第十六部分疲劳与断裂FatigueandFracture教学课件.ppt

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1、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

2、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,Fractur

3、e,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 t

4、hat 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,