《断裂力学》弹塑性断裂力学.ppt

? 疲劳破坏 §2 循环应力及其描述 §3 S-N曲线和材料的疲劳极限 §4 影响构件疲劳极限的主要因素 复 习 复 习 复 习 复 习 材料疲劳的两种类别 疲劳极限：应力循环特性r一定时，应力经过N次循环而材料不发生疲劳破坏的最大应力。 r一定时，极限应力与应力循环次数的关系曲线称为疲劳曲线。 疲劳曲线 极限应力线图 机械零件的疲劳强度计算1 机械零件的疲劳强度计算2 机械零件的疲劳强度计算 等效对称循环变应力 分子为材料的对称循环弯曲疲劳极限，分母为工作应力幅乘以应力幅的综合影响系数（即 ）再加上 。从实际效果看，可以把 项看成是一个应力幅，而 是把平均应力折算为等效应力幅的折算系数。因此，可以把 看成是一个与原来作用的不对称循环变应力等效的对称循环变应力。由于是对称循环，所以它是一个应力幅，记为 。这样的概念叫做应力的等效转化。由此的： 机械零件的疲劳强度计算 于是安全系数为： 较短使用期限时零件的疲劳强度计算： 如果只要求机械零件在不长的使用期限内不发生疲劳破坏，具体讲，当零件应力循环次数在 的范围以内事，则在做疲劳强度计算时所采用的极限应力 应当为所要求的寿命时的有限疲劳极限。即在以前的有关计算公式中，统统以 代替 。这时零件的计算安全系数就会增大。 机械零件的疲劳强度计算3 机械零件的疲劳强度计算4 机械零件的疲劳强度计算5 机械零件的抗断裂强度 机械零件的抗断裂强度 对于传统的强度理论，是运用应力和许用应力来度量和控制结构强度与安全性。为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用了应力强度因子KI（或KⅡ、KⅢ）和断裂韧度KIC (或KⅡC、KⅢC） 应力强度因子是反映裂纹顶端附近各点应力大小的物理量，它表征裂纹顶端附近应力场的强弱。 KI的值越大，应力场越强。 断裂韧度是取决于材料性质的参数，反映了材料阻止裂纹失稳扩展的能力。 KIC 值越大材料抵抗裂纹扩展能力越强。 这两个新的度量指标来判别结构安全性，即： KI＜KIC时，裂纹不会失稳扩展。 KI≥KIC时，裂纹失稳扩展。 高强度材料的广泛应用，推进了断裂力学的发展。对断裂力学研究的不断深入，使其应用范围不断扩大。 机械零件的抗断裂强度 目前，断裂力学在工程上主要应用于估计含裂纹构件的安全性和使用寿命，确定构件在工条件下所允许的最大裂纹尺寸，用断裂力学指导结构的安全性。 运用断裂力学对含裂纹结构进行强度分析和安全评价时： 1、分析确定裂纹的形状、大小及分布。以确定初始裂纹的尺寸a0，通常应对构件进行精确的无损探伤来确定a0 。 2、对构件的工作载荷进行充分的分析，运用断裂力学的知识，确定裂纹顶端的应力强度因子K I 。 3、通过断裂力学试验.测定构件的断裂韧性。 4、对构件进行安全性判断。 机机械零件的接触强度 机械零件可靠性设计简介 可靠性作为产品的一个重要的质量指标特征，它表示产品在规定的工作条件下及规定的使用期限内完成规定功能的能力。传统的设计方法是把设计变量当作确定变量来看待。但对于一大批同类产品中任何特定的一件来讲，许多设计变量（例如工作载荷、极限应力、零件的尺寸等）都是随机变量。如果在产品的设计过程中通过概率与统计的方法来分析和处理这些随机变量，则可以更加准确地把握产品的可靠性。基于上述思想及相应的方法进行的产品设计可称为概率设计。通过产品的概率设计，可以确定产品在规定的工作条件下及规定的使用期限内完成规定功能的概率。这一概率是反映产品可靠性的定量指标之一。称为可靠度。（常用R表示）。机械零件的概率设计和相应的可靠度计算是机械可靠性设计的一项重要内容。 机械零件可靠性设计简介 （一）?? 基本概念及公式 广义讲，可以把一切引起失效的外部作用的参数叫做应力。而把零件本身抵抗失效的能力叫做强度。则通过判断应力是否超过强度就可以判断零件的安全性。若将应力与强度视为随机变量，通过计算强度高于应力的概率，就得到零件的可靠度。根据这一思想建立的可靠度计算模型称为应力---强度干涉模型。这也是进行各种机械零件概率设计的基础。 狭义概念的应力—强度干涉模型是以零件的强度指标（例如零件的极限应力σlim）和作用应力σ都是随机变量的客观事实为基础。由于它们都是随机变量