IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)斷裂力學(xué)(工師1)課件

1、動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)楊建國(guó)( IWE-T/3.3)2009.03河雞鞍催語(yǔ)刀貧億雨感呈憐飽腐膏州仰昆曉身扒線(xiàn)烯例胎濺棄田朝包蛀戀I(mǎi)WE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)1第1頁(yè)，共63頁(yè)。斷 裂 力 學(xué) ( IWE-3.6)已菇似胞今燒蕩惟徹底厭斷幢葫請(qǐng)贈(zèng)隱仗措謄博韭員疏朗單彰瞥炬沸撣吭IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)2第2頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 自從焊接結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用以來(lái)，發(fā)現(xiàn)以承受動(dòng)載為主的焊接結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到其設(shè)計(jì)壽命

2、時(shí)就出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，通常發(fā)生脆性斷裂和疲勞斷裂兩大類(lèi)破壞事故。 脆性斷裂事故的焊接結(jié)構(gòu)數(shù)量與安全工作的焊接結(jié)構(gòu)數(shù)量相比雖然是很少。但是，由于這種事故具有突發(fā)性，不易預(yù)防的特點(diǎn)，其后果往往是十分嚴(yán)重的，甚至是災(zāi)難性的，所以引起人們高度重視。IWE-T/3.3-1/29蔗坍航諄葡逆檢氣孟漠蜀靶羚茨瘸摹填藍(lán)糜墨嘛盟異誘豆拜歐螢順誦崗寺IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)3第3頁(yè)，共63頁(yè)。1 概述例子：第二次世界大戰(zhàn)前夕，在比利時(shí)的阿爾貝特(Albert)運(yùn)河上建造了約50 座全焊接拱形空腹式桁架鋼橋。材料為比利時(shí)9t42 轉(zhuǎn)爐鋼

3、。(1)其中跨度為48.78m 的長(zhǎng)里華大橋在-14時(shí)脆斷。(2)1938 年3月，比利時(shí)哈瑟爾特全焊拱形空腹式鋼橋在交付使用1 年后，當(dāng)一輛電車(chē)和幾個(gè)行人通過(guò)時(shí)，突然斷裂為三段，墜人阿爾貝特運(yùn)河。該橋跨度74.5m，該橋第一條裂縫由下弦開(kāi)始并發(fā)生巨響，6min 后垮塌,當(dāng)時(shí)橋上荷載很小,氣溫較低,為-20。IWE-T/3.3-1/29有窟許氧燈泥贖鈞鵲簾錦丑紛舟總窯種匣髓膚桿援粒毒悉芥暮育酪露掖醞IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)4第4頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述(3)跨度60.98m 的亥倫脫爾一奧蘭(Herenthal

4、s-Olen)大橋在1940 年1 月19 日破壞，當(dāng)時(shí)的氣溫為-14，其中有一條裂縫長(zhǎng)達(dá)2.1m，寬為25mm，但此橋未坍落，且在開(kāi)裂后5h，當(dāng)一列火車(chē)通過(guò)時(shí)此橋竟平安無(wú)事。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1938 年至1950 年在比利時(shí)共有14 座大橋斷裂，其中有6 座橋梁屬負(fù)溫下冷脆斷裂，大部分在下弦與橋墩支座的連接處斷裂且應(yīng)力處于極限狀態(tài)。歸結(jié)大橋斷裂的原因主要有四點(diǎn)：應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、低溫和沖擊韌性值k 太小。 IWE-T/3.3-1/29盤(pán)泰專(zhuān)獲閉煮柞漣擂漾極賠遂影賤炳攀驅(qū)績(jī)尖撾塌肌咨臣諧菌妒眨萊斧篇IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(

5、工師-1)5第5頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述國(guó)內(nèi)典型例子 1995年1月8日發(fā)生在黑龍江省某地的糖廠(chǎng)，該糖廠(chǎng)一臺(tái)使用了20年的直徑為24m、高16m的圓筒形糖蜜貯罐在凌晨五點(diǎn)左右突然開(kāi)裂，導(dǎo)致4000噸糖蜜傾瀉而出，造成人員和巨大經(jīng)濟(jì)損失。事故原因?yàn)榈蛻?yīng)力脆斷。IWE-T/3.3-1/29檸接絞銥疆鳳雷窟腥病叼韶話(huà)不尸冪肇亮仕崔料葉慰奧社筷蒼謅界翰恐實(shí)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)6第6頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 IWE-T/3.3-1/29布局 焊縫捎灶丹卓記棲著宣碘慎彎悄乳鎊各候衍欠萊綱亭冪至索占貶真螟昭該報(bào)的IWE動(dòng)

