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第十四章 材料的疲劳与断裂 §14-1 概 述 §14-2 固体材料的理想断裂强度和应力判据 §14-3 材料的疲劳破坏特征及机理 §14-4 S—N曲线及疲劳极限的测定 §14-5 构件的疲劳极限 第十四章 材料的疲劳与断裂 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-7 应力强度因子与断裂韧性 §14-8 损伤容限设计 小 结 §14-1 概 述 §14-2 固体材料的理想断裂强度和应力判据 §14-2 固体材料的理想断裂强度和应力判据 §14-3 材料的疲劳破坏特征及机理 §14-3 材料的疲劳破坏特征及机理 §14-3 材料的疲劳破坏特征及机理 §14-3 材料的疲劳破坏特征及机理 §14-3 材料的疲劳破坏特征及机理 §14-4 S—N曲线及疲劳极限的测定 §14-4 S—N曲线及疲劳极限的测定 §14-5 构件的疲劳极限 §14-5 构件的疲劳极限 §14-5 构件的疲劳极限 §14-5 构件的疲劳极限 §14-5 构件的疲劳极限 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 §14-7 应力强度因子与断裂韧性 §14-7 应力强度因子与断裂韧性 §14-7 应力强度因子与断裂韧性 §14-7 应力强度因子与断裂韧性 §14-7 应力强度因子与断裂韧性 §14-7 应力强度因子与断裂韧性 §14-8 损伤容限设计 §14-8 损伤容限设计 §14-8 损伤容限设计 小 结 应力循环特征、应力幅、平均应力的概念及常见的循环特征； S—N曲线及材料的疲劳极限概念； 影响构件疲劳极限的因素； 基于疲劳极限的无限寿命设计法，折线疲劳极限曲线； 疲劳扩展寿命计算； 小 结 交变应力就是交变载荷产生的吗？ 金属疲劳破坏的机理、特点及形成过程； 会计算给定交变应力的循环特征、平均应力及应力幅； 何谓材料的疲劳极限，同一材料的疲劳极限是否只有一个值； 简述提高构件疲劳强度的措施； 小 结 试指出下列概念的异同： 1)交变应力的smax与材料的疲劳极限； 2)材料的疲劳极限与材料的强度极限； 3)材料的疲劳极限与构件的疲劳极限； 4)交变应力的许用应力与静载时的许用应力； III型裂纹 II型裂纹 I型裂纹 1．裂纹的三种类型： 一、应力强度因子 低应力脆断： 在工作应力小于许用应力的情况下所发生的脆断； 1)张开型(I型)裂纹： 垂直于裂纹面的拉应力作用，两个裂纹面的位移相对离开； 2)滑移型(II型)裂纹： 垂直于裂纹前沿的切应力作用下，使两裂纹面发生垂直于裂纹前沿的相对滑动； 3)撕裂型(III型)裂纹： 平行于裂纹前沿的切应力作用下，两裂纹面发生平行与裂纹前沿的相对滑动； 2．I型裂纹裂尖附近的近似应力分量： 1)由弹性理论得： s s 2a y q r O x A 2)应力强度因子： 衡量裂尖区域应力分布的主要参数，量纲：[力]·[长度]-3/2 sx sy txy A 3)用KI表示的裂尖附近应力场： 上式对于所有的I型裂纹均适用，只是KI不相同 4) KI的一般形式： a ：修正系数，与构件和裂纹几何特征、受载形 式有关。 1．对于含裂纹构件，裂尖处应力分量趋向无限大，不能用 应力作为衡量裂纹破坏的参量，而要用应力强度因子； 二、断裂韧度和断裂判据 2．断裂韧度： 裂纹发生失稳扩展的临界应力强度因子值，是一个材料参数，它反应了材料抵抗裂纹失稳扩展能力，符号：KC，I型裂纹即为：KIC； 3．材料断裂韧度KIC的测定有一定的标准规定，为使其为一 稳定最小值，要求试件的最小厚度满足： 4．I型裂纹的脆性断裂判据： 1．裂纹扩展： 三、疲劳裂纹扩展速率 缓慢扩展、亚临界扩展、快速扩展； 1)亚临界裂纹扩展： 裂纹由原尺寸a0缓慢增长到脆性断裂时的临界尺寸ac的过程； 2)裂纹扩展速率： 载荷经历一个周期时的裂纹扩展