疲劳与断裂 表面裂纹课件

疲劳与断裂 表面裂纹优秀1疲劳与断裂 表面裂纹优秀2飞机轮毂疲劳断口飞机轮毂疲劳断口 疲劳与断裂 表面裂纹优秀3疲劳与断裂 表面裂纹优秀4(6-1)xyzs ss sxy0tt1疲劳与断裂 表面裂纹优秀5(6-1)xy0d疲劳与断裂 表面裂纹优秀6疲劳与断裂 表面裂纹优秀7yzs ss sxxyq qa0c疲劳与断裂 表面裂纹优秀8yzs ss sxxyq qa0ctt疲劳与断裂 表面裂纹优秀9aKtp ps sp p)/ 2(= =ff疲劳与断裂 表面裂纹优秀10第一式具有简单的线性形式；与第二式相差不到第一式具有简单的线性形式；与第二式相差不到1%1%。M1.021.061.101.001.081.041.1200.20.40.60.8 1.0a/cMaddoxKobayashiScottf（p/2）Maddox:Kobayashi :Scott :疲劳与断裂 表面裂纹优秀11疲劳与断裂 表面裂纹优秀12f (0)aKtp ps sp p221. 1)0(= =疲劳与断裂 表面裂纹优秀13疲劳与断裂 表面裂纹优秀14xyacfxyf埋藏裂纹及其裂纹角埋藏裂纹及其裂纹角xyzs ss stt疲劳与断裂 表面裂纹优秀15e疲劳与断裂 表面裂纹优秀16注意，裂纹尺寸注意，裂纹尺寸a、c一般不大，故若一般不大，故若W很大，很大，则有限宽修正系数则有限宽修正系数 f 趋近于趋近于1。W疲劳与断裂 表面裂纹优秀17t2W2cayzs ss sxtt疲劳与断裂 表面裂纹优秀18f 、f 和和E(k)仍由前述各式给出。仍由前述各式给出。f fW疲劳与断裂 表面裂纹优秀19疲劳与断裂 表面裂纹优秀204/ 1222sincos)/(f ff ff f+ += =caf2/ 12/ 1)1212005sec()2sec(p pp p= = =taWcfW疲劳与断裂 表面裂纹优秀21m疲劳与断裂 表面裂纹优秀22疲劳与断裂 表面裂纹优秀23当当q q=0时，即在长轴方向的裂纹尖端，应力强度因时，即在长轴方向的裂纹尖端，应力强度因子最小，且：子最小，且： 无限大体中圆盘形埋藏裂纹（无限大体中圆盘形埋藏裂纹（a/c=1）的应力强度）的应力强度因子处处相同且：因子处处相同且： cakEaKt)() 0(p ps s= =aKtp ps sp p2= =疲劳与断裂 表面裂纹优秀24aKtp ps s1215. 1= =疲劳与断裂 表面裂纹优秀25xyzs ss sxy0ttK) 0(yzs ss sxxyq qa0ctt疲劳与断裂 表面裂纹优秀26疲劳与断裂 表面裂纹优秀27疲劳与断裂 表面裂纹优秀28疲劳与断裂 表面裂纹优秀29cakEaKt)() 0(p ps s= =疲劳与断裂 表面裂纹优秀30tWc (6-15)适用范围为：适用范围为： 0.2 a/c2, a/t1, c/W1时有：时有： ;acacM)/(03. 008. 1 1- -= =22)/(375. 0acM = =23)/(25. 0acM- -= =321)sin1()/(4 .008.01f f- -+ + += =tcg322)cos1()/(15.008.01f f- -+ + += =tcg f 和和E(k)仍由仍由(6-11)和和(6-13)式给出。式给出。f f疲劳与断裂 表面裂纹优秀32孔壁裂纹十分常见。图示在孔壁孔壁裂纹十分常见。图示在孔壁有二对称半椭圆表面裂纹的有二对称半椭圆表面裂纹的K为：为： 2t2Wt2Rcac疲劳与断裂 表面裂纹优秀33 = =) 1/()1/(11caaccaM2/ 32)(11. 005. 0caM+ += =2/ 33)(23. 029. 0caM+ += =)/( 41cos)/(141catag+ +- -= =f f)08. 01/()156. 2578. 1425. 1358. 01(24322l ll ll ll ll l+ + +- -+ + += =g1023)/1 ()cos1( 1 . 01tag+ +- -+ += =f f;疲劳与断裂 表面裂纹优秀34f fW22/ 11)4/()24(= = =+ + += =nnKtRactRacKp pp p式中，式中，K 是二对称孔壁表面裂纹的解，但有限宽度是二对称孔壁表面裂纹的解，但有限宽度修正应按修正应按n=1计算；计算；K 即单侧孔壁表面裂纹的解。即单侧孔壁表面裂纹的解。n=2n=1疲劳与断裂 表面裂纹优秀35t2W2Rcac)(),(kEaWcWRtRtacaFKtchp ps sf f= =(6-18)适用范围：适用范围： 0.2 a/c 2, a/t1, 0.5 R/t 1 (R+c)/W1时有：时有：acacM)/(04. 011+ += =42)/(2 . 0acM = =43)/(11. 0acM- -= =221)sin1()/)(/(35. 01 . 