6、載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)7第7頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 IWE-T/3.3-1/29點(diǎn)下炎批盲奪國(guó)闌暢昨幼詐遞貨醉青冤墓趴陳桐隔齊她戴葫扯惱毋覆卉舟IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)8第8頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 IWE-T/3.3-1/29孿襲廬烷蹤峨睛牧志惜擒青蛆蔑傣搏底困罷披廢賬層蜂否裹陽(yáng)憋垣判甚獅IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)9第9頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述在工程

7、上，按照斷裂前塑性變形大小，將斷裂分為延性斷裂（亦稱(chēng)為塑性斷裂和韌性斷裂）和脆性斷裂兩種。延性斷裂在斷裂前有較大的塑性變形；脆性斷裂前沒(méi)有或只有少量塑性變形，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)展（裂紋擴(kuò)展速率高達(dá)15002000m/s）。同一材料在不同條件下也會(huì)出現(xiàn)不同斷裂形式，例如低碳鋼通常認(rèn)為是塑性很高，被廣泛應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)中。但是在一定條件下，低碳鋼構(gòu)件也會(huì)發(fā)生脆性斷裂。IWE-T/3.3-1/29痞贖傷腳晤螢誰(shuí)若完使拴悍咆遏埃技羊譽(yù)睬叉娘涪謗甸眠悟蠱勞腥攻凰跨IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)10第10頁(yè)，共63頁(yè)。 1

8、概述 脆性斷裂根本之原因是材料局部處塑性變形能不足所致。大量脆斷事故研究表明，造成焊接脆斷的原因是多方面的：主要是材料選用不當(dāng)，設(shè)計(jì)不合理和制造工藝及檢驗(yàn)技術(shù)不完善等。IWE-T/3.3-1/29餒侯很牙眺宛臃官僚苛核鄙慮奮盯摟濾鈉司尿焉毒收欽遁弱玻氓騎攫臉奪IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)11第11頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 脆性斷裂的特點(diǎn)為： (1) 脆斷一般都在應(yīng)力不高于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力和沒(méi)有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生。 (2)脆斷往往從應(yīng)力集中處開(kāi)始，即構(gòu)件內(nèi)存在缺陷，尤其焊接裂縫等。 (3) 脆斷往往發(fā)生在低溫下

9、，厚截面構(gòu)件和高應(yīng)變速度（即動(dòng)載作用下）的情況下。(4) 塑性材料也發(fā)生脆性斷裂。脆性斷裂根本之原因是材料局部處塑性變形能不足所致。大量脆斷事故研究表明，造成焊接脆斷的原因是多方面的：主要是材料選用不當(dāng)，設(shè)計(jì)不合理和制造工藝及檢驗(yàn)技術(shù)不完善等。 IWE-T/3.3-1/29孜蔽覽蔓著孫菊奢以噶否巒站嘔瑤責(zé)誕鋁掀額嘯僧紐汰鈕賒懶董艙農(nóng)媳疊IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)12第12頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述影響金屬脆性斷裂的因素： 同一種材料在不同受力條件下，可以顯示出不同破壞形式。研究表明，其最重要的影響因素是溫度，其次為

10、應(yīng)力狀態(tài)、加載速度。 這就是說(shuō)在一定的溫度、應(yīng)力狀態(tài)和加載速度下，材料如果是塑性破壞，而在另外條件下，材料可呈脆性破壞。 此外晶粒度及其顯微組織對(duì)材料破壞傾向也有很大影響。 IWE-T/3.3-1/29滅說(shuō)唇彝顆女?huà)D蒸喬完靖嶺捉壞學(xué)臂贊赦拘狽釩孩校棗蛇媚呂煞栗龜拜煽IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)13第13頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述（1）溫度的影響 溫度對(duì)材料的破壞方式影響最大，降低溫度就可以使破壞方式由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。這是因?yàn)殡S溫度的降低，發(fā)生解理斷裂的危險(xiǎn)性增大，材料將出現(xiàn)塑性到脆性斷裂的轉(zhuǎn)變。 塑性到脆性斷

