疲劳和断裂第一讲.ppt

1疲劳与断裂FatigueFracture

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那么。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。性态规则回忆

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；根本方程是平衡方程、运动方程等。如何变形？破坏？材料力学、弹性力学、塑性力学等，研究对象为变形体；基本方程是平衡方程、物理方程、几何方程等。

4强度设计的一般方法：平衡方程变形几何条件应力应变关系内力应力初步设计设计目标强度条件满意？结束YESNO修改设计强度计算材料试验极限应力选取安全系数许用应力控制设计：强度是最主要的控制指标。研究对象是无缺陷变形体，研究目的是保证在最大载荷下有足够的强度。

5有缺陷怎么办？研究含缺陷材料的强度--断裂多次载荷作用下如何破坏？研究多次使用载荷作用下的破坏--疲劳缺陷从何而来？材料固有或使用中萌生,扩展--疲劳与断裂

6结构/构件强度的控制参量是应力。工作应力：?构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。(由力学分析计算得到)极限应力：?ys、?b材料可以承受的强度指标。延性材料：?ys；脆性材料：?b(通过材料力学性能的实验得到)???ys延性材料?b脆性材料强度判据：(作用?抗力)结构或构件的工作应力?材料的极限应力

7按静强度设计，满足??[?]，为什么还发生破坏？19世纪30-40年代，英国铁路车辆轮轴在轴肩处（应力仅为0.4?ys）多次发生破坏；1954年1月,英国慧星(Comet)号喷气客机坠入地中海（机身舱门拐角处开裂）；

81967年12月15日，美国西弗吉尼亚的PointPleasant桥倒塌，46人死亡；1980年3月27日，英国北海油田Kielland号钻井平台倾复；127人落水只救起89人；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。

9FailureandFracture1954年，美国发射北极星导弹，发射点火不久，就发生爆炸。

10FailureandFracture

11USSEssoManhattan,3/29/43JohnP.Gaines,11/43USSSchenectady,1/16/43VesselbrokeintwoofftheAleutians(10killed).FractureatentrancetoNYharbor.LibertytankersplitintwowhilemooredincalmwaterattheoutfittingdockatSwanIsland,OR.FailureandFracture

12大型汽轮机转子

13轴叶轮疲劳断裂破坏

14转子轴疲劳开裂疲劳断裂破坏

15叶片击穿厂房

16飞机整机结构强度实验机翼破坏实验

17飞机整机结构强度实验机身破坏实验

18上海东方电视塔高300m球径45m

19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根本失效模式。