疲劳与断裂课件教学教材

1,疲劳与断裂,2,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？,其目的是： 了解工程系统的性态 并为其设计提供合理的规则。,工程力学（或者应用力学）是: 将力学原理应用实际工程系统的科学。,回顾,3,受力如何？ 如何运动？,理论力学、振动理论等， 研究对象为刚体； 基本方程是平衡方程、运动方程等。,4,有缺陷怎么办？,研究含缺陷材料的强度 -断裂,6,二次大战期间，400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。,7,大型汽轮机 转子,8,轴 叶轮 疲劳断裂破坏,9,转子轴 疲劳开裂 疲劳断裂破坏,10,叶片击穿厂房,11,飞 机 整 机 结 构 强 度 实 验 机翼破坏实验,12,飞 机 整 机 结 构 强 度 实 验 机身破坏实验,13,上海 东方电视塔 高300m 球径45m,14,抗震模型试验 （破坏部位、破坏形式、抗震能力）,静强度失效、断裂失效和疲劳失效，是工程中最为关注的基本失效模式。,控制疲劳强度、断裂强度的是什么？,15,第一章 概述 introduction,1.1 什么是疲劳？,什么是应力：应力定义为“单位面积上所承受的附加内力”。内应力1”指组成单一构造的不同材质之间，因材质差异而导致变形方式的不同，继而产生的各种应力 。应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象,ASTM E206-72,在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为疲劳。,16,疲劳是在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程。,疲劳问题的特点与研究目的：,17,1. 只有在扰动应力作用下，疲劳才会发生。,扰动应力，是指随时间变化的应力。 也可更一般地称为扰动载荷， 载荷可以是力、应力、应变、位移等。,18,2. 破坏起源于高应力、高应变局部。,应力集中处，常常是疲劳破坏的起源。 要研究细节处的应力应变。,静载下的破坏，取决于结构整体； 疲劳破坏则由应力或应变较高的局部开始，形成损伤并逐渐累积，导致破坏发生。 可见，局部性是疲劳的明显特点。,因此，要注意细节设计，研究细节处的应力应变，尽可能减小应力集中。,19,3.疲劳损伤的结果是形成裂纹,有裂纹萌生-扩展-断裂三个阶段。 要研究疲劳裂纹萌生和扩展的机理及规律。,