疲勞斷裂精選33題

1、1、 填空題1、 控制材料或者結構斷裂的三個主要因素 裂紋尺寸和形狀 、 作用應力 、 材料的斷裂韌性 。2、 斷裂力學中，按裂紋受力情況，裂紋可以分為：張開型（I型）、滑開型（II型）和撕開型（III型） 。3、 金屬延性斷裂韌性測試方法：單試樣法和多試樣法。4、 測試材料延性斷裂中的單試樣法包括柔度法、載荷分離法、電位法。5、 在斷裂力學測試中，若應用多試樣測試方法，CT試樣或SEB試樣數量至少需要5個；若應用單試樣柔度法，國家測試標準推薦的最低試樣數為3個。6、 在國家標準中，把 三點彎（SEB）試樣 和 緊湊拉伸（CT）試樣 作為測定K1C的標準試樣。7、 由于研究的觀點和出發(fā)點不同，

2、斷裂力學分為微觀斷裂力學和宏觀斷裂力學。8、 疲勞的分類，按照表征參量可以分為應力疲勞和應變疲勞。9、 疲勞破壞過程按其發(fā)展過程可分為四個階段，包括裂紋成核階段、微觀裂紋擴展階段 、 宏觀裂紋擴展階段 和 斷裂階段 。10、 材料總的疲勞壽命N由兩部分組成，即裂紋形成壽命和裂紋擴展壽命。11、 可以表征材料斷裂韌性度量的力學量主要有、和。12、 常用的計算應力強度因子的方法有 積分變換法 、 有限元法 和普遍形式的復變函數法 。（任意寫出三種即可）13、 按照破壞循環(huán)次數的高低將疲勞分為三類：低周疲勞（102105）、高周疲勞（105107）、超高周疲勞（1071010）。14、 HRR理論是

3、Hutchinson、Rice和Rosengren應用 J積分等恒性 以及 材料的硬化規(guī)律 確定應力和應變的冪次。15、 在線彈性條件下，J積分的數值等于 裂紋尖端附近區(qū)域的應變能釋放率 。16、 鈍化線是描述 裂紋試樣在鈍化過程中J積分與伸張區(qū)寬度 的一條直線。17、 在等幅應變循環(huán)加載下，一組低周疲勞試樣經過試驗可獲得各試樣的試驗數據，為了獲得稱為 manson-coffin 的疲勞壽命預測模型，可采用的疲勞數據包括 疲勞硬化指數 、 疲勞強度系數 、 疲勞延性指數 。18、 現(xiàn)行若干相關金屬硬度試驗的規(guī)范中除了布氏硬度試驗規(guī)范，還包括了 洛氏硬度 、 維氏硬度 等硬度試驗規(guī)范。19、 G

4、riffith理論解釋了 理想彈性材料 材料實際斷裂強度遠低于其理論強度的現(xiàn)象。20、 介質腐蝕 與 循環(huán)應力 兩種損傷機理聯(lián)合產生的破壞稱為腐蝕疲勞破壞21、 傳統(tǒng)的疲勞設計總壽命法有三種具體方法，分別是應力疲勞分析法、應變疲勞分析法和隨機疲勞分析法。22、 滯后環(huán)反映了 循環(huán)載荷作用下，應力、應變 的連續(xù)變化情況。材料的循環(huán)性能即是由 循環(huán)應力應變曲線 和 滯后環(huán) 描述的。2、 簡答題1、簡敘金屬材料平面應變斷裂韌性測試的試驗結果處理及有效性判斷過程。答：1）確定臨界載荷PQ2）計算KIC的條件值KQ3）KQ的有效性判斷：KQ是否是平面應變斷裂韌性KIC，必須判斷。采取下面兩個判據：a)

5、，為載荷判據，避免試件尺寸不足導致b) ，為厚度判別若滿足上述兩個有效判據，則求得的KQ即為材料的平面應變斷裂韌度。否則，要加大試件尺寸重做試驗。2、簡述裂紋擴展的能量平衡理論？答：對完全脆性材料，應變能釋放率等于形成新表面所需要吸收的能量率。對于金屬等有一定塑性的材料，裂紋擴展中，裂尖附近發(fā)生塑性變形，裂紋擴展釋放出來的應變能，不僅用于形成新表面所吸收的表面能，更主要的是克服裂紋擴展所吸收的塑性變形能，即塑性功。對金屬材料，能量平衡理論這時需要更廣泛的概念。這時，抵抗裂紋擴展能力=表面能+塑性變形能，對金屬材料這是常數。3、簡述脆性材料斷裂的準則的物理含義以及其中各個量的意義，并結合線彈性斷

