疲劳与断裂PPT课件.ppt

1、12机械、结构等机械、结构等 受力如何？受力如何？ 如何运动？如何运动？ 如何变形？破坏？如何变形？破坏？ 如何控制设计？如何控制设计？性态性态规则规则3456工作应力：工作应力： 构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。 极限应力：极限应力： ys 、 b 材料可以承受的强度指标。材料可以承受的强度指标。 延性材料：延性材料： ys ； 脆性材料：脆性材料： b ys ys 延性材料延性材料 b b 脆性材料脆性材料强度判据强度判据： 结构或构件的工作应力结构或构件的工作应力 材料的极限应力材料的极限应力7按静强度设计，满足按静强度设计，满足 ，为

2、什么还发生破坏？，为什么还发生破坏？19世纪世纪30-40年代，英国铁路车辆轮轴在轴肩处年代，英国铁路车辆轮轴在轴肩处 （应力仅为（应力仅为0.4 ys ys ）多次发生破坏；）多次发生破坏；19541954年年1 1月月, , 英国慧星英国慧星(Comet)(Comet)号喷气客机坠入地中号喷气客机坠入地中 海（机身舱门拐角处开裂）；海（机身舱门拐角处开裂）；81967年年12月月15日，美国西弗吉尼亚的日，美国西弗吉尼亚的 Point Pleasant桥倒塌，桥倒塌， 46人死亡；人死亡；1980年年3月月27日，英国北海油田日，英国北海油田Kielland 号钻井号钻井 平台倾复；平台倾

3、复；127人落水只救起人落水只救起 89人；人；910111213141516 抗震模型试验抗震模型试验 （破坏部位、破坏形式、抗震能力）（破坏部位、破坏形式、抗震能力）2022-5-151718introductionCrack initiation19Fracture mechanicsCrack propagation20ASTM E206-7221 是在某点或某些点承受是在某点或某些点承受，且在，且在足够多的循环扰动作用之后形成足够多的循环扰动作用之后形成或完全断裂的或完全断裂的材料中所发生的材料中所发生的永久结构变化的永久结构变化的。N=Ni i+Np p 裂纹萌生裂纹萌生+ + 扩

4、展扩展 扰动应力，高应力局部，扰动应力，高应力局部， 裂纹，发展过程。裂纹，发展过程。22 恒幅循环变幅循环随机载荷图1.1 疲劳载荷形式分类 扰动应力，是指随时间变化的应力。扰动应力，是指随时间变化的应力。也可更一般地称为扰动载荷，也可更一般地称为扰动载荷， 载荷可以是力、应力、应变、位移等。载荷可以是力、应力、应变、位移等。23恒幅循环应力是最简单的。恒幅循环应力是最简单的。SSmax0Smint描述描述的基本量：的基本量： Smax， SminSmSaSa24250StR= -1对称循环Smax=-Smin0StR=1静载Smax=Smin0StR=0脉冲循环Smin=0260StR=

5、-1对称循环Smax=-Smin0St三角波三角波S0t正弦波正弦波0St矩形波矩形波0St梯形波梯形波107 (次循环次循环)27静载下的破坏，取决于结构整体；静载下的破坏，取决于结构整体；疲劳破坏则由应力或应变较高的局部开始，疲劳破坏则由应力或应变较高的局部开始，形成损伤并逐渐累积，导致破坏发生。形成损伤并逐渐累积，导致破坏发生。可见，可见，局部性局部性是疲劳的明显特点。是疲劳的明显特点。因此，要注意细节设计，研究细节处的因此，要注意细节设计，研究细节处的应力应变，尽可能减小应力集中。应力应变，尽可能减小应力集中。28有有三个阶段。三个阶段。 要研究要研究。2930However, it

6、is often very difficult, if not impossible, to define the transition from initiation to propagation. This distinction depends upon many variables, including components size, material, and the method used to detect cracks. 31 是在某点或某些点承受是在某点或某些点承受，且在，且在足够多的循环扰动作用之后形成足够多的循环扰动作用之后形成或完全断裂的或完全断裂的材料中所发生的材料中所发生的永久结构变化的永久结构变化的。寿命预测与抗疲劳设计方法寿命预测与抗疲劳设计方法32再见！谢谢！2022-5-1533