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喷丸研究所需的理论基础及基本研究思路 

2020-04-21 16:10:04

喷丸研究所需的理论基础及基本研究思路

疲劳裂纹扩展理论;

1Pairs公式以及疲劳裂纹扩展寿命预测公式;

1Paris公式,1960年前后,Pairs最xian发现应力强度因子在疲劳裂纹扩展中起到关键性作用,并将结果发表在其论文中。

1963年,PairsErdoga通过大量实验证明了疲劳裂纹扩展率da/dN和应力强度因子幅度K存在一定的函数关系。K是由交变应力最da值σmax和最小值σmin所计算的应力强度因子之差,即K=Kmax-Kmin。记录在交变载荷作用下每隔一定时刻的裂纹长度1及其对应的循环次数N1,将各瞬时的 1及(K)画在双对数坐标纸上,K通常在一定范围内都能画成一条直线,从而得到经验关系式:

=CKm

这便是有名的Paris公式,或称为疲劳裂纹扩展方程式,它是研究疲劳裂纹扩散的最基本和最重要的公式。式中。Cm是描述材料裂纹扩展性能的基本参数,通常由实验确定。

2)疲劳裂纹扩展寿命预测;寿命的定义是原始裂纹长度0扩展到临界裂纹长度f的循环数,在计算时,临界长度f的确定非常重要。根据线弹性断裂判据有

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式中,σmax---最da循环应力;

Kc---材料的断裂韧性;

f---是裂纹几何和载荷的函数,可由应力强度因子手册查得,对于无限大中心裂纹板,f=1.12

上前计算疲劳寿命最为有效的计算手段是有限元算法,通过有限元方法计算得出应力强度因子幅度后,代入Paris公式通过积分可以估计疲劳寿命,即:

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这里的Nf是疲劳载荷循环次数,使裂纹从初始裂纹0扩展到f

疲劳裂纹扩展的一般规律及影响因素;

1、疲劳裂纹扩展的一般规律

1、疲劳裂纹扩展的一般规律

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在双对数从标系纸上画出如图2.1所示的da/dN-k曲线,这条可用S型曲线来描述,而且这种S型曲线通常被划分为三个区域;

I区通常称为近门槛值区,存在k的某一个下限值Kth,通常称之为疲劳裂纹扩展应力强度因子门槛值,临近Kth时,da/dN急据减小并趋于零值,当k小于Kth时裂纹不扩展,当k大于Kth时裂纹开始缓慢扩展。Kth受循环应力特征R的影响很大,保持R不变通过试验可以测得Kth。经过多年的发展,学者们以经推导出很多经验公式,研究者可以根据实际情况参考。

II区通常称为稳定扩展区,也是裂纹扩展的主要部分。

III区通常称为快速扩展区,它存在一个上限值KIc,这个通常称之为疲劳断裂韧度。在这一区域中,da/dN急速增加,裂纹扩展快,寿命段,一般用铅垂渐近线表示。此阶段裂纹扩展极快,在整个疲劳寿命中占的权重很小,可忽略不计。

 


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