳裂纹前缘舌型大，疲劳裂纹前缘舌型大，表面读取的尺寸与内部相差大。表面读取的尺寸与内部相差大。表面读取的尺寸与内部相差大。表面读取的尺寸与内部相差大。若用若用若用若用B=W/2B=W/2，常需作尺寸修正。，常需作尺寸修正。，常需作尺寸修正。，常需作尺寸修正。15在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三、试验方法三、试验方法 P Pa aW1.2W紧凑拉伸试样紧凑拉伸试样紧凑拉伸试样紧凑拉伸试样hn n a ai i1.1.1.1.预制裂纹预制裂纹预制裂纹预制裂纹要求要求要求要求:(:(:(:(CTCT

36、试样为例试样为例试样为例试样为例)切口尺寸：切口尺寸：切口尺寸：切口尺寸：a an n 0 0.2W.2W (保证保证保证保证LEFMLEFM的的的的KK解可用解可用解可用解可用)疲劳疲劳疲劳疲劳预裂：预裂：预裂：预裂：a ai i max0.1B,hmax0.1B,h (避开切口对裂尖的影响避开切口对裂尖的影响避开切口对裂尖的影响避开切口对裂尖的影响)预裂预裂预裂预裂载荷载荷载荷载荷:R:R与试验相同；与试验相同；与试验相同；与试验相同；K Kmaxmax不大于开始试验时的不大于开始试验时的不大于开始试验时的不大于开始试验时的KK值。值。值。值。(保证裂纹足够尖锐，但所需时间长保证裂纹足够尖

37、锐，但所需时间长保证裂纹足够尖锐，但所需时间长保证裂纹足够尖锐，但所需时间长)若用较大的若用较大的若用较大的若用较大的KKmaxmax预裂预裂预裂预裂，应按规定逐级降载。，应按规定逐级降载。，应按规定逐级降载。，应按规定逐级降载。16在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.K增加试验法增加试验法da/dN-da/dN-KK曲线一般分为三个区域。不同的区域，曲线一般分为三个区域。不同的区域，曲线一般分为三个区域。不同的区域，曲线一般分为三个区域。不同的区域，试验方法不同。试验方法不同。试验方法不同。试验方法不同。K K增加试

38、验法用于中高速率区。增加试验法用于中高速率区。增加试验法用于中高速率区。增加试验法用于中高速率区。名义名义名义名义KK梯度梯度梯度梯度 C C：d da adKdKKKC C1 1=KK随裂纹扩展的变化率随裂纹扩展的变化率随裂纹扩展的变化率随裂纹扩展的变化率若应力比若应力比若应力比若应力比R R不变有：不变有：不变有：不变有：d da adKdKKK1 1d da adKdKKK1 1maxmaxmaxmax=d da adKdKKK1 1minminminmin=d da ad(d(K)K)KK1 1=在恒幅载荷试验中，在恒幅载荷试验中，在恒幅载荷试验中，在恒幅载荷试验中，P=const.,

39、P=const.,故有：故有：故有：故有：d(d(K)0,C0,K)0,C0,是是是是KK不断增加的试验方法。不断增加的试验方法。不断增加的试验方法。不断增加的试验方法。17在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3.K减小试验法减小试验法KK减小试验法用于低速率区。减小试验法用于低速率区。减小试验法用于低速率区。减小试验法用于低速率区。lg da/dN1 2 310-5 -610-9lg (K)？名义名义名义名义KK梯度梯度梯度梯度 C C：d da adKdKKKC C1 1=00KK增大试验法增大试验法增大试验法增大试验

40、法0 0a a KK or or P P P P KKR R不变时有：不变时有：不变时有：不变时有：d da ad(d(K)K)KK1 1=C C将上式从将上式从将上式从将上式从a0到到到到a积分，得到：积分，得到：积分，得到：积分，得到：K=K=K K e0 0C(C(a-a0)标准建议标准建议标准建议标准建议 C C -0.08mm0.08mm-1-1。由此。由此。由此。由此可计算不同可计算不同可计算不同可计算不同a a时的时的时的时的 KK、P P。18在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1 1）若）若）若）若a a

