09年《機電設備評估》第八章沖刺講義(4)

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疲勞壽命理論主要用于估算疲勞壽命和疲勞損傷。
    1、疲勞斷裂及其過程。計算帶缺陷零件的剩余自然壽命一般采用斷裂力學理論,通過建立裂紋擴展速率與斷裂力學參量之間的關系來進行計算。斷裂力學理論認為,零件的缺陷在循環(huán)載荷作用下會逐步擴大,當缺陷擴大到臨界尺寸后將發(fā)生斷裂破壞。這個過程被稱為疲勞斷裂過程。
    疲勞斷裂過程大致可分為四個階段,即成核、微觀裂紋擴展、宏觀裂紋擴展及斷裂。 2、帕利斯定理及損傷零件疲勞壽命的估算。損傷零件疲勞壽命的估算主要應用帕利斯(Paris)定理。
    帕利斯(Paris)定理主要內容是:對裂紋擴展規(guī)律的研究,斷裂力學從研究裂紋尖端附近的應力場和應變場出發(fā),導出裂紋體在受載條件下裂紋尖端附近應力場和應變場的特征量來進行。這個特征量用應力強度因子K表示。K值的變化幅度也是控制裂紋擴展速度da/dN的主要參量。在考慮材料性能參量對裂紋擴展速度的影響后,帕利斯提出了以下裂紋擴展速度的半經(jīng)驗公式: da/dN=A(ΔK)n
    兩邊進行積分求得損傷零件疲勞壽命為:公式(8-13)教材476頁。
    3、影響裂紋擴展的因素。應力強度因子幅度 K是影響裂紋擴展的主要參數(shù)。除此之外,還有很多因素對裂紋的疲勞擴展有影響,如應力循環(huán)特征、加載頻率、溫度等。應力循環(huán)特征對裂紋擴展速度影響較大;加載頻率的影響,一般在 K值較低時,加載頻率對裂紋的疲勞擴展速度影響很小。但當 值較高時,加載頻率影響增大。裂紋擴展速度與加載頻率成反比關系,加載頻率降低,裂紋擴展速度增大;溫度的影響,對深埋裂紋,當溫度低于蠕變溫度時,溫度對裂紋擴展速度無明顯影響;但對表面裂紋,高溫對裂紋擴展速度影響較大,溫度越高裂紋擴展速度越快。