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断裂失效与断裂控制设计(最终版) 断裂失效与断裂控制设计(最终版)

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《断裂失效与断裂控制设计(最终版)》修改意见稿

1、“.....故有解应用线性叠加原理,图示载荷的作用等于拉伸与纯弯曲二种情况的叠加,故裂纹尖端的应力强度因子可表达为分别是拉伸弯曲载荷下的应力强度因子。例边裂纹板条受力如图,为单位厚度上作用的力。已知,材料,。试估计断裂时临界载荷。即有.对于边裂纹有限宽板,拉伸弯曲载荷作用下的应力强度因子查表可知分别为拉伸.即有.弯曲...得到发生断裂时的临界状态下应有代入已知数据并注意统单位,得到注意上述结果是在线弹性假设下得到的。本题临界状态时,,二者叠加后也不过的,故结果是可信的。低应力断裂在静强度足够的情况下发生的断裂。剩余强度受裂纹影响降低后的强度。工程中最常见的危害最大的是张开型裂纹。用弹性力学方法可以得到裂纹尖端附近任点,处的应力场式中小结应力强度因子反映了裂尖应力场的强弱的量纲为应力长度,常用。裂尖的应力强度因子可以更般地写为......”

2、“......。裂纹尺寸和形状作用应力材料断裂韧性断裂三要素或,断裂判据抗力作用抗断裂设计基本认识低温时,材料降低,注意发生低温脆性断裂。裂纹尺寸与应力强度因子的平方成正比,故断裂韧性增大倍,断裂时的临界裂纹尺寸将增大到四倍。控制材料缺陷和加工制造过程中的损伤。当缺陷存在时,应进行抗断设计计算。较高的材料,断裂前较大,便于检查发现裂纹。有待讨论的二个问题.表面裂纹的应力强度因子多为表面裂纹工程中的裂纹加工缺陷疲劳萌生表面裂纹是三维问题,其应力强度因子的计算,比平面二维问题复杂得多。但对于断裂分析疲劳裂纹扩展寿命估计有着十分重要实际意义。将在第七章讨论。用弹性力学方法得到裂纹尖端附近任点,处的正应力和剪应力为.裂纹尖端材料的屈服弹塑性断裂的问题在裂纹线上,裂尖材料屈服。,.,众所周知,在裂纹尖端附近区域超过屈服应力后会发生塑性应变。塑性变形的程度受到周围弹性材料的约束......”

3、“.....,.,.在薄截面物体中,穿过厚度的应力不可能有什么变化。因为自由表面不可能有法向应力,故整个截面有,成为双轴应力状态。.,.,.在厚物体中,因为截面厚,材料在方向受到约束且,给出平面应变状态。由于泊松效应,在方向发生应力。平面应变下约束最大,故其塑性区尺寸小于平面应力情况。习题,本章完再见!返回主目录。剩余强度受裂纹影响降低后的强度。工程中最常见的危害最大的是张开型裂纹。用弹性力学方法可以得到裂纹尖端附近任点,处的正应力和剪应力为式中本章基本概念应力强度因子反映了裂尖应力场的强弱的量纲为应力长度,常用。裂尖的应力强度因子可以更般地写为.对于承受拉伸的无限宽中心裂纹板对于无限宽单边裂纹板,.。裂纹尺寸和形状作用应力材料断裂韧性断裂三要素或,断裂判据抗力作用,.在结构抗断设计时,必须考虑三个关键因素作用应力缺陷尺寸和材料的断裂韧性......”

4、“.....需要知道另外二者。,.,.断裂设计方法应当以可用数据为基础,如材料性能使用环境及作用于结构的载荷。如果有数据可用且设计应力低,用线弹性断裂力学是恰当的。习题,再见第次课完请继续第二次课返回主目录第五章断裂失效与断裂控制设计.结构中的裂纹.裂纹尖端的应力强度因子.控制断裂的基本因素.材料的断裂韧性.断裂控制设计返回主目录,断裂判据抗力作用作用.由力学分析得到弹性力学方法,有限元法,手册等。抗力由材料断裂实验获得按标准试验方法如。.材料的断裂韧性三点弯曲标准试件应力强度因子孔紧凑拉伸裂纹预制电火花切割切口,使用钼丝直径约.。用疲劳载荷预制裂纹,应使.。疲劳载荷越小,裂纹越尖锐,所需时间越长。为保证裂纹足够尖锐,要求循环载荷中。记录仪试验装置监测载荷裂纹张开位移,得到试验曲线,确定裂纹开始扩展时的载荷和裂纹尺寸,代入应力强度因子表达式,即可确定。试件试验机放大器力传感器裂纹尺寸要求.........”