11、裂的轉(zhuǎn)變溫度稱(chēng)為材料轉(zhuǎn)變溫度，此溫度越高，材料的脆斷可能性增加。 IWE-T/3.3-1/29訣剛識(shí)末課淺灼做澇遣妻蹲扒惶焊岡批屬新財(cái)?shù)亲鐾懞s咎彩毋洼毆咋循IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)14第14頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述由于解理斷裂通常發(fā)生在體心立方和密集六方點(diǎn)陣的金屬和合金中，只在特殊情況下，如應(yīng)力腐蝕條件下，才在面心立方點(diǎn)陣的金屬中發(fā)生，因此面心立方點(diǎn)陣的金屬（如奧氏不銹鋼），可以在很低溫度下工作而不發(fā)生脆性斷裂。 第四章 脆斷-4/45犀殊臣胳逞碳染向虐沸蹦勒擊拾積懈鵑秀梳茬皺溢骯肄甸蘭嘉鈣太啦嗓弄IWE動(dòng)載

12、焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)15第15頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 （2）應(yīng)力狀態(tài)的影響 物體在受外載時(shí)，在不同的截面上產(chǎn)生不同的正應(yīng)力和剪切應(yīng)力，其中必有一個(gè)最大正應(yīng)力max和最大切應(yīng)力max。 max和max及其比值 與加載方式有關(guān)。 稱(chēng)為應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)，與加載方式和構(gòu)件形狀有關(guān)。的應(yīng)力狀態(tài)有利塑性變形切應(yīng)力的韌性斷裂，而則有利正應(yīng)力的脆性斷裂。IWE-T/3.3-1/29亥剩惟頂貿(mào)悲蝕炎犢泣予茅耕動(dòng)許簍球題味割悼醉控燦宣躥鳥(niǎo)盒譜鴦?wù)逫WE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂

13、力學(xué)(工師-1)16第16頁(yè)，共63頁(yè)。1 概述力學(xué)狀態(tài)圖 第四章 脆斷-5/45正斷抗力剪切屈服剪切抗力頌擇茅格瓷漚霓牛炳毖且蒸魄籽后帶擱燦艦頂圃膚掙應(yīng)破弟阿陌扭嘩侈塹IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)17第17頁(yè)，共63頁(yè)。1 概述單軸拉伸時(shí)， =1/2第四章 脆斷-5/45鑼渴惋原矣念煎熙熊亂勒吧滯瘍鍺凜和妖礬牙屯毖倪皖餐膘蛙瑚豎鹿爪煩IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)18第18頁(yè)，共63頁(yè)。1 概述在實(shí)際結(jié)構(gòu)中三軸應(yīng)力可能由三軸載荷產(chǎn)生，但

14、更多的情況下是由于結(jié)構(gòu)幾何不連續(xù)性引起的。在三軸拉伸時(shí)，最大應(yīng)力就超出單軸拉伸時(shí)的屈服應(yīng)力，形成很高的局部應(yīng)力而材料尚未發(fā)生屈服，結(jié)果降低了材料塑性，使該處材料變脆。這說(shuō)明了為什么脆斷事故一般都起源于具有嚴(yán)重應(yīng)力集中效應(yīng)的缺口處，而在試驗(yàn)中也只有引入這樣的缺口才能產(chǎn)生脆性行為。第四章 脆斷-5/45大騎雨踢協(xié)囂判越蹋賢邵攢輻嫉酥潔伙儡出棧溫百芽堪北披哄畔著生孿椎IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)19第19頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述（3）加載速度的影響 研究表明提高加載速度能促使材料脆性破壞，其作用相當(dāng)于降低溫度。 還應(yīng)指出

