疲勞斷裂精選33題

1、1、 填空題1、 控制材料或者結(jié)構(gòu)斷裂的三個主要因素 裂紋尺寸和形狀 、 作用應(yīng)力 、 材料的斷裂韌性 。2、 斷裂力學(xué)中，按裂紋受力情況，裂紋可以分為：張開型（I型）、滑開型（II型）和撕開型（III型） 。3、 金屬延性斷裂韌性測試方法：單試樣法和多試樣法。4、 測試材料延性斷裂中的單試樣法包括柔度法、載荷分離法、電位法。5、 在斷裂力學(xué)測試中，若應(yīng)用多試樣測試方法，CT試樣或SEB試樣數(shù)量至少需要5個；若應(yīng)用單試樣柔度法，國家測試標(biāo)準(zhǔn)推薦的最低試樣數(shù)為3個。6、 在國家標(biāo)準(zhǔn)中，把 三點(diǎn)彎（SEB）試樣 和 緊湊拉伸（CT）試樣 作為測定K1C的標(biāo)準(zhǔn)試樣。7、 由于研究的觀點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)不同，

2、斷裂力學(xué)分為微觀斷裂力學(xué)和宏觀斷裂力學(xué)。8、 疲勞的分類，按照表征參量可以分為應(yīng)力疲勞和應(yīng)變疲勞。9、 疲勞破壞過程按其發(fā)展過程可分為四個階段，包括裂紋成核階段、微觀裂紋擴(kuò)展階段 、 宏觀裂紋擴(kuò)展階段 和 斷裂階段 。10、 材料總的疲勞壽命N由兩部分組成，即裂紋形成壽命和裂紋擴(kuò)展壽命。11、 可以表征材料斷裂韌性度量的力學(xué)量主要有、和。12、 常用的計算應(yīng)力強(qiáng)度因子的方法有 積分變換法 、 有限元法 和普遍形式的復(fù)變函數(shù)法 。（任意寫出三種即可）13、 按照破壞循環(huán)次數(shù)的高低將疲勞分為三類：低周疲勞（102105）、高周疲勞（105107）、超高周疲勞（1071010）。14、 HRR理論是

3、Hutchinson、Rice和Rosengren應(yīng)用 J積分等恒性 以及 材料的硬化規(guī)律 確定應(yīng)力和應(yīng)變的冪次。15、 在線彈性條件下，J積分的數(shù)值等于 裂紋尖端附近區(qū)域的應(yīng)變能釋放率 。16、 鈍化線是描述 裂紋試樣在鈍化過程中J積分與伸張區(qū)寬度 的一條直線。17、 在等幅應(yīng)變循環(huán)加載下，一組低周疲勞試樣經(jīng)過試驗(yàn)可獲得各試樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為了獲得稱為 manson-coffin 的疲勞壽命預(yù)測模型，可采用的疲勞數(shù)據(jù)包括 疲勞硬化指數(shù) 、 疲勞強(qiáng)度系數(shù) 、 疲勞延性指數(shù) 。18、 現(xiàn)行若干相關(guān)金屬硬度試驗(yàn)的規(guī)范中除了布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范，還包括了 洛氏硬度 、 維氏硬度 等硬度試驗(yàn)規(guī)范。19、 G

4、riffith理論解釋了 理想彈性材料 材料實(shí)際斷裂強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其理論強(qiáng)度的現(xiàn)象。20、 介質(zhì)腐蝕 與 循環(huán)應(yīng)力 兩種損傷機(jī)理聯(lián)合產(chǎn)生的破壞稱為腐蝕疲勞破壞21、 傳統(tǒng)的疲勞設(shè)計總壽命法有三種具體方法，分別是應(yīng)力疲勞分析法、應(yīng)變疲勞分析法和隨機(jī)疲勞分析法。22、 滯后環(huán)反映了 循環(huán)載荷作用下，應(yīng)力、應(yīng)變 的連續(xù)變化情況。材料的循環(huán)性能即是由 循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變曲線 和 滯后環(huán) 描述的。2、 簡答題1、簡敘金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌性測試的試驗(yàn)結(jié)果處理及有效性判斷過程。答：1）確定臨界載荷PQ2）計算KIC的條件值KQ3）KQ的有效性判斷：KQ是否是平面應(yīng)變斷裂韌性KIC，必須判斷。采取下面兩個判據(jù)：a)

5、，為載荷判據(jù)，避免試件尺寸不足導(dǎo)致b) ，為厚度判別若滿足上述兩個有效判據(jù)，則求得的KQ即為材料的平面應(yīng)變斷裂韌度。否則，要加大試件尺寸重做試驗(yàn)。2、簡述裂紋擴(kuò)展的能量平衡理論？答：對完全脆性材料，應(yīng)變能釋放率等于形成新表面所需要吸收的能量率。對于金屬等有一定塑性的材料，裂紋擴(kuò)展中，裂尖附近發(fā)生塑性變形，裂紋擴(kuò)展釋放出來的應(yīng)變能，不僅用于形成新表面所吸收的表面能，更主要的是克服裂紋擴(kuò)展所吸收的塑性變形能，即塑性功。對金屬材料，能量平衡理論這時需要更廣泛的概念。這時，抵抗裂紋擴(kuò)展能力=表面能+塑性變形能，對金屬材料這是常數(shù)。3、簡述脆性材料斷裂的準(zhǔn)則的物理含義以及其中各個量的意義，并結(jié)合線彈性斷

