疲劳分析简介 ppt课件

S1 - 6
裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II (续)
~1mm
Persistent Slip Band Formation
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Stage I Crack Growth
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S1 - 4
疲劳的物理基础(续)
小裂纹产生的原因很多:
– 第二相粒子的裂变或界面脱离(cracking or debonding of second phase particles);
– 表面上的自然划痕和加工痕; – 腐蚀坑或晶间腐蚀; – 铸造气孔; – 锻造成型留下的圈痕; – 脆面层
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S1 - 2
疲劳定义
参照BS 7608:
“疲劳是指反复应力作用下裂纹或裂纹群的产生和逐步扩 展所导致的结构部件破坏的现象”
• 从实践角度，疲劳是：
– 在不断变化下的负载作用下导致失效的过程，并且实际应力值低于屈服强度; – 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循
S1 - 10
Stress Amplitude
S-N 方法 – 相似理论
Unnot ched Shaft Notched Shaft Life in Cycles
snom
s nom
The life of this . . . . . . . . . . . . . . . . is the same as the life of this . . . . . if both are subject to the same nominal stress
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S1 - 11
E-N 方法
• 也称作局部应变方法，裂纹萌生方法，和 应变-寿命方法。
• E-N方法是汽车行业里评估寿命方法中最常 用的一个。
• 实际上，裂纹萌生意味着已经有1-2mm的 裂纹发生。这往往在部件寿命中占较高比 例。
环的结果。
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S1 - 3
疲劳的物理基础
• 疲劳失效通常开始于样品或部件的表面
• 疲劳失效开始于小的微观裂纹，因此对 微小的应力增加都非常敏感
• 疲劳的过程包含从持续的滑移带上微小 PAT318A, Section 1, October 2012
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Stage II Crack Growth
疲劳寿命计算方法概述
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疲劳寿命方法
• S-N (Stress-Life方法)
名义或局部弹性应力与总寿命的关系
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S-N 方法
• 也称为应力-寿命和全寿命方法
• 评估产生严重失效的总疲劳寿命
• 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算
• 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该
方法是基于名义弹性应力，即使有小的塑性
发生。 PAT318A, Section 1, October 2012
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应变-寿命 (E-N)曲线
● 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法” ● 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。
Plastic (LowHale Waihona Puke BaiduCycle
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S1 - 12
E-N方法- 相似理论
e
e
The crack initiation life here . . . . . is the same as it is here . . . . . if both experience the same local strains
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裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II
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耐久性和疲劳分析概述
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什么是耐久性?
• 耐久性是…
“保证其经久耐用的能力!”
• 可靠性是…
“在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的机 会!”
• E-N (Strain-Life方法)
局部应变与裂纹萌生寿命的关系
• LEFM (裂纹扩展方法)
– 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理 PAT318A, Section 1, October 2012
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Fatigue Line)
Elastic (High Cycle Fatigue Line)
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N
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