6、裂力學理論簡單討論K的適用范圍。答：物理含義：裂紋尖端應力強度因子達到第一臨界值時，裂紋將失穩(wěn)擴展。：應力強度因子，是由載荷及裂紋體的形狀和尺寸決定的量，表示裂紋尖端應力場強度的一個參量。：斷裂韌度，是材料具有的一種機械性能，表示材料抵抗斷裂的能力，由試驗測定。適用范圍：適用于純線彈性裂紋體，但對于小范圍屈服，修正后仍可用線彈性理論計算。4、什么叫應力疲勞？什么叫應變疲勞？兩者的裂紋擴展速率表達式是否相同？為什么？應力疲勞：低水平載荷的重復作用下到一定次數時，材料發(fā)生斷裂破壞。Smax<Sy， ，也稱高周疲勞。應變疲勞：重復載荷的應力大于材料的屈服應力，其循環(huán)的次數比較低時，材料發(fā)生斷裂

7、破壞。SmaxSy，也稱低周應變疲勞。兩者的裂紋擴展速率表達式不相同；在應力疲勞中，材料所受的載荷是小于屈服應力的，而在應變疲勞中，材料所受的載荷的峰值是大于屈服應力的。應力疲勞是局部塑形，而應變疲勞是大范圍產生塑性，因此他們的裂紋擴展速率表達式不相同。5、寫出三個現(xiàn)有的斷裂準則，并作簡要解釋。答：（1）COD斷裂準則：當裂紋尖端張開位移達到裂紋啟裂的臨界值時，裂紋啟裂，即：，裂紋起裂。 （2）K準則：按照斷裂力學方法得出的含裂紋構件的應力強度因子小于材料斷裂韌度時，裂紋不擴展，構件安全；即。 （3）J積分準則：當裂紋尖端的J積分達到臨界值時，裂紋開始擴展。即當: 時，裂紋啟裂。6、請簡述線彈

8、性斷裂力學中裂紋尖端應力場的特點？ 答：裂紋尖端應力場有如下三個特點：1）處，應力趨于無窮大，即在裂尖出現(xiàn)奇異點；2）應力強度因子在裂尖為有限量； 3）裂尖附近的應力分布是和的函數，與無限遠處應力和裂紋長無關。7.根據下圖，寫出疲勞交變應力的循環(huán)頻率F、應力幅s、平均應力s、加載應力比R的數值大小。答：F=0.2HZ，s=60MPa，s=30MPa，R=0.33。8、影響疲勞裂紋擴展的主要因素有那些？至少寫出三個影響因素。答案：（1）應力比R：隨著應力比比R的增加，增加；R 不僅影響，而且影響門檻值，一般隨著R的增加，門檻值減小。（2）過載峰：過載峰對隨后的低載下的裂紋擴展速率有明顯的延緩作用

9、（3）表面殘余應力：表面殘余拉應力的存在會加速裂紋擴展，殘余壓應力會抑制裂紋擴展（4）加載頻率：隨著加載頻率的降低，隨之增大。（5）溫度：溫度上升，擴展速率增大，反之則降低。除了以上幾種影響的因素之外，腐蝕環(huán)境、試件厚度、熱處理、加載方式等都對裂紋擴展速率有影響。三、計算題1. 中心具有穿透裂紋的厚板條（平面應變情況），遠端承受均勻拉伸作用，板的厚度，裂紋長度，板的材料為鋁合金，其斷裂韌度，計算此板條的臨界荷載。（有限寬板條受單向均勻拉應力作用時，穿透裂紋裂尖應力強度因子）解：在臨界狀態(tài)下所作用的應力即為構件的臨界載荷，由公式得：對于臨界狀態(tài)，即,有于是得也就是說，當板的拉伸應力達到99.7MPa時，裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴展。2. 某種合金鋼，在不同回火溫度下，測得力學性能如下：375°C回火，600°C回火，設應力強度因子為，且工作應力。試求兩種回火溫度下構件的容限裂紋尺寸。解：由，故對應的裂紋尺寸為時，有所以 ，故對375°C回火，對600°C回火，3、用標準三點灣曲試件測定30GrMoSiNi2A合