斷裂可靠性問題演示文稿

斷裂可靠性問題演示文稿2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤1現(xiàn)在是1頁\一共有91頁\編輯于星期五優(yōu)選斷裂可靠性問題現(xiàn)在是2頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤3斷裂可靠性問題問題的由來；斷裂力學的基本概念和方法；斷裂可靠性分析。常規(guī)機械設計的一般方法；常規(guī)強度設計中的問題及其解決方法。線彈性斷裂力學的基本理論；線彈性斷裂力學的工程應用：靜強度中斷裂準則的應用；

損傷容限設計。靜載抗斷裂的可靠度；變載抗斷裂的可靠度；變載抗斷裂的可靠壽命?，F(xiàn)在是3頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤41.常規(guī)機械強度設計的一般方法常規(guī)機械設計應用靜強度設計：拉、彎、扭、…

疲勞強度設計：對稱、脈動、…應力計算、實測許用應力由材料、結構及工況規(guī)定現(xiàn)在是4頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤5常規(guī)強度設計中的問題應力分析中的不確定因素外載荷的不確定尺寸因素的不確定材料特性的不確定實際應用大于1的安全系數(shù)設計基本思想（理想）連續(xù)體永不破壞（或規(guī)定條件）問題一變量是確定的問題二物體是連續(xù)無缺陷的現(xiàn)在是5頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤6問題一的解決——概率法機械設計將設計變量視為隨機變量，保證所設計的零件具有指定的可靠性指標?，F(xiàn)在是6頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤7應力——強度干涉模型現(xiàn)在是7頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤8應力、強度不同分布下的可靠度（1）應力和強度都是指數(shù)分布時應力分布函數(shù)強度分布函數(shù)可靠度現(xiàn)在是8頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤9應力、強度不同分布下的可靠度（2）應力和強度都是正態(tài)分布時應力分布函數(shù)

l~強度分布函數(shù)

s~由聯(lián)系方程求ZR，查正態(tài)分布表求可靠度

現(xiàn)在是9頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤10應力、強度不同分布下的可靠度現(xiàn)在是10頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤11問題二與工程現(xiàn)實誰對空難負責?1979年，美國歷史上最大的空難事件，270多人原因：聯(lián)接發(fā)動機和機翼的連接件發(fā)生了斷裂歷史的回顧鐵路：英國，車輪、車軌、軌道斷裂橋梁：比利時，4年14起輪船：二次大戰(zhàn)，美貨輪、油輪，焊接飛機：英國“彗星”號導彈：美國“北極星”壓力容器航天飛機、…現(xiàn)在是11頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤12事故的共同特點破壞時的工作應力遠遠低于材料的屈服極限；破壞的主要原因在于實際結構材料中存在各種缺陷或裂紋，這些裂紋的存在顯著地降低了結構材料的實際強度?，F(xiàn)在是12頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤13問題二的解決——損傷容限設計損傷容限設計就是以斷裂力學為理論基礎，以無損檢驗技術和斷裂韌度的測量技術為手段，以有初始缺陷或裂紋零構件的剩余壽命估算為中心，以斷裂控制為保證，確保零構件在其服役期內(nèi)能夠安全使用的一種疲勞設計方法?，F(xiàn)在是13頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤14損傷容限設計的基本思想設計思想：允許零件有初始缺陷，或在服役過程中出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生破損，但在下次檢修之前應保持一定的剩余強度，能夠正常使用，直到下次檢修予以發(fā)現(xiàn)、修復或更換。關鍵問題：如何估算裂紋擴展壽命（靜載下的剩余強度？）斷裂力學現(xiàn)在是14頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤152斷裂力學的基本理論

