第十四講 疲勞裂紋擴(kuò)展

第十四講疲勞裂紋擴(kuò)展上節(jié)回顧Dugdale模型（帶狀屈服模型）裂紋尖端張開位移（COD）無限大板的COD，有限寬板的CODCOD準(zhǔn)則J積分，J積分的守恒性，J積分準(zhǔn)則平面應(yīng)力斷裂的R阻力曲線1．疲勞裂紋擴(kuò)展速率疲勞裂紋擴(kuò)展的定量表示用da/dN，稱為裂紋擴(kuò)展速率，表示每個循環(huán)裂紋長度的平均增量。da/dN-ΔK曲線與S-N、ε-N曲線類似，描述疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的曲線為da/dN-ΔK曲線只有在拉伸應(yīng)力作用下裂紋才能擴(kuò)展，則疲勞裂紋應(yīng)力強度因子幅度定義為ΔK=Kmax-KminR>0ΔK=KmaxR<0基本da/dN-ΔK曲線：R=0的da/dN-ΔK曲線市雙對數(shù)坐標(biāo)盜下優(yōu)da秤/周dN前-鎖Δ承K壇曲線的形狀肥疲勞裂紋擴(kuò)展茶的三個區(qū)域證一般情況下霧，咬da漠/洞dN變-麥Δ薪K脹曲線在雙對數(shù)爭坐標(biāo)上可分為竟三個區(qū)域宗1資區(qū)：低速率區(qū)轟，該區(qū)內(nèi)梳Δ航K表的微小降低觀，住da頌/礎(chǔ)d采N污急劇下降。煎存在血Δ探K格的一個下限值虜Δ種K譯th啟，冠該值處裂紋擴(kuò)充展速率近似為迫零，夕Δ辯K唐th蕩稱為門檻值。蜜Δ魚K斑th填受擁R瓣的影響較大。永2蛛?yún)^(qū)：中速裂紋猴擴(kuò)展區(qū)，裂紋肉擴(kuò)展速率一般挑在個10冷-捏9~10鉆-判5m協(xié)/淺C更范圍內(nèi)。中速鳥裂紋擴(kuò)展區(qū)觸的博da揚/猴dN狡-賢Δ餐K異在雙對數(shù)坐標(biāo)悼上近似為線性衣關(guān)系。雜3受區(qū)：高速擴(kuò)展侮區(qū)，豎即附K志max躬多K濤C翻時，裂紋快速屆擴(kuò)展，其壽命耗通常不考慮。拔其上限值以鉛虎垂?jié)u近線表示農(nóng)2怎．裂紋擴(kuò)展速滋率公式1）低速率區(qū)碰一般是進(jìn)行裂竊紋不擴(kuò)展設(shè)計霜炮窯Δ細(xì)K<花Δ視K暢th昆2箏）中速裂紋擴(kuò)減展區(qū)泊，切Pari企s稍公式夫Pari竟s臟對具有中心穿索透裂紋平板拉祖伸實驗數(shù)據(jù)歸俊納遞，禁鳴對中速裂紋擴(kuò)費展區(qū)皺（駛2善區(qū)）提出的經(jīng)墨驗關(guān)系式某稻劣C旋，彼m矛：材料常數(shù)上m竄不隨構(gòu)件的形山狀和荷載性質(zhì)新（拉伸或彎曲?。└淖兪?，揚C廊與材料性能相生關(guān)。鞏由于存在門檻屢值捷Δ榴Kt距h萬，問Donahu競e藍(lán)等爐（廁Donahu孤e光，潤197捐2傅）建議如下修唇正公式僻掌偏3肆）高速擴(kuò)展區(qū)禽可由下式估計祖裂紋擴(kuò)展速率晨從聲2谷區(qū)屑向顫3區(qū)區(qū)轉(zhuǎn)變的應(yīng)力榜強度因子賢燙監(jiān)K烈maxT默：義R=猛0聚時的最大循環(huán)閱應(yīng)力作用下的王應(yīng)力強度因子舍3成．嬌da望/但d爪N筍的理論公式塑性鈍化模型饑C.Lai掘rd(19化67拾)儲的觀測結(jié)果弟裂紋尖端載循燥環(huán)荷載下出現(xiàn)介反復(fù)鈍化和確重新尖銳化的娛交替過程。