第十六部分疲劳与断裂FatigueandFracture教学课件.ppt

Page1,第十六章 疲劳与断裂Fatigue and Fracture,Fatigue under Repeated Stresses,交变应力或循环应力,构件在交变载荷作用下的力学性能不同于静载时的力学性能,Repeated cyclic loading,以前我们接触到的问题大多为静载问题,冲击问题是一类动载问题(接触时间短，相互作用力大),疲劳问题是另一类动载问题(载荷随时间循环变化),Page2,1948年美国“马丁202”运输机在正常航行中突然坠毁 1951年英国的“鹞式”飞机在澳大利亚出事 1952年美国“F86”歼击机在空中爆炸 1956年英国的两架“彗星式”喷气客机接连在地中海上空爆炸 1959年，F-111战斗轰炸机在俯冲拉起时一个机翼突然断折不 久以后，C-5A军用运输机机翼又出现裂纹 1979年一架 DC10型客机在起飞后不久坠毁,经过事故的调查分析，发现这些事故都是由于疲劳破坏造成的。,一连串的飞机事故引起世界各国、特别是航空工业部门的极大关注和震惊！,人们对疲劳问题的认识与工程实际问题密切相关,Page3,（1）,（2）经历多次应力循环，损伤累积,（3）没有明显塑性变形，脆性断裂,（4）断口：光滑区，粗粒状区,晶界滑移微裂纹裂纹缓慢扩展（光滑区）快速扩展（脆断）,疲劳破坏的特点：,Page4,Fatigue,Crack initiation,Fracture,Fatigue failure of steel specimen,fail at a stress much less than the materials sb or yield stress ss,A fatigue failure is of a brittle nature,even for materials that are normally ductile.,As the structure have minute cracks or other defects in it,under repeated cyclic loading,the large stresses that occur at these stress concentrations cause the cracks to grow,until fracture eventually occurs.,Page5,应力比Stress ratio,（循环特征）,对称循环,脉动循环,应力幅值Stress amplitude,最大应力,16-2 循环应力Cyclic stress,最小应力,应力均值Average stress,Page6,16-3 SN曲线和材料的疲劳极限Fatigue Failure and S-N curve,Fatigue-Under cyclic loading,a material may fail at a stress much less than the materials ultimate strength or yield stress.,Endurance limit-A critical stress,below which cyclic stresses cannot cause a fatigue failure.,Page7,（1）构件外形影响,有效应力集中系数,（2）构件尺寸影响,尺寸系数,试样越大，处于高应力区的材料多，易形成疲劳裂纹,16-4 影响构件疲劳极限的主要因素,（3）表面加工质量影响,