什么是斷裂力學？含裂紋體的強度理論。定量地研究承載體由于含有一條主裂紋發(fā)生擴展（包括靜載及疲勞載荷下的擴展）而產(chǎn)生失效的條件?，F(xiàn)在是15頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤162斷裂力學的基本理論斷裂力學的目的：研究材料或結構的裂紋擴展（萌生）的動力和阻力斷裂準則及其適用范圍和適用條件應用于復雜結構的分析：裂紋起裂、擴展到失穩(wěn)過程估算含裂紋結構的壽命：疲勞問題現(xiàn)在是16頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤172斷裂力學的基本理論斷裂力學涉及力學、材料學和工程應用的許多問題，可用于處理：結構形式已定，裂紋的情況已知，該結構的承載能力如何？（剩余強度）結構形式已定，外載荷已知，允許最長的裂紋為多少？（損傷容限）已知結構裂紋的情況、損傷容限（允許最長的裂紋）和外載荷，如何計算結構允許使用的時間？（剩余壽命——疲勞裂紋擴展壽命）選擇材料?，F(xiàn)在是17頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤182斷裂力學的基本理論2.1裂紋的基本類型2.2裂紋尖端應力場分析及應力強度因子2.3脆性斷裂的K準則2.4工程應用中的斷裂問題現(xiàn)在是18頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤192.1裂紋的基本類型裂紋表面裂紋前緣張開型(I)滑開型(Ⅱ)撕開型(Ⅲ)IIIIII現(xiàn)在是19頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤20三種基本斷裂類型的實例現(xiàn)在是20頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤21

葉輪中的I型裂紋現(xiàn)在是21頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤22聯(lián)接螺栓中的II型裂紋現(xiàn)在是22頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤232.2裂紋尖端應力場分析及應力強度因子裂紋尖端應力應變場分析方法：按彈性理論；分析邊界條件；求解應力場和位移場裂紋尖端應力場的一般表達式：中心貫穿裂紋無限大板現(xiàn)在是23頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤242.2裂紋尖端應力場分析及應力強度因子改變裂紋類型后的應力應變場分析結果：應力強度因子的一般表達式：應力強度因子現(xiàn)在是24頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤252.2裂紋尖端應力場分析及應力強度因子應力場分析結果討論一裂紋尖端附近區(qū)域的應力分布是位置坐標的函數(shù)，與無限遠處的應力大小和裂紋長度無關；應力在裂紋尖端出現(xiàn)奇異點；結論一應力不適宜作為建立強度條件的物理參量?，F(xiàn)在是25頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤262.2裂紋尖端應力場分析及應力強度因子應力場分析結果討論二應力強度因子在裂紋尖端是一個有限量；應力強度因子是裂紋尖端應力應變場強度的度量；應力強度因子的臨界值是材料本身的固有屬性。結論二利用應力強度因子建立破壞條件是適當?shù)摹，F(xiàn)在是26頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤272.3脆性斷裂的K準則（1）應變能釋放率與G準則分析原理：能量法應變能釋放率裂紋擴展需要吸收的能量率擴展穩(wěn)定臨界裂紋臨界條件：G準則現(xiàn)在是27頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤28（1）應變能釋放率與G準則無限大板受拉伸實例臨界條件臨界應力臨界裂紋長度現(xiàn)在是28頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤29（1）應變能釋放率與G準則關于G準則的討論GIc是材料常數(shù)，表征材料對裂紋擴展的抵抗能力，由實驗來確定。上述工程應用實例適用于脆性材料。金屬材料的G準則：應變能釋放率=形成新表面所需表面能+裂紋擴展所需塑性變形能?，F(xiàn)在是29頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤30（2）應力強度因子與應變能釋放率之間的關系在討論線彈性斷裂問題時，應用G和K為參數(shù)是等價的?，F(xiàn)在是30頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤31（3）K準則的表達及物理意義K準則的一般表達式:KI和KIc的物理意義KI

