疲劳和断裂第八讲.ppt

1. 平均应力或应力比的影响 注意到 ?a=(1-R)?max/2， ?m=(1+R)?max/2； 有： 故?a 给定时， R ，?m 。 讨论应力比的影响， 就是讨论平均应力的影响。 a m R R s s ) 1 ( ) 1 ( - + = R0、R0影响趋势不同。 th K R=0.8 0 -1 lgda/dN D lg( K) D 实验结果 th K R=0.8 0 -1 lgda/dN D lg( K) D R＞0的情况 R0时，?min0。 ?a 给定，R ， ?min ， ?max 。 三个速率区域内，da/dN均增大。da/dN-?K 曲线整体向左移动。 Forman公式： K K R K C dN da C m D - - D = ) 1 ( ) ( ?K=(1-R)Kmax Kmax?Kc， 分母?0，da/dN??。 ?K??Kth，da/dN?0。 若考虑?Kth的影响，有： da dN C K K R K K m th m c = - - - [ ( ) ( ) ] ( ) D D D 1 th K R=0.8 0 -1 lgda/dN D lg( K) D 低速率区，R?，?Kth?。 R＜0的情况：负应力存在， 对da/dN三区域的影响不同。 情况比R0时复杂得多。 0 .2 .4 .6 .8 1.0低碳钢 低合金钢 不锈钢 A517-F 9301 A508C A533B ? 不同钢材的R-?Kth 关系 R ?Kth Mpa.m1/2 有经验关系为： ?Kth= ?K0th(1-?R)? ?Koth是R=0时的基本门槛应力强度因子幅度。 参数?、?由实验确定。 图中钢材的下限为： ?Kth=7.03(1-0.85R) Forman’s equation is often used to predict stress ratio effects. As R increases, the crack growth rate increases. This is consistent with test observations. Forman’s equation is valid only when R0. Generally, it is believed that when R0, no significant change in growth rate occurs compared with the R=0. Again this is material dependent, as some researchers have obtained data for certain materials which show higher growth rates for R0 loading. Forman公式常用于预测应力比的影响。R增大，裂纹扩展速率增大，与试验观察是一致的。 Forman公式只在R0时正确。一般认为与R=0相比，R0对da/dN没有显著影响。这仍与材料有关，对有些材料，也有研究者在R0时得到较高da/dN。 但是，在高温或腐蚀环境下，频率及波形对da/dN的影响显著增大，是不容忽视的。 2. 加载频率的影响 30Cr2WmoV钢(30万千瓦汽轮机高压转子钢)频率影响实验。 低速区：加载频率对da/dN基 本无影响。 中速率区：f?，da/dN?。有： da/dN=C(f )(?K)m=(A-Blgf)(?K)m lg (da/dN) 0.7 11 104 980 10000 30Cr WMoV lg ( K) 2 D f(次/分) 在室温、无腐蚀环境中，f=0.1?100Hz时, 对da/dN的影响可不考虑。循环波形影响是更次要的。 * * 第八章 疲劳裂纹扩展 8.1 疲劳裂纹扩展速率 8.2 疲劳裂纹扩展寿命预测 8.3 影响疲劳裂纹扩展的若干因素 8.4 疲劳裂纹扩展速率试验 返回主目录 第八章 疲劳裂纹扩展 （Fatigue crack growth) 研究问题：含裂纹体的疲劳裂纹扩展规律， 疲劳裂纹扩展寿命预测方法。 研究方法 裂纹尖端的应力应变场 LEFM：K EPFM：d 断裂力学法 初始条件： 初始裂