材料力学性能16.

材料力学性能材料力学性能 哈哈尔尔滨滨工工业业大学材料学院大学材料学院 朱景川朱景川 S6-5 S6-5 断裂断裂韧韧性的性的测测定及其影响因素定及其影响因素 1.K1.KIC IC的 的测测定定 三点弯曲三点弯曲 紧紧凑拉伸凑拉伸 载载荷荷- -裂裂纹张纹张 开位移开位移(P-V)(P-V)曲曲线线 裂裂纹纹失失稳扩稳扩 展展载载荷的确定荷的确定 注意：注意： 试样尺寸：试样尺寸： 初始裂纹尖锐性初始裂纹尖锐性 ： 结果校核：结果校核： 2.2.影响因素影响因素 (1)(1)脆性断裂时表面能的影响较大脆性断裂时表面能的影响较大 (2)(2)塑性断裂时取决于裂纹前端塑性变形情况塑性断裂时取决于裂纹前端塑性变形情况 第二相质点影响较大：第二相质点影响较大： KrafftKrafft模型模型 高高强强度金属材料度金属材料 裂裂纹纹敏感性？敏感性？ l 最大应力值： l 最小应力值： l 平均应力值： l 交变应 力幅： S7-1 S7-1 金属机械疲劳现象金属机械疲劳现象 第七章第七章 材料材料的疲的疲劳劳 1.1.交交变载变载 荷荷 交变应力的特征参量 ： 2. 疲劳劳断裂的特点 疲劳劳断裂是一种低应应力脆断，断裂应应力低 于材料的屈服强度，甚至低于材料的弹弹性 极限 断裂前没有明显显的塑性变变形，即使伸长长率 和断面收缩缩率很高的塑性材料也是如此 裂纹纹萌生、扩扩展和最后断裂三阶阶段明显显， 是一个较长较长 期的发发展过过程； 疲劳劳断裂对对材料的表面和内部缺陷非常敏 感，裂纹纹萌生于表面缺陷处处； 实验实验 数据分散性较较大。 1988年，美Aloha 航空一架波音737-200在飞行中顶部脱落 。 影片“九霄惊魂” （Miracle Landing） 2011年4月1日，美西南航空812次航班波音737-300飞行途中 “开天窗” 3.3.疲疲劳劳断口特征断口特征 微微观观特征特征 ： 疲疲劳劳条条 纹纹 应应力循力循 环环 旋转弯曲疲劳试验装置旋转弯曲疲劳试验装置 S7-2 S7-2 高周疲劳高周疲劳 1.1.疲疲劳劳曲曲线线 疲劳试件疲劳试件 S S N N 曲线曲线 有水平渐近线有水平渐近线如碳钢如碳钢 S 疲疲劳劳极限极限 ( (S S = = max max ) ) S S N N曲线曲线 O S 无水平渐近线无水平渐近线如有色金属如有色金属 N S N0 r 条件疲劳极限条件疲劳极限( ( 疲劳强度疲劳强度) ) N N 0 0 =10 =10 7 7 1010 8 8 疲疲劳劳寿命寿命设计设计 ： 长寿命长寿命 ： 有限寿命有限寿命 ： r r /n/n 过载过载 持久持久值值 BasquinBasquin经验经验 式式 疲疲劳试验劳试验 数据离散数据离散 性性 疲疲劳试验劳试验 数据的数据的统计处统计处 理：理： P-S-NP-S-N曲曲 线线 AB: P=50%(AB: P=50%(中中值值疲疲劳劳曲曲线线); ); CDCD: P=0.01%; EF: P=0.1%: P=0.01%; EF: P=0.1% P:P:失效概率失效概率 1-P:1-P:存活率存活率 S7-3 S7-3 低周疲劳低周疲劳 1.1.包辛格效包辛格效应应 2.2.应应力力- -应变应变 循循环环 3.3. -N-N曲曲线线 S7-4 S7-4 疲劳断裂过程疲劳断裂过程 驻驻留滑移留滑移带挤带挤 出与出与挤挤入入 1.1.疲疲劳劳裂裂纹纹萌生萌生 晶界萌生裂晶界萌生裂纹纹 夹杂夹杂 物或第二相界面开裂物或第二相界面开裂 2.2.疲疲劳劳裂裂纹扩纹扩 展展 S7-5 S7-5 疲劳裂纹扩展速率疲劳裂纹扩展速率