疲劳裂纹扩展规律研究.doc

摘要
以Paris公式和Walker公式为基础,提出了两种适用于全范围的疲劳裂纹扩展速率表达式,揭示了疲劳裂纹扩展在不同阶段的不相同的变化规律。并以弹塑性断裂理论为基础,用积分对疲劳裂纹扩展率的工程计算,导出D-M模型下的疲劳寿命工程计算。
对在残余应力和压力场下的疲劳裂纹扩展规律进行了分析,并且对高温下疲劳裂纹扩展的规律进行了研究。另外还介绍了一套利用电位法编制的疲劳裂纹扩展测试系统,利用此系统再配置适当的硬件就能自动进行疲劳裂纹扩展的数据采集和数据处理。
最后以16Mn钢十字型焊接接头为试样,研究了在横幅拉伸时接头的疲劳裂纹萌生、扩展特性,并对寿命进行了估算。分析影响疲劳裂纹扩展的因素。
关键词:疲劳裂纹;扩展速率;门槛值;剩余寿命;测试系统
Abstract
Based on Paris and Walker formula, puting forward two fatigue cracks expansion rate expressions apply to the whole area to reveal fatigue cracks at various stages of the expansion is not the same changes. And flexibility and plasticity fracture theory as a basis on fatigue cracks in integral rate of expansion of puting, exported D-M models of fatigue life in puting.
Under the residual stress and pressure field, I analyzed fatigue cracks expansion under the high temperature and studied the fatigue cracks expansion .Then introduced another way worked out by the use of electrical potential fatigue cracks expansion test system and used this system with the appropriate hardware configuration for automatically collecting and processeing data of fatigue cracks expansion .
Finally using welded joints of 16Mn steel Cruciform for the specimen, I studied horizontal stretch, joints fatigue cracks inception, expansion characteristics, and life expectancy estimate. then analyzed the factors of affecting fatigue cracks expansion
Key words : fatigue cracks; expansion rate; threshold value; residual life; test system
目录
第1章概述 1
引言 1
本文的研究工作及内容 4
第2章疲劳裂纹扩展规律研究 5
5
疲劳裂纹扩展理论门槛值 12
第3章疲劳裂纹扩展 19
高温疲劳裂纹扩展 19
22
残余应力下疲劳裂纹扩展 25
疲劳裂纹扩展测试系统 28
第4章影响疲劳裂纹扩展速率的因素 33
33
超载的影响 34
36
36
37
第5章剩余寿命计算 39
用积分估算疲劳裂纹寿命 39
焊接接头疲劳裂纹扩展寿命计算 40
结论 45
参考文献 46
致谢 48
第1章概述
引言
疲劳裂纹扩展特点
实践表明,含有初始裂纹缺陷的构件,即使这些初始裂纹缺陷未达到失稳扩展的临界尺寸,但在交变应力作用下,将会逐渐扩展,引起构件疲劳破坏。例如,含有表面初始裂纹缺陷深度为的构件,在静应力作用下,只有在应力水平达到临界应力时,才会失稳扩展,引起突然断裂;若静应力水平,裂纹不扩展,构件安全可靠。若构件承