41、r rp p,则线弹性断裂力学可用。则线弹性断裂力学可用。则线弹性断裂力学可用。则线弹性断裂力学可用。应力强度因子为：应力强度因子为：应力强度因子为：应力强度因子为：K=f(K=f(a a)；中心裂纹：中心裂纹：中心裂纹：中心裂纹：f f(a a)=1.0)=1.0；边裂纹：；边裂纹：；边裂纹：；边裂纹：f=1.12f=1.12。2 2）疲劳裂纹扩展速率的主要控制参量是）疲劳裂纹扩展速率的主要控制参量是）疲劳裂纹扩展速率的主要控制参量是）疲劳裂纹扩展速率的主要控制参量是 KK，下限有下限有下限有下限有 KKthth,上限有上限有上限有上限有(1-R)K(1-R)Kc c。K=KK=Kmaxma

42、x-K-Kminmin=f(=f(a a)R R 0,0,minmin 0 0 =K =Kmaxmax R R0,0,minmin0 0 裂纹不扩展条件裂纹不扩展条件裂纹不扩展条件裂纹不扩展条件 K=f(K=f(a a0 0)KKthth 临界裂纹尺寸临界裂纹尺寸临界裂纹尺寸临界裂纹尺寸 Kmax=K Kmax=Kc c a ac c=(1/=(1/)(K)(Kc c/f/f maxmax)2 219在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确m=2m23 3）ParisParis公式：公式：公式：公式：d da a/dN=C(/

43、dN=C(K)K)m m 在恒幅循环载荷作用下，积分后有在恒幅循环载荷作用下，积分后有：4 4）初始裂纹尺寸）初始裂纹尺寸）初始裂纹尺寸）初始裂纹尺寸a a0 0对寿命影响很大，要控制对寿命影响很大，要控制对寿命影响很大，要控制对寿命影响很大，要控制a a0 0。5 5）R R ，d da a/dN /dN ；频率；频率；频率；频率 ，d da a/dN /dN ；腐蚀环境下腐蚀环境下腐蚀环境下腐蚀环境下d da a/dN/dN增高；增高；增高；增高；高温、腐蚀环境下，加载频率影响增大。高温、腐蚀环境下，加载频率影响增大。高温、腐蚀环境下，加载频率影响增大。高温、腐蚀环境下，加载频率影响增大。

44、20在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确6）基本疲劳分析方法的比较）基本疲劳分析方法的比较 应力疲劳法应力疲劳法 应变疲劳法应变疲劳法应变疲劳法应变疲劳法 断裂力学法断裂力学法方方法法 S SS Sy y；N NN Nt t S SmmN=C;N=C;S Sa a/S/S-1-1+S+Smm/S/Su u=1=1 D=D=n/N=1n/N=1相对相对相对相对MinerMiner理论理论理论理论N NA A=N=NB B 无限寿命设计无限寿命设计无限寿命设计无限寿命设计 S SS Sf f(n/N)B(n/N)AS SS S

45、y y；N NN Nt t e e e ea a=a a/E+(/E+(a a/K)/K)1/n1/neeee=/E/E +2(+2(/2K)/2K)1/n1/nNeuberNeuber曲线曲线曲线曲线:eeee=K=Kt t2 2 S S e ee ee ee eaeapa=+=s se efbfcENN+()()22SSy;rpa,裂纹不扩展裂纹不扩展 K Kth临界裂纹：临界裂纹：Kmax=KcParis公式：公式：da/dN =C(K)m21在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 应力疲劳法应力疲劳法 应变疲劳法应变

