短裂紋擴(kuò)展規(guī)律及分析方法整理

1、Xcsddsfds 大學(xué)Paris公式：公式：許多領(lǐng)域?qū)τ诓牧系钠谛阅苡兄厥獾囊?，以航空、船舶及發(fā)動(dòng)機(jī)材料為例，高溫抗疲勞性能是關(guān)系到可靠性和壽命的一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。工程實(shí)踐及理論研究表明，疲勞是導(dǎo)致材料、構(gòu)件失效的重要因素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械零件破壞的50% 90%為疲勞破壞，而材料約90% 的疲勞損傷壽命都是消耗在裂紋萌生及擴(kuò)展階段，因此建立一種既能應(yīng)用于損傷容限分析，也能應(yīng)用于耐久性分析的疲勞全壽命預(yù)測(cè)方法，必須了解其在短裂紋階段的行為。短裂紋的定義有兩種 其一，從力學(xué)角度，將不滿足線彈性斷裂力學(xué)( linear elasticfracture mechanics LEFM)

2、有效性條件的裂紋統(tǒng)稱為短裂紋; 其二，從物理學(xué)角度，短裂紋是指裂紋長(zhǎng)度不超過應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)范圍，或者說與塑性區(qū)同一數(shù)量級(jí)的裂紋。 疲勞短裂紋行為具體地可劃分為尺度與微觀結(jié)構(gòu)特征相當(dāng)?shù)奈⒂^組織短裂紋( microstructure shortcrack，MSC) 行為和脫離微觀結(jié)構(gòu)束縛的物理短裂紋( physical short crack，PSC) 行為。主要涉及短裂紋萌生與擴(kuò)展機(jī)理、壽命預(yù)測(cè)和短裂紋行為模擬三方面內(nèi)容。式中，da /dN 為裂紋擴(kuò)展速率， 為剪應(yīng)變范圍; A 和 為材料常數(shù); a 為裂紋長(zhǎng)度; d1代表微觀結(jié)構(gòu)障礙尺度( 微觀組織第一門檻值)。式中，B 和 為材料常數(shù)，aPSC

3、為PSC 階段裂紋長(zhǎng)度或長(zhǎng)裂紋長(zhǎng)度，C 為PSC 階段或長(zhǎng)裂紋裂紋擴(kuò)展速率門檻值( 與微觀組織第二門檻值相關(guān)) 。式中，N 為疲勞壽命; N0為最小疲勞壽命; L 為尺度參數(shù); b 代表分布密度曲線的形狀，稱為形狀參數(shù)。當(dāng)N0 = 0 時(shí)，則變?yōu)楹?jiǎn)單的二參數(shù)威布爾分布。此分布函數(shù)較三參數(shù)威布爾分布函數(shù)應(yīng)用廣泛，可以用于高應(yīng)力水平下的壽命預(yù)測(cè)，而三參數(shù)的威布爾分布則用于低應(yīng)力水平下的壽命評(píng)估。Sivapragash M等采用二參數(shù)威布爾分布函數(shù)對(duì)鎂合金進(jìn)行軸向拉伸疲勞裂紋擴(kuò)展統(tǒng)計(jì)，而Hnecke J 等則應(yīng)用二參數(shù)威布爾分布函數(shù)對(duì)低碳鋼進(jìn)行統(tǒng)計(jì)模擬?；谏傻木Ы缃Y(jié)構(gòu)圖，應(yīng)用隨機(jī)分布表面沿晶短裂紋的群體演化行為模型進(jìn)行模擬，具體如下:式中，D 為計(jì)盒方法計(jì)算的分形維數(shù); O 為任一正方形歐式空間; 用邊長(zhǎng)為1 /2n 的盒子覆蓋O，n 為邊長(zhǎng)縮小的倍數(shù); Mn( O) 為盒子數(shù)。計(jì)算計(jì)盒維數(shù)的方法：用邊長(zhǎng)為l 的正方形對(duì)待測(cè)圖形進(jìn)行網(wǎng)格化分割，并計(jì)算包含裂紋體的網(wǎng)格數(shù)M( l) ;