15、，在同樣加載速度下，結(jié)構(gòu)中有缺口時(shí)，應(yīng)變速率可呈現(xiàn)加倍的不利的影響，因?yàn)榇藭r(shí)應(yīng)力集中大大降低了材料的局部塑性。 IWE-T/3.3-1/29忘頃漠續(xù)村言憲粟咱抉恬其瘸擋咳迎淳等骯邊蛋年扳枉擁涌擅煮狂督敗裴IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)20第20頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述（4）材料狀態(tài)影響： 1）板厚度的影響: 首先厚板在缺口處容易形成三向應(yīng)力的平面應(yīng)變狀態(tài)，另外板厚軋制次數(shù)少，組織疏松，內(nèi)外性能不均： 2）晶粒影響: 晶粒度對(duì)脆性轉(zhuǎn)變溫度有很大影響，晶粒越細(xì)，其轉(zhuǎn)變溫度降低； 3）化學(xué)成分影響: 鋼中C、N、O、H、S

16、、P增加鋼中的脆性。 IWE-T/3.3-1/29雁撂暮禽氫淘誡索碌急耪面靖悲充恃深站漢蕾確旺汕刨豆殃濟(jì)痘搞錘核乞IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)21第21頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 疲勞斷裂 疲勞斷裂是金屬結(jié)構(gòu)在動(dòng)載作用下失效的一種主要形式，統(tǒng)計(jì)資料表明，由于疲勞而失效的金屬結(jié)構(gòu)，約占失效結(jié)構(gòu)的90%，這種結(jié)構(gòu)的斷裂形式與脆性斷裂形式不一樣。 疲勞斷裂與脆性斷裂相比較： 相同點(diǎn)： 二者斷裂時(shí)形變都很小，并都在動(dòng)載作用下斷裂， IWE-T/3.3-1/29貝砸夷蝕銹蘋(píng)延躇蛻纂域泛瘦叢動(dòng)頸蓑允謾完擒舟畜鑼勸蓬落裝拜業(yè)猾鞭I

17、WE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)22第22頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 第四章 脆斷-8/45稼存取耍妖鄭漸者鎳最拖圓劊敖艇矚貯搶席掄酞希蠶淹馳鉗雖馬索娩茁艱IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)23第23頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 不同點(diǎn)：（1）載荷：疲勞斷裂需要多次加載，而脆斷一般不需要多次加載；（2）時(shí)間：脆斷是瞬時(shí)完成的，而疲勞裂縫的擴(kuò)展則是緩慢的，有時(shí)需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的時(shí)間。（3）溫度：對(duì)脆斷來(lái)說(shuō)，溫度的影響是極其重要的，隨著溫度的降低，脆斷的危險(xiǎn)性迅

18、速增加。但疲勞強(qiáng)度卻不是這樣。（4）斷口：疲勞斷裂和脆性斷裂相比較還有不同的斷口特征等。 IWE-T/3.3-1/29汞人噪寵研卯丟為痹奈蝸憤瓜鍋兩逾奔眾泣劑修廊艙閱頸袖卷伶助蓋瓢揭IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)24第24頁(yè)，共63頁(yè)。 1 概述 眾多焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂事故中，可以清楚的看到焊接接頭的重要影響，疲勞破壞一般都是從應(yīng)力集中處開(kāi)始，而焊接結(jié)構(gòu)的疲勞裂縫又往往從焊接接頭的應(yīng)力集中處產(chǎn)生。 高周疲勞：應(yīng)力低（遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度）、頻率高； 低周疲勞：應(yīng)力高（接近屈服強(qiáng)度）、頻率低。 IWE-T/3.3-1/29僥

19、軀賒鈴舜垢又瑪啡政梢廳漁榴敵耐強(qiáng)荷何闡天倒洛皇法癟伐邦受臭肛遣IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)25第25頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用一、斷裂力學(xué)經(jīng)典力學(xué)：常規(guī)的強(qiáng)度計(jì)算方法是以材料為基礎(chǔ)，把材料抽象為均勻、連續(xù)和各向同性的，未考慮材料的內(nèi)部缺陷，用s、b和安全系數(shù)n反映結(jié)構(gòu)安全可靠性，它與破壞過(guò)程均無(wú)直接聯(lián)系。斷裂力學(xué)：為了探索缺陷對(duì)材料強(qiáng)度的影響，研究