6、裂力學(xué)理論簡單討論K的適用范圍。答：物理含義：裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到第一臨界值時，裂紋將失穩(wěn)擴(kuò)展。：應(yīng)力強(qiáng)度因子，是由載荷及裂紋體的形狀和尺寸決定的量，表示裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度的一個參量。：斷裂韌度，是材料具有的一種機(jī)械性能，表示材料抵抗斷裂的能力，由試驗(yàn)測定。適用范圍：適用于純線彈性裂紋體，但對于小范圍屈服，修正后仍可用線彈性理論計算。4、什么叫應(yīng)力疲勞？什么叫應(yīng)變疲勞？兩者的裂紋擴(kuò)展速率表達(dá)式是否相同？為什么？應(yīng)力疲勞：低水平載荷的重復(fù)作用下到一定次數(shù)時，材料發(fā)生斷裂破壞。Smax<Sy， ，也稱高周疲勞。應(yīng)變疲勞：重復(fù)載荷的應(yīng)力大于材料的屈服應(yīng)力，其循環(huán)的次數(shù)比較低時，材料發(fā)生斷裂

7、破壞。SmaxSy，也稱低周應(yīng)變疲勞。兩者的裂紋擴(kuò)展速率表達(dá)式不相同；在應(yīng)力疲勞中，材料所受的載荷是小于屈服應(yīng)力的，而在應(yīng)變疲勞中，材料所受的載荷的峰值是大于屈服應(yīng)力的。應(yīng)力疲勞是局部塑形，而應(yīng)變疲勞是大范圍產(chǎn)生塑性，因此他們的裂紋擴(kuò)展速率表達(dá)式不相同。5、寫出三個現(xiàn)有的斷裂準(zhǔn)則，并作簡要解釋。答：（1）COD斷裂準(zhǔn)則：當(dāng)裂紋尖端張開位移達(dá)到裂紋啟裂的臨界值時，裂紋啟裂，即：，裂紋起裂。 （2）K準(zhǔn)則：按照斷裂力學(xué)方法得出的含裂紋構(gòu)件的應(yīng)力強(qiáng)度因子小于材料斷裂韌度時，裂紋不擴(kuò)展，構(gòu)件安全；即。 （3）J積分準(zhǔn)則：當(dāng)裂紋尖端的J積分達(dá)到臨界值時，裂紋開始擴(kuò)展。即當(dāng): 時，裂紋啟裂。6、請簡述線彈

8、性斷裂力學(xué)中裂紋尖端應(yīng)力場的特點(diǎn)？ 答：裂紋尖端應(yīng)力場有如下三個特點(diǎn)：1）處，應(yīng)力趨于無窮大，即在裂尖出現(xiàn)奇異點(diǎn)；2）應(yīng)力強(qiáng)度因子在裂尖為有限量； 3）裂尖附近的應(yīng)力分布是和的函數(shù)，與無限遠(yuǎn)處應(yīng)力和裂紋長無關(guān)。7.根據(jù)下圖，寫出疲勞交變應(yīng)力的循環(huán)頻率F、應(yīng)力幅s、平均應(yīng)力s、加載應(yīng)力比R的數(shù)值大小。答：F=0.2HZ，s=60MPa，s=30MPa，R=0.33。8、影響疲勞裂紋擴(kuò)展的主要因素有那些？至少寫出三個影響因素。答案：（1）應(yīng)力比R：隨著應(yīng)力比比R的增加，增加；R 不僅影響，而且影響門檻值，一般隨著R的增加，門檻值減小。（2）過載峰：過載峰對隨后的低載下的裂紋擴(kuò)展速率有明顯的延緩作用

9、（3）表面殘余應(yīng)力：表面殘余拉應(yīng)力的存在會加速裂紋擴(kuò)展，殘余壓應(yīng)力會抑制裂紋擴(kuò)展（4）加載頻率：隨著加載頻率的降低，隨之增大。（5）溫度：溫度上升，擴(kuò)展速率增大，反之則降低。除了以上幾種影響的因素之外，腐蝕環(huán)境、試件厚度、熱處理、加載方式等都對裂紋擴(kuò)展速率有影響。三、計算題1. 中心具有穿透裂紋的厚板條（平面應(yīng)變情況），遠(yuǎn)端承受均勻拉伸作用，板的厚度，裂紋長度，板的材料為鋁合金，其斷裂韌度，計算此板條的臨界荷載。（有限寬板條受單向均勻拉應(yīng)力作用時，穿透裂紋裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子）解：在臨界狀態(tài)下所作用的應(yīng)力即為構(gòu)件的臨界載荷，由公式得：對于臨界狀態(tài)，即,有于是得也就是說，當(dāng)板的拉伸應(yīng)力達(dá)到99.7MPa時，裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。2. 某種合金鋼，在不同回火溫度下，測得力學(xué)性能如下：375°C回火，600°C回火，設(shè)應(yīng)力強(qiáng)度因子為，且工作應(yīng)力。試求兩種回火溫度下構(gòu)件的容限裂紋尺寸。解：由，故對應(yīng)的裂紋尺寸為時，有所以 ，故對375°C回火，對600°C回火，3、用標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)灣曲試件測定30GrMoSiNi2A合