5、“.....满足有效性条件,故.。基本方程,.断裂控制设计,.应力强度因子到达临界值,失稳断裂发生。这应力强度因子的临界值被称为材料的断裂韧性。断裂韧性是应力强度因子的极限值,就象屈服应力是作用应力的极限值样。.断裂韧性在到达极限条件约束最大前是随试件厚度变化的。最大约束条件在平面应变状态出现。若试件厚度满足平面应变要求,所得到的断裂韧性才是平面应变断裂韧性,记作。已知,算,选择材料,保证不发生断裂基本方程,已知材料的,确定允许使用的工作应力已知,确定允许存在的最大裂纹尺寸。临界情况,.断裂控制设计若尺寸足够,则上述值即为材料的断裂韧性。例.的铝合金厚板,含有的中心裂纹,若实验测得此板在时发生断裂,试计算该材料的断裂韧性。解由表可知,对于中心裂纹板有对于本题,.故断裂时的应力强度因子为.例.用上例中的铝合金材料,制作厚度的标准三点弯曲试样,若裂纹长度,试估计试件发生断裂时所需的载荷......”

6、“.....有.,对于本题,.,代入后算得修正函数值为.发生断裂时应有,即.输出引伸计输出的确定若在前无载荷大于,则取若在前有载荷大于,则取该载荷为。作比线性部分斜率小的直线,交于。试验有效条件.预制裂纹的前缘般呈弧形,故实际裂纹尺寸应打开试件断口后测量值确定。四等分厚度,用工具显微镜量取五个处裂纹尺寸,取裂纹尺寸的确定为保证裂纹的平直度,还要求满足.讨论厚度的影响实验表明,材料断裂时应力强度因子与试件的厚度有关。平面应变区平面应变厚度足够大时,沿厚度方向的变形被约束在垂直于厚度方向的平面内,可以不计。厚度,.后,最小,平面应变断裂韧性。是材料的平面应变断裂韧性,是材料参数是材料在给定厚度下的临界断裂值。平面应变厚度要求.预制裂纹尺寸.预制裂纹时的疲劳载荷。汇总试验有效性条件与尺寸要求国标断裂载荷有效性.裂纹平直度有效性与温度有关。温度越低,越小,材料越易发生断裂。应特别注意低温脆断的发生......”

7、“.....用的标准三点弯曲试件测断裂韧性,线切割尺寸为。试验测得,.裂纹尺寸测量结果为.,.,.,.,.若已知材料的.,试确定其。解裂纹长度为对于标准三点弯曲试样,有.,将.,代入,算得.有效性检验厚度要求..的有效性.种基本受载形式型张开型承受与裂纹面垂直的正应力,裂纹面位移沿方向,裂纹张开。型滑开型承受平面内的剪应力,裂纹面位移沿方向,裂纹面沿方向滑开。型撕开型承受是在平面内的剪应力,裂纹面位移沿方向,裂纹沿方向撕开。型型型要使裂纹扩展,必须。即只有拉应力才能引起裂纹的张开型扩展。工程中最常见的危害最大的是型裂纹。讨论含有长为的穿透裂纹的无限大平板,二端承受垂直于裂纹面的拉应力作用的情况。在距裂尖,与轴夹角为处......”

8、“.....可得到裂纹尖端附近任点,处的正应力和剪应力。用弹性力学方法得到裂纹尖端附近任点,处的正应力和剪应力为所讨论的是平面问题,故有对于平面应力状态,还有。若为平面应变状态,则有。断裂力学关心的是裂纹尖端附近的应力场。上式是裂尖应力场的主项,还有阶项等。时,应力以的阶次趋于无穷大其后阶项等成为次要的,可以不计。式可写为式中,趋于零但显然可知,当时,在轴上远离裂纹处,应有,且不受的影响。故此时应以其后的阶项为主项。反映了裂尖应力场的强弱足标表示是型。越大,越大裂纹尺寸越大,越大。的量纲为应力长度,常用。裂尖的应力强度因子式是中心穿透裂纹无穷大板的解。断裂力学研究表明,可以更般地写为为几何修正函数,可查手册。特别地,当或时,即对于承受拉伸的无限宽中心裂纹板对于无限宽单边裂纹板,.。.,.线弹性断裂力学是弹性理论在含裂纹体中的应用......”

9、“.....即小变形假设和应力应变般呈线性的假设。,.线弹性断裂力学方程的般形式给出如下可见有奇异性存在,当到裂尖的距离趋近于零时,应力趋于无穷大。,因为超过屈服应力后材料发生塑性变形,在裂纹尖端附近将形成塑性区。然而,如果塑性区与裂纹和含裂纹体的尺寸相比很小,线弹性断裂力学就仍然是正确的。.控制断裂的基本因素作用越大,抗力越低,越可能断裂。裂纹尺寸和形状先决条件应力大小必要条件材料的断裂韧性材料抗力含裂纹材料抵抗断裂能力的度量。断裂三要素作用抗力是低应力脆性断裂线弹性断裂发生与否的控制参量,断裂判据可写为,是裂纹尺寸和构件几何如的函数,查手册是断裂韧性材料抗断指标,由试验确定。这是进行抗断设计的基本控制方程。或,断裂判据由线弹性分析得到,适用条件是裂尖塑性区尺寸远小于裂纹尺寸即.是平面应变断裂韧性,故厚度应满足.已知,算,选择材料,保证不发生断裂已知材料的......”

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