疲劳失效.ppt

1陈传尧陈传尧疲劳与断裂疲劳与断裂Fatigue & FractureFatigue & Fracture2机械、结构等受力如何?如何运动?如何变形?破坏?如何控制设计?其其目的目的是:是:了解工程系统的性态了解工程系统的性态并为其设计提供合理的规则并为其设计提供合理的规则。。工程力学工程力学(或者应用力学)(或者应用力学)是是::将力学原理应用实际工程系统的科学将力学原理应用实际工程系统的科学。。性态规则回顾回顾3受力如何?受力如何?如何运动?如何运动?理论力学、振动理论等,理论力学、振动理论等,研究对象为刚体;研究对象为刚体;基本方程是平衡方程、运动方程等。基本方程是平衡方程、运动方程等。如何变形?破坏?如何变形?破坏?材料力学、弹性力学、塑性力学等,材料力学、弹性力学、塑性力学等,研究对象为变形体;研究对象为变形体;基本方程是平衡方程、物理方程、几何方程等。基本方程是平衡方程、物理方程、几何方程等。4强度设计的一般方法:强度设计的一般方法:平衡方程平衡方程变形几何条件变形几何条件应力应变关系应力应变关系内内力力应应力力初步设计初步设计设计目标设计目标强强度度条条件件满满意意??结束结束YESYESNONO修改修改设计设计强强度度计计算算材料试验材料试验极限应力极限应力选取安全系数选取安全系数许用应力许用应力控制设计:强度是最主要的控制指标。控制设计:强度是最主要的控制指标。研究对象是无缺陷变形体,研究对象是无缺陷变形体,研究目的是保证在最大载荷下有足够的强度。研究目的是保证在最大载荷下有足够的强度。5有缺陷怎么办?有缺陷怎么办?研究含缺陷材料的强度研究含缺陷材料的强度----断裂断裂多次载荷作用下如何破坏?多次载荷作用下如何破坏?研究多次使用载荷作用下的破坏研究多次使用载荷作用下的破坏----疲劳疲劳缺陷从何而来?缺陷从何而来?材料固有或使用中萌生材料固有或使用中萌生----疲劳与断裂疲劳与断裂6结构结构//构件强度的控制参量是应力构件强度的控制参量是应力。。工作应力:?构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。( ( 由力学分析计算得到由力学分析计算得到))极限应力:?ys 、?b 材料可以承受的强度指标。延性材料:?ys ;脆性材料:?b( ( 通过材料力学性能的实验得到通过材料力学性能的实验得到))???ys 延性材料?b 脆性材料强度判据:( ( 作用作用??抗力抗力))结构或构件的工作应力?材料的极限应力7按静强度设计,满足??[?],为什么还发生破坏?19世纪30-40年代,英国铁路车辆轮轴在轴肩处( ?ys )多次发生破坏;1954年1月, et)号喷气客机坠入地中海(机身舱门拐角处开裂);81967年12月15日,美国西弗吉尼亚的Point Pleasant桥倒塌,46人死亡;1980年3月27日,英台倾复;127人落水只救起89人;二次大战期间,二次大战期间,400400余艘全焊接舰船断裂。余艘全焊接舰船断裂。主要原因是由缺陷或裂纹导致的断裂主要原因是由缺陷或裂纹导致的断裂。。9大型汽轮机大型汽轮机转子转子10轴轴叶轮叶轮疲劳断裂破坏疲劳断裂破坏