01f f- -+ + += =taacg；疲劳与断裂 表面裂纹优秀37疲劳与断裂 表面裂纹优秀38)(),(kEaWcWRtRtacaFKtchp ps sf f= =(6-18)适用条件：适用条件： 0.2 a/c=1 2, a/t=0.11, 0.5 R/t=6/10 1 (R+c)/W=7/200.5, WchffgggtaMtaMMFf f32143221)()(+ + += =疲劳与断裂 表面裂纹优秀39221)sin1()/(35. 01 . 01f f- -+ + += =tag=1.1035t2W2Rcac1)85.0cos()/(1 - -+ += =f fl lRc=1+(1/6)cos0o-1=0.857)13. 01/()156. 2578. 1425. 1358. 01 (24322l ll ll ll ll l+ + +- -+ + += =g=2.303= =3g+ +- -+ + +)/(15. 085. 0)cos1 ( 1 . 01)/04. 01 (4 / 12tacaf f=1.113疲劳与断裂 表面裂纹优秀40=1 有限厚度修正函数有限厚度修正函数 f 为：为：w2/ 1)2)( 4)2(sec()2sec(tanccWncRWR+ +- -+ +fW= =p pp p（6-16）由于是单侧裂纹，由于是单侧裂纹，n=1，故有：，故有：2/ 1)1012194) 112(sec()203sec(+ + +p pp pfW= =1.0667 疲劳与断裂 表面裂纹优秀41注意到注意到a/c=1时，有时，有 E(k)=p p/2，且，且a=0.001m，故得：，故得： aKcnp ps sp p2131. 42= = =0.1122s sc疲劳与断裂 表面裂纹优秀42tWaccq qOMMKobayashi等给出有限厚板中半椭圆表面裂纹，纯等给出有限厚板中半椭圆表面裂纹，纯弯曲情况下的应力强度因子可表达为：弯曲情况下的应力强度因子可表达为：疲劳与断裂 表面裂纹优秀43MM 式中，式中，s s 是名义弯曲正应力，即假设裂纹不存是名义弯曲正应力，即假设裂纹不存在时，弯矩在时，弯矩M作用下有限厚板裂纹所在外层纤维处作用下有限厚板裂纹所在外层纤维处的应力；的应力；M 是有限厚度修正函数。是有限厚度修正函数。bt b疲劳与断裂 表面裂纹优秀4400.50.51.01.0a/ta/c=0.1a/c=0.4a/c=1.0(6-19)式式(6-22)式式M (p p/2)tb疲劳与断裂 表面裂纹优秀45)()(36. 11 1.0)2/(kEacataMbfp ps sp p)2/(Kp p- -= =(6-20)疲劳与断裂 表面裂纹优秀46长长2c的穿透裂纹板承受弯曲载荷的有限元解为：的穿透裂纹板承受弯曲载荷的有限元解为：当泊松比当泊松比 =0.3时，上述二者是一致的。时，上述二者是一致的。cKbp ps s + + += =31)0(当当a/t1时，时，6-20)式给出长轴端的应力强度因子为：式给出长轴端的应力强度因子为：cbp ps s394. 0= =cbp ps s3.31.3疲劳与断裂 表面裂纹优秀472)2 /()(603. 0 998. 0)(2 2 . 072. 0(21)07. 012. 1 (cakEtacaK+ +- - - - -= =p pp p)()(95. 0975. 0)(169. 0 118. 0783. 022kEaftacacatacabWp ps s+ +- -+ + +- -22)(867. 4542. 063. 0)(451. 0 99. 0)34. 01 (2 . 1catacacata) 0(K- -+ + +- -+ +- -= =cakEaftacabW)()(542. 0748. 32p ps s- -+ +（6-22）疲劳与断裂 表面裂纹优秀48ss=sb+ststs st tsbs sb b疲劳与断裂 表面裂纹优秀49sbs sb bsts st t)()(321kEaMMMbtp ps ss s)2/(Kp p+ += =cakEataMMbt)()306. 01 (18. 141K)0(p ps ss s- -+ += =(6-23)疲劳与断裂 表面裂纹优秀5000.50.51.01.0a/ta/c=0.1a/c=0.4a/c=1.0(6-19)式式(6-23)式式M (p p/2)tb疲劳与断裂 表面裂纹优秀51f fpHHHHsin)(121- -+ += =tacap/6 . 0/2 . 0+ + += =)/)(/(11. 0/34. 011tacataH- - -= =2212)/()/(1taGtaGH+ + += =)/(12. 022. 11caG- - -= =2/ 34/ 32)/(47. 0)/(05. 155. 0cacaG+ +- -= =疲劳与断裂 表面裂纹优秀52疲劳与断裂 表面裂纹优秀53疲劳与断裂 表面裂纹优秀54疲劳与断裂 表面裂纹优秀55