46、疲劳法应变疲劳法应变疲劳法 断裂力学法断裂力学法优优点点 1、材料参数、材料参数 少，易于少，易于 获取获取。2、分析方法、分析方法 简单。简单。3、有大量的、有大量的 数据积累数据积累1.1.能描述循环应能描述循环应能描述循环应能描述循环应 力应变响应。力应变响应。力应变响应。力应变响应。2.2.可考查载荷次可考查载荷次可考查载荷次可考查载荷次 序影响。序影响。序影响。序影响。3.3.利于缺口疲劳利于缺口疲劳利于缺口疲劳利于缺口疲劳 分析。分析。分析。分析。4.4.利于疲劳利于疲劳利于疲劳利于疲劳-蠕变蠕变蠕变蠕变 混合分析。混合分析。混合分析。混合分析。1.1.可考虑裂纹扩可考虑裂纹扩可考

47、虑裂纹扩可考虑裂纹扩 展。利于控制展。利于控制展。利于控制展。利于控制2.2.对扩展机理有对扩展机理有对扩展机理有对扩展机理有 较好物理解释较好物理解释较好物理解释较好物理解释3.3.可控制初始损可控制初始损可控制初始损可控制初始损 伤，检查周期伤，检查周期伤，检查周期伤，检查周期 使用载荷等，使用载荷等，使用载荷等，使用载荷等，以保证安全。以保证安全。以保证安全。以保证安全。22在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 应力疲劳法应力疲劳法 应变疲劳法应变疲劳法应变疲劳法应变疲劳法 断裂力学法断裂力学法缺缺点点 1.1.经验

48、性，不经验性，不经验性，不经验性，不 考虑裂纹。考虑裂纹。考虑裂纹。考虑裂纹。2.2.材料参数与材料参数与材料参数与材料参数与 试件几何、试件几何、试件几何、试件几何、载荷形式有载荷形式有载荷形式有载荷形式有 关，通用性关，通用性关，通用性关，通用性 较差。较差。较差。较差。3.3.缺口效应难缺口效应难缺口效应难缺口效应难 于分析于分析于分析于分析。1.1.分析计算分析计算分析计算分析计算 较复杂。较复杂。较复杂。较复杂。2.2.只考虑裂只考虑裂只考虑裂只考虑裂 纹萌生。纹萌生。纹萌生。纹萌生。3.3.缺口分析缺口分析缺口分析缺口分析 过于偏保过于偏保过于偏保过于偏保 守。守。守。守。1.1.

49、不研究裂纹起不研究裂纹起不研究裂纹起不研究裂纹起 始。始。始。始。2.2.a a0 0往往难于估往往难于估往往难于估往往难于估 计。计。计。计。3.3.构件几何复杂构件几何复杂构件几何复杂构件几何复杂 时难算时难算时难算时难算KK。4.LEFM4.LEFM不满足不满足不满足不满足 时要用时要用时要用时要用EPFM.EPFM.23在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 应力疲劳法应力疲劳法 应变疲劳法应变疲劳法应变疲劳法应变疲劳法 断裂力学法断裂力学法应应用用 1.1.长寿命构件长寿命构件长寿命构件长寿命构件 如传动轴、如传动

50、轴、如传动轴、如传动轴、弹簧、齿轮弹簧、齿轮弹簧、齿轮弹簧、齿轮 等。等。等。等。2.2.高强材料高强材料高强材料高强材料,S SS Sy y,a ac c小小小小3.3.初步设计估初步设计估初步设计估初步设计估 算。算。算。算。4.4.与与与与LEFMLEFM一一一一 起作全寿命起作全寿命起作全寿命起作全寿命 分析。分析。分析。分析。1.1.构件构件构件构件N N小，小，小，小，塑性应变大塑性应变大塑性应变大塑性应变大 如低强结构如低强结构如低强结构如低强结构 钢缺口件。钢缺口件。钢缺口件。钢缺口件。2.2.高温、大应高温、大应高温、大应高温、大应 变情况。变情况。变情况。变情况。3.3.高