疲勞與斷裂緒論

材料的疲勞與斷裂

主講：王泓材料科學(xué)與工程學(xué)院西北工業(yè)大學(xué)學(xué)位研究生課程（04605）

緒論1、主要研究內(nèi)容：

研究各種實(shí)際材料（非理想材料、非構(gòu)件）在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下（非靜加載）發(fā)生失效（斷：斷開、裂：裂紋）的微觀過程和宏觀規(guī)律。a．在材料的各種失效形式中，疲勞失效的后果是最為嚴(yán)重的，對于航空業(yè)尤為如此。

（服役應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度，卻產(chǎn)生了突然的斷裂，而斷裂前卻無明顯的征兆。－－低應(yīng)力脆斷）（較之與靜加載和一次性過載會產(chǎn)生變形、腐蝕會產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物、磨損會產(chǎn)生痕跡和阻力等）2．研究意義（重要性）：b．在材料的各種失效形式中，疲勞失效的現(xiàn)象是最為普遍的。（全球每年使用失效的工程材料90％以上與疲勞相關(guān)，70％以上的失效是由疲勞載荷直接造成）c．材料疲勞壽命的不確定性和復(fù)雜性。（2～3個(gè)數(shù)量級的分散性！?。。?．學(xué)科發(fā)展歷史回顧1840’s晶化理論：1860W?hle提出應(yīng)力－壽命曲線（S-N曲線，W?hler曲線），耐久極限（疲勞極限）1910Basquin提出描述S-N曲線的公式（Basquin公式）1954Coffin和Manson提出應(yīng)變－壽命曲線（－N曲線）和描述公式（Coffin－Manson公式）1961Paris提出用應(yīng)力強(qiáng)度因子幅描述疲勞裂紋擴(kuò)展4．學(xué)科特點(diǎn)：是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的科學(xué)。來源于實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)踐。彗星的設(shè)計(jì)者們曾相信:

“機(jī)艙在兩倍的服役壓力下進(jìn)行試驗(yàn)不出問題，則在服役中是安全的?！?/p>

英國德哈維蘭飛機(jī)設(shè)計(jì)公司彗星號客機(jī)事件：空中爆炸解體：1953年5月2日印度加爾哥達(dá)1954年1月10日羅馬1954年4月8日羅馬沉重的代價(jià)（美英民用航空業(yè)近半個(gè)世紀(jì)的興衰）證明這種見解是錯(cuò)誤的。

5．學(xué)習(xí)本門課程前應(yīng)具備的基礎(chǔ)專業(yè)知識“材料科學(xué)基礎(chǔ)（金屬學(xué)）”“材料力學(xué)”“材料的力學(xué)性能”“斷裂力學(xué)”

6．學(xué)習(xí)的思路和方法由簡單到復(fù)雜，由理想狀態(tài)到實(shí)際存在。（載荷：由靜載到動載,由單次加載到往復(fù)加載；材料：由理想材料到實(shí)際材料—含缺陷材料；試樣：由光滑試樣到缺口試樣再到含裂紋試樣）當(dāng)然，對前期必備的一些基礎(chǔ)知識要進(jìn)行簡單介紹或復(fù)