她Clinto跪c擦k耽塑性鈍化模型幕涼β：材料常數(shù)尊Lardne霞r內(nèi)塑性鈍化模型玉藏曾μ醋：剪切彈性模土量釣4婦．疲勞裂紋擴(kuò)嗎展壽命預(yù)測志由州Pari鏡s劑公式，已知裂袋紋原始長覆度幫a凳0殲可計算裂紋擴(kuò)忠展至臨界裂紋比長純度賀a頁C律所需的循環(huán)數(shù)但，即壽命。臨沾界裂紋長像度派a挎C宋可由線彈性斷涌裂判據(jù)給出（桑邊裂紋或穿透束裂紋）彩宿香任意循環(huán)荷載傅下的應(yīng)力強度拔因子幅度一般朱可表為恰技Y：形狀函數(shù)理恒幅荷載下，滾，則缺謊最或贏：薦軌貸m衛(wèi)2億斑眼霉施參濱味m命=2咬上式為疲勞裂休紋擴(kuò)展壽命估店算的基本方程幾點討論恰1紹）裂紋初始長牲度和材料斷裂伯韌性對壽命的慰影響浪一般，裂紋初桌始長窮度趁a破0起對裂紋擴(kuò)展壽舍命有重大影響籠。貓斷裂韌憲性詞K擠C護(hù)對裂紋臨界尺驚寸影響大，對況裂紋擴(kuò)展壽命胳影響小。崖2衫）金da堡/咳dN鳳-稱Δ好K紅曲線拘與拆S曾-顧N恩曲線的關(guān)系能設(shè)裂紋初始長痰度揉a妙0幻，以裂紋擴(kuò)展筆至買a衫f世定義壽命，恒弦幅下鎮(zhèn)由株P(guān)ari幼s科公式有憲暴壩注意到右端的遼積分為常數(shù)，宴將祥Δσ知改謀為借2S犯a耗，則衣獄勵3壩）胃Mine間r恨理論可應(yīng)用于蝶疲勞裂紋擴(kuò)展棉需鋼5效．影響疲勞裂皺紋擴(kuò)展的因素Rlg(ΔK)lg(da/dN)Rlg(ΔK)lg(da/dN)堤和實驗環(huán)境相辨同時，不同構(gòu)刻件形紛狀及不同荷載屋形式下得到的衛(wèi)疲勞寬裂紋擴(kuò)展基本送相同。偷1弊）平均應(yīng)力的獨影響查給定童Δ碼K扇下在裂紋擴(kuò)展款的三個區(qū)職域潛內(nèi)擋da光/塊d北N譽均頂隨腿R蹄增加而增大，渾表現(xiàn)仗為根da苗/讀dN歪-遙Δ摔K渠曲線整體向左是移動。袍Forma用n痰修正公式蛋在裂紋擴(kuò)展中嶺速率尤區(qū)譯Forma潤n她提出的修正公式損草由：則：會即：疲勞裂紋爭擴(kuò)展率具有蝶的奇異性，高熱速區(qū)的上限貌(妄1烤-盜R)K瑞C橋隨箭R漸增加而降低。衰Walke構(gòu)r亡修正公式鐵構(gòu)迫式中系數(shù)常用泰值劃：依m(xù)=殼4健，段n=0.謙5求6銅．加載頻率的舊影響糞圖示材料在不懂同加載頻率下高裂紋擴(kuò)展速率偽實驗結(jié)果同1端）在低速區(qū)，郊加載頻率對裂德紋擴(kuò)展速率基疲本無影響稿2鄉(xiāng)）樓Δ海K會達(dá)到某一轉(zhuǎn)折圈點后，加載頻什率越低材，套da驕/住d直N盜越高疤加載頻率的影錄響可表為尊你饑一般，頻率的探影響比應(yīng)力比到的影響要小得聽多，在室溫、被無腐蝕條件下悲，乘<100H傍z婦頻率的影響可肯忽略。沉7虜．腐蝕環(huán)境的捧影響tfKIiKICKISCC孤在腐蝕環(huán)境下違加載鼓到冬K早Ii腦（予K杏Ii獄<K鄙IC講tfKIiKICKISCC紅1址）在腐蝕環(huán)境編下裂紋擴(kuò)展在秧K鵝Ii匪<K某IC批條件下發(fā)生。亡2被）作用的初撒始洲K矛Ii陽越低，到障裂紋發(fā)生擴(kuò)展撫的時間越長。蜘3恩）存在一門檻罪值忠K岸ISCC西，如盯K真Ii蛋<K偶ISCC計則裂紋不發(fā)生停擴(kuò)展揭，友K川ISCC屋稱為應(yīng)力腐蝕插界限的應(yīng)力強拐度因子?？?夸．腐蝕疲勞裂鄭紋擴(kuò)展速率lg(da/dN)lgKIlg(da/dN)lgKIKISCC