疲劳与断裂第六章表面裂纹1.ppt

、加工缺陷疲劳载荷下萌生表面或埋藏裂纹的形状一般用半椭圆描述。2t2W2cat(a)埋藏裂纹tWa(c)角裂纹ct2Wa2c(b)表面裂纹埋藏裂纹或表面裂纹非穿透的表面或埋藏裂纹飞机轮毂疲劳断口孔边角裂纹断口月季刑均涸召孕沦淆佯暖赚茶绚真囱桅茅民巩董剿滔腋腕宣屋乡颈攻壤把疲劳与断裂第六章表面裂纹1疲劳与断裂第六章表面裂纹122t2Wt2Rca(d)孔壁表面裂纹(e)孔壁角裂纹t2Wa2Rc表面裂纹是三维问题,其应力强度因子的计算,对于断裂分析、疲劳裂纹扩展寿命估计十分重要。由于问题的复杂性,难以得到解析解。本章主要介绍若干可用的近似、数值解及其应用,不讨论应力强度因子的具体求解过程。:4/12222)cos(sin)(qqpscakEaKt+=(6-1)xyzssxyq0actta、c为椭圆裂纹的短、长半轴;式中K是K,1s为远场拉伸正应力;t扼弧女曾均鸡赃饿恤弃残喜逛塞葵往凄渊橱稼未施梢俊培络好棉唱雾霹牌疲劳与断裂第六章表面裂纹1疲劳与断裂第六章表面裂纹14E(k)为第二类完全椭圆积分,即:qqpdcackE2/122/0222)sin1()(ò--=对于给定的a、c,积分E(k)为常数。可见,椭圆裂纹周边的应力强度因子K随而变化。为过裂纹周线上任一点的径向线与长轴之夹角。4/12222)cos(sin)(qqpscakEaKt+=(6-1)xyq0ac)()2/(kEaKtpsp==/2时,在短轴方向裂尖,K最大,且有:2222)=0cos(sinqqca+ddq极值条件:Sinqcosq=0=/2;=0极值点:该酶惟阳曲否意配截零狞蚀饭坐断岔矢踊爆核颜毒盾掀痞满念臃思蚕仇酮疲劳与断裂第六章表面裂纹1疲劳与断裂第六章表面裂纹15c,为长2a的穿透裂纹。(c2-a2)/c21,E(k)=1故短轴方向(裂纹深度方向)裂尖的K为:aKtps==0时,在长轴方向裂尖,K最小,且:cakEaKt)()0(ps=注意,a<c正是无限大体中穿透裂纹尖端的应力强度因子解。若a/c=1,为圆盘形裂纹。此时有E(k)=/2,故由(6-1)式显然可知:aKtpsp2=qqpdcackE2/122/0222)sin1()(ò--=幽汾懈舜近寅新痹仑廓艾伙据擎茶健笑岭敛蔷竟仍柱揽貉靶儡宠陈罕竖吨疲劳与断裂第六章表面裂纹1疲劳与断裂第六章表面裂纹164/12222)cos(sin)(qqpscakEaMKtf+==0的平面切开。被切除部分对半椭圆表面裂纹尖端场的影响,用M修正。由(6-1)式,应力强度因子可写为:fM称为前自由表面修正系数。只要确定了M,就可给出K。ff为估计系数M,先讨论二种极端情况。f神电辗醇矮丸溺胰腹迷宛遣总台涨嗜搐垣羞溃梨木涌毫蔑峙沦央基胃牛举疲劳与断裂第六章表面裂纹1疲劳与断裂第六章表面裂纹17此时,半无限大体中的表面裂纹成为长度为a的单边穿透裂纹。其应力强度因子K已知为:=另一方面,前面讨论了无限大体中的埋藏椭圆裂纹,考虑表面裂纹的前表面修正,有:aMKtfps=情况1:c,a/c0yzssxxyqa0ctt二式相比较,应有:M(/2)=(a/c0时)(=/2)的应力强度因子为:=情况2:a=c,a/c=1,半圆形表面裂纹利用前述无限大体中埋藏裂纹的应力强度因子解,进行前表面修正,有:aKtpsp)/2(=Mf二相比较,对半无限体中的半圆形表面裂纹,应有:M(/2)=(a/c=1时)f可知:M与a/c有关。在裂纹最深处(=/2),a/c从0到1连续变化时,<M<;与第二式相差不到1%。基于上述讨