：應力強度因子，計算得到。KIc

：斷裂韌性：材料抵抗脆性斷裂的能力。

KIc的試驗獲得平面應變斷裂韌性試驗現(xiàn)在是31頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤32平面應變斷裂韌性的測定1.試樣及其制備用于測定KIc的標準試樣主要采用三點彎曲和緊湊拉伸試樣。為引發(fā)裂紋，可先用線切割加工寬度≤0.13mm的切口，然后用高頻疲勞試驗機預制長度>1.3mm的疲勞裂紋。疲勞預制中的Kmax應小于0.6KIc，特別是在最終達到要求裂紋長度時，應盡量減小負荷，以保證裂紋有足夠的尖銳度?，F(xiàn)在是32頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤33兩種典型的斷裂韌性試樣（a）三點彎曲 （b）緊湊拉伸現(xiàn)在是33頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤34平面應變斷裂韌性的測定2.測試設備和方法測試的裝置如圖所示。測試時，通過載荷傳感器和位移傳感器以及動態(tài)電阻應變儀和函數(shù)記錄儀，連續(xù)記錄負荷F和裂紋嘴張開位移v，從而得到F—v曲線。由此曲線如果能定出臨界載荷Fc以及由斷口上測定的裂紋長度a，代入確定的KIc計算公式，就可以求得材料的斷裂韌性KIc值?，F(xiàn)在是34頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤35KIc測試裝置系統(tǒng)現(xiàn)在是35頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤362.4工程應用中的斷裂問題問題一：復合型斷裂問題MWMTMWMT裂紋表面裂紋前緣IIIIIII、I+IIII+III+II+IIII+II+III現(xiàn)在是36頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤37復合型斷裂問題——復合型斷裂準則復合型斷裂準則要面臨的問題：裂紋類型的復雜性；裂紋開裂方向的不確定性；復合型問題的研究目的：裂紋沿什么方向開裂（開裂角）？裂紋在什么條件下開裂（斷裂準則）？復合型斷裂準則：以應力為參數(shù)；以位移為參數(shù)；以能量為參數(shù)；現(xiàn)在是37頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤38幾個重要的復合型斷裂準則最大應力準則；應變能密度準則；應變能釋放率準則；工程經(jīng)驗公式；現(xiàn)在是38頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤39最大應力準則基本假定：裂紋沿最大周向應力的方向開裂；當此方向的周向應力達到臨界值時，裂紋失穩(wěn)擴展；基本方法：裂紋尖端應力場疊加，并表達成極坐標形式；尋找周向應力最大的方向；由I型裂紋開裂條件給出裂紋臨界失穩(wěn)的條件。局限性：沒有綜合考慮其它應力分量的影響；不能區(qū)分廣義的平面應力和平面應變問題?，F(xiàn)在是39頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤40應變能密度因子準則基本方法：綜合考慮裂紋尖端附近六個應力分量的作用，計算出裂紋尖端局部的應變能密度；比較以裂紋尖端為圓心的同心圓上的局部應變能密度，并由此提出裂紋失穩(wěn)開裂的判據(jù)；基本假設：裂紋沿應變能密度因子的極小值開裂；應變能密度因子達到臨界值時，裂紋失穩(wěn)開裂；現(xiàn)在是40頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤41應變能釋放率準則基本假設：裂紋沿著應變能釋放率達到最大的方向擴展；該方向上的應變能釋放率達到臨界值時，裂紋開始擴展?；痉椒ǎ篒型G準則的推廣應用?，F(xiàn)在是41頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤42復合斷裂的工程經(jīng)驗公式I—II復合型I—III復合型I—II—III復合型現(xiàn)在是42頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤432.4工程應用中的斷裂問題問題二：彈塑性斷裂問題中、長裂紋的平面應力斷裂韌帶屈服斷裂全屈服區(qū)小尺寸裂紋的斷裂現(xiàn)在是43頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤44彈塑性斷裂問題——解決之一線彈性斷裂力學的推廣應用——塑性區(qū)等效模型不考慮塑性區(qū)：FBD考慮塑性區(qū)：ABC+CE想象：裂紋尖端前移ryBD與CE重合；等效裂紋長度：裂紋尖端附近應力

