單片機疲勞裂紋擴展規(guī)律研究

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1、以Paris公式和Walker公式為基礎(chǔ)，提出了兩種適用于全范圍的疲勞裂紋擴展速率表達式，揭示了疲勞裂紋擴展在不同階段的不相同的變化規(guī)律。并以彈塑性斷裂理論為基礎(chǔ)，用丿積分對疲勞裂紋擴展率的工程計算，導(dǎo)岀D?M模型下的疲勞壽命工程計算。對在殘余應(yīng)力和壓力場卜?的疲勞裂紋擴展規(guī)律進行了分析，并且對高溫下疲勞裂紋擴展的規(guī)律進行了研究。另外述介紹了一套利用電位法編制的疲勞裂紋擴展測試系統(tǒng)，利用此系統(tǒng)再配置適當?shù)挠布湍芸趧舆M行疲勞裂紋擴展的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。最后以16Mn鋼

2、?字型焊接接頭為試樣，研究了在橫幅拉仲時接頭的疲勞裂紋萌生、擴展特性，并對壽命進行了估算。分析影響疲勞裂紋擴

3、展的因素。關(guān)鍵詞：疲勞裂紋；擴展速率；門檻值；剩余壽命；測試系統(tǒng)AbstractBasedonParisandWalkerformula,putingforwardtwofatiguecracksexpansionrateexpressionsapplytothewholeareatorevealfatiguecracksatvariousstagesoftheexpansionisnotthesamechanges.AndflexibilityandplasticityfracturetheoryasabasisonfatiguecracksinJintegralrateof

4、expansionofengineeringcomputing,exportedD-Mmodelsoffatiguelifeinengineeringcomputing?Undertheresidualstressandpressurefield,Ianalyzedfatiguecracksexpansionunderthehightemperatureandstudiedthefatiguecracksexpansion.Thenintroducedanotherwayworkedoutbytheuseofelectricalpotentialfatiguecracksexp

5、ansiontestsystemandusedthissystemwiththeappropriatehardwareconfigurationforautomaticallycollectingandprocesseingdataoffatiguecracksexpansion.Finallyusingweldedjointsof16MnsteelCruciformforthespecimen,Istudiedhorizontalstretch,jointsfatiguecracksinception,expansioncharacteristics,andlifeexpec

6、tancyestimate,thenanalyzedthefactorsofaffectingfatiguecracksexpansionKeywords:fatiguecracks;expansionrate;thresholdvalue;residuallife;testsystem5.1用丿積分估算疲勞裂紋壽命40第1章概述11.1引言11.2本文的研究工作及內(nèi)容4第2章疲勞裂紋擴展規(guī)律研究62.1疲勞裂紋擴展速率62.2疲勞裂紋擴展理論門檻值13第3章疲勞裂紋擴展203.1高溫疲勞裂紋擴展203.2殘余壓應(yīng)力場下疲勞裂紋擴展233.3殘余應(yīng)力下疲勞裂紋擴展263.4疲勞

7、裂紋擴展測試系統(tǒng)30第4章影響疲勞裂紋擴展速率的因素344.1平均應(yīng)力影響344.2超載的影響35374.3加載頻率影響4.4溫度影響374?5材料本身的影響3840第5章剩余壽命計算5.2焊接接頭疲勞裂紋擴展壽命計算41結(jié)論46參考文獻47致謝49第1章概述1.1引言1.1.1疲勞裂紋擴展特點實踐表明川，含冇初始裂紋缺陷的構(gòu)件，即使這些初始裂紋缺陷未達到失穩(wěn)擴展的臨界尺寸，但在交變應(yīng)力作用下，將會逐漸擴展，引起構(gòu)件疲勞破壞。例如,含有表面初始裂紋缺陷深度為?的構(gòu)件，在靜應(yīng)力作用下，只有在應(yīng)力水平達到臨界應(yīng)力6吋，才會失穩(wěn)擴展，引起突然斷裂；若靜應(yīng)力水平裂紋不擴展，構(gòu)件安全可靠

8、。若構(gòu)件承受的是同一應(yīng)力水平＜7的應(yīng)變應(yīng)力，裂紋將緩慢擴展，當達到臨界尺寸仇吋，立即失穩(wěn)擴展，突然斷裂，如圖1?1所示。裂紋在交變應(yīng)力作用下，由初始值擴展至臨界值①的過程，稱為疲勞裂紋擴展的亞臨界擴展。對于沒有宏觀裂紋的構(gòu)件，在交變應(yīng)力的長期作用下，也可能萌生裂紋，最后裂紋擴展至斷裂。因此，疲勞破壞時的應(yīng)力，遠比靜應(yīng)力破壞時的應(yīng)力低，而且疲勞破壞時一般都沒冇明顯的塑性變形，對工程結(jié)構(gòu)的危害性很大，甚至造成災(zāi)難性的事故。所以，長期以來在疲勞理論及應(yīng)用方面進行了大量的研究工作，隨著斷裂力學(xué)的興起