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实验三疲劳实验
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1988年4月28日阿罗哈航空波音737-200型客机243号班机在飞行途中发生爆裂性失压的事故，约头等舱部位的上半部外壳完全破损，机头与机身随时有分离解体的危险，但10多分钟后奇迹地安全迫以后试验波动范围之外，为无效，则按上式求得条件疲劳极限如下：
MPa
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金属的断裂韧度
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：

张开型（I型） 滑开型（II型） 撕开型（III型）
金属的断裂韧度
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 假设有无限大板，其中有2a长的I型裂纹，在无限远处作用有均匀拉应力，应用弹性力学何以分析裂纹尖端附近的应力场、应变场。如用极坐标表示，则各点（r,θ)的应力分量、应变分量和位移分量可以近似表达为：
应力分量：
（平面应变）
（平面应力）
欧文（Irwin)
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位移分量（平面应变状态）：
应变分量（平面应变状态）：
式中: ——泊松比 E ——拉伸杨氏模量
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θ= 0 则：
式中 KI 值的大小直接影响应力场的大小，KI 可以表示应力场的强弱程度故称为应力场强度因子
当θ= 0 r→0 时 由上式可得：
裂纹I型应力场强度系数的一般表达式：
Y——裂纹形状系数
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半无限边缘缺口试样
有限宽度的中心开裂纹试样
有限宽度的边缘缺口试样
半无限宽边缘缺口试样
有限宽度的中心开裂纹试样
f(a/W)
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单边缺口试样 (SEN) 双边缺口试样（DEN）
SEN:
DEN:
% accurate for any a/W
% accurate for a/W <
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KIC为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳的能力
σC—断裂应力或断裂强度 αC—断裂时临界裂纹尺寸
(MPa· )
裂纹失稳扩展脆断的断裂K判据：
裂纹体受力时，只有满足上述条件就会发生脆性断裂。反之，即使存在裂纹，也不会断裂。此称为破损安全。
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高强度马氏体时效钢不同试样厚度的KC变化
条件：
- 小尺度塑性变形
- 平面应变
Kc = KIC
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参照标准: ASTM E-399, 疲劳预裂纹试样
ASTM Standard Single Edge notched Bend (SENB) Specimen
ASTM Standard Compact Tension (CT) Specimen
式中
式中
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试样与COD规的连接
KIC 试验典型载荷位移曲线
分析：
-作一条偏移5 %的直线（OA斜率的95％相当于至裂纹扩展2％） -Ps: 偏移 5 % 直线与 P-v 曲线的交点
如果 Ps 之前P 的值 < Ps, 则PQ = Ps
若 Pmax / PQ < , 那么
到 K(PQ)公式: 计算 KQ (条件 KIC)
如果试样尺寸满足要求,即
则
检查裂纹前端是否是基本对称的, 对称的则
KQ = KIC (有效测试)
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a1
a5
a2
a4
a3
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试样使用三点弯曲样、中心裂纹试样（CCT）或紧凑拉伸试样（CT），先预制疲劳裂纹，固定应力比R和应力幅Δσ条件下循环加载，观察裂纹长度a随N循环扩展增长情况。
疲劳裂纹扩展及疲劳门槛值
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I区是疲劳裂纹的初始扩展阶段，所占扩展寿命不长。
II区是疲劳裂纹扩展的主要阶段，占据亚稳扩展的绝大部分，是决定疲劳寿命的主要组成部分。可用Paris公式：

Ⅲ区是疲劳扩展的最后阶段，其da/dN很大，并随ΔK增加而更快地增大
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当ΔK≤ΔKth da/dN =0 因此ΔKth 疲劳裂纹不扩展的ΔK的临界值，称为疲劳裂纹扩展门