疲劳与断裂7PPT学习课件.ppt

Dugdale设想有一虚拟裂 纹长aeff=a+rp, 在虚拟裂纹 上、下裂纹面上加上?=?ys 的应力作用而使裂纹闭合， 然后进行准弹性分析。 平面应力条件下，在全面屈服之前?净/?ys1 ， Dugdale给出裂尖张开位移?与?间的关系为： (7-10) )] 2 ln[sec( 8 ys ys E a s ps p s d = 2a COD x y o 2aeff=2a+2rp CTOD ?ys 如果?/?ys1，则可将上式中 sec 项展开后略去高次项，得到： 1 2 2 2 ] 8 1 ln[ ys s s p )] 2 ln[sec( ys s ps - = - Dugdale解： (7-10) )] 2 ln[sec( 8 ys ys E a s ps p s d = 2 2 2 2 2 2 8 )] 8 ( 1 ln[ ys ys s s p s s p = + = )] 2 ln[sec( ys s ps 得到： 注意到当x1时有： 1 1-x 1+x 1-x 2 = ≈ 1+x ; ln(1+x)≈x 故在小范围屈服时，平面应力的(7-10)式成为： (7-11) E K E a ys ys s s p s d 2 1 2 = = 在发生断裂的临界状态下，K1=K1c，?=?c。 故上式给出了平面应力情况下，小范围屈服时 ?c与材料断裂韧性K1c的换算关系。 写为一般式： (7-12) ?=1，平面应力； ?=(1-?2)/2，平面应变。 E K ys s b d 2 1 = 由 和 )] 2 ln[sec( 8 ys ys E a s ps p s d = 2 2 2 8 ys s s p = )] 2 ln[sec( ys s ps 发生断裂时的判据为 ???c ；如何确定？ 需要研究CTOD的试验确定方法。 在小范围屈服情况下，线弹性断裂判据为： K1?K1c； 也可以用裂纹尖端张开位移(CTOD)表达为： ???c 且 E K ys s b d 2 1 = c c 若屈服范围较大，?由(7-10)给出为： )] 2 ln[sec( 8 ys ys E a s ps p s d = 7.3 COD测试与弹塑性断裂控制设计 7.3.1. 裂尖张开位移(COD)的测试 L=4W W a P h 三点弯曲试件 缺口处粘贴一对刀口 安装夹式引伸计 测量裂纹张开位移V 记录P-V曲线 将?分为弹性部分?e和塑 性部分?p，即 ?=?e+?p L=4W W a P h V d 机械切口 疲劳裂纹 a 试验P-V曲线 V是切口张开位移 求CTOD ?？ 弹性部分?e可由前面由 (7-12)式给出，即： E K ys s b d 2 1 = e O’为转动中心， O’到裂尖的距离为r(W-a), r称为转动因子。 裂尖屈服区大（甚至全面屈服），韧带处将形成塑性铰。假设发生开裂之前二裂纹面绕塑性铰中心O’作刚性转动，如图。 由DOBB’与DODD’相似，可得?p与刀口张开位移塑性部分Vp的关系为： (7- 14) ) ( ) ( ) ( h a a W r V a W r p p + + - - = d V d r (W-a) O a p p B D’ B’ D 刀口厚度为 h 大范围屈服情况下，不同材料测得的r多在0.3-0.5间。 故国标GB2358-1994建议将转动因子r取为0.45。 英国标准协会建议r取0.4。 ) ( )