塑性區(qū)的存在相當裂紋長度增加，即裂紋體的柔度增加?，F(xiàn)在是44頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤45線彈性斷裂力學的局限性KI的局限性：應力分布按彈性力學方法進行描述，尖端有奇異性；KIc的局限性：必須保證平面應變條件，試驗問題?，F(xiàn)在是45頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤46彈塑性斷裂裂紋擴展的三個階段從開始加載到裂紋起始擴展前的階段。裂紋長度沒有變化，只是隨著載荷的增加塑性區(qū)不斷擴大。裂紋的穩(wěn)定擴展階段。又叫裂紋的亞臨界擴展階段。裂紋長度隨著外載荷增加而增加。裂紋的失穩(wěn)(快速)擴展階段。即使載荷不增加，裂紋也將會失去控制地快速擴展。

現(xiàn)在是46頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤47彈塑性斷裂問題——解決之二建立判斷彈塑性斷裂發(fā)生的準則找出能描述裂紋尖端彈塑性應力、應變場的某個力學參量，建立該參量與應力σ和裂紋長度a的關系式。測出材料的彈塑性斷裂韌性，即要測出所選參量在發(fā)生彈塑性斷裂時的值，并要求該值是材料常數(shù)?，F(xiàn)在是47頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤48彈塑性斷裂準則裂紋開裂準則：COD、J積分；裂紋失穩(wěn)準則：R阻力曲線法現(xiàn)在是48頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤493.斷裂力學的工程應用（1）基本表達式的形式轉換

K準則：臨界應力：臨界裂紋長度：現(xiàn)在是49頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤503.斷裂力學的工程應用（2）k準則在靜載斷裂分析中的應用應用場合：已知應力，求臨界裂紋長度；已知裂紋長度，求臨界應力（剩余強度）。應用步驟：通過無損檢測，確定裂紋a的長度及位置；對缺陷進行分析，計算或查表得到應力強度因子K的表達式；通過試驗或查表，確定材料的平面應變斷裂韌性KIc值；根據(jù)K準則，進行斷裂力學分析，確定臨界裂紋長度ac或臨界應力（剩余強度）值。現(xiàn)在是50頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤51靜載斷裂分析實例1950年，美國北極星導彈發(fā)動機殼體發(fā)生爆炸事件。已知殼體材料為D6GC高強度鋼，，～，傳統(tǒng)檢驗合格，水壓實驗時爆炸，破壞應力為。材料的斷裂韌性為～，試分析其低應力脆斷的原因?，F(xiàn)在是51頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤52靜載斷裂分析實例（1）應力分析周向應力軸向應力現(xiàn)在是52頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤53靜載斷裂分析實例（2）按常規(guī)設計進行校核結論：靜強度設計合格，理論上不應該發(fā)生爆炸事件?，F(xiàn)在是53頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤54靜載斷裂分析實例（3）斷裂分析設裂紋為表面半橢圓紋，查表得應力強度因子：臨界裂紋長度：結論：可能有漏檢裂紋存在。現(xiàn)在是54頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤55靜載斷裂分析實例（4）討論現(xiàn)在是55頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤564.斷裂力學在疲勞設計中的應用——損傷容限設計（1）疲勞裂紋擴展速率定義：研究裂紋擴展速率的目的：設計選材時的參考；計算裂紋體的剩余壽命；現(xiàn)在是56頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤574.斷裂力學在疲勞設計中的應用——損傷容限設計臨界應力強度因子幅度疲勞斷裂韌性（2）疲勞裂紋擴展速率的經(jīng)驗公式——Paris公式現(xiàn)在是57頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤584.斷裂力學在疲勞設計中的應用——損傷容限設計Paris公式的說明：關于應力強度因子范圍：關于C和m：材料常數(shù)現(xiàn)在是58頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤594.斷裂力學在疲勞設計中的應用——損傷容限設計（3）影響疲勞裂紋擴展速率的因素平均應力：平均應力使裂紋擴展速率增加；超載：過載峰延緩隨后的低載恒幅下的裂紋擴展；加載頻率：加載頻率減小，裂紋擴展速率增大；溫度：溫度提高，裂紋擴展速率增大?，F(xiàn)在是59頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤604.斷裂力學在疲勞設計中的應用——損傷容限設計

（4）反映平均應力影響的裂紋擴展速率——Forman公式現(xiàn)在是60頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤61疲勞裂紋擴展分析實例

冷軋寬鋼板裂紋擴展問題單側裂紋鋼板現(xiàn)在是61頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤62冷軋寬鋼板裂紋擴展問題現(xiàn)在是62頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤63冷軋寬鋼板裂紋擴展問題現(xiàn)在是63頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤64冷軋寬鋼板裂紋擴展問題現(xiàn)在是64頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤65冷軋寬鋼板裂紋擴展問題現(xiàn)在是65頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤66冷軋寬鋼板裂紋擴展問題為了得到較長的裂紋擴展壽命，必須盡量減小初始裂紋尺寸。材料斷裂韌性的變化，雖然也會引起臨界裂紋長度的變化，對疲勞壽命卻沒有明顯的影響。現(xiàn)在是66頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤67常規(guī)強度設計中的問題回顧應力分析中的不確定因素外載荷的不確定尺寸因素的不確定材料特性的不確定實際應用大于1的安全系數(shù)設計基本思想（理想）連續(xù)體永不破壞（或規(guī)定條件）問題一變量是確定的問題二物體是連續(xù)無缺陷的現(xiàn)在是67頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤685.斷裂可靠性分析材料的斷裂韌性數(shù)據(jù)較為分散，同一種鋼甚至差兩三倍，而且裂紋幾何形狀因子的偏差、計算公式的偏差，殘余應力等的不確定性使斷裂分析的精確性很低，因此宜用概率法設計。斷裂可靠性分析的基本理論斷裂準則：KI<KIc

裂紋擴展速率的一般表達式現(xiàn)在是68頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤695.斷裂可靠性分析

斷裂可靠性分析的基本思想——應力強度干涉模型當應力和強度都是正態(tài)分布時現(xiàn)在是69頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤705.斷裂可靠性分析

（1）靜載抗斷裂可靠性分析現(xiàn)在是70頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤715.斷裂可靠性分析

（2）變載抗斷裂可靠性分析控制目標1：應力強度因子幅度不超過門檻值現(xiàn)在是71頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤725.斷裂可靠性分析（3）變載抗斷裂的可靠壽命控制目標2：按Paris公式擴展，滿足一定的可靠壽命

現(xiàn)在是72頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤735.斷裂可靠性分析（3）變載抗斷裂的可靠壽命現(xiàn)在是73頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤745.斷裂可靠性分析（3）變載抗斷裂的可靠壽命計算原則（按對數(shù)正態(tài)分布）求一定壽命下的可靠度求一定可靠度下的可靠壽命現(xiàn)在是74頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤755.斷裂可靠性分析

實際計算中的問題應力和強度的分布確定變量的分布：查表、試驗統(tǒng)計等得到；函數(shù)的分布：用泰勒展開法、變異系數(shù)法和基本函數(shù)法計算求得。變量函數(shù)現(xiàn)在是75頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤76斷裂可靠性分析實例變載抗斷裂可靠性分析實例靜載抗斷裂可靠性分析實例現(xiàn)在是76頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤77泰勒展開法設n維隨機變量x1，x2，…，xn的函數(shù)函數(shù)的均值函數(shù)的標準差腳標“0”表示求偏導數(shù)后將xi取為均值

可用于各種函數(shù)形式現(xiàn)在是77頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤78變異系數(shù)法設函數(shù)的均值函數(shù)的變異系數(shù)函數(shù)的標準差計算最簡便現(xiàn)在是78頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤79基本函數(shù)法將常用函數(shù)形式作為基本函數(shù)，用表中公式求均值、標準差和變異系數(shù)。對于較復雜的函數(shù)可化為這些基本函數(shù)的形式?，F(xiàn)在是79頁\一共有91頁\編輯于星期五2023/4/20斷裂可靠性問題——東北大學機械工程與自動化學院——何雪浤80靜載抗斷裂可靠性分析實例受靜載荷的矩形截面拉桿，材料32SiMnMoV鋼，920℃油淬，320℃回火，σb=1950N/mm2，σs=1750N/mm2，KIc=1840N/mm3/2，最小截面尺寸寬W=150±3mm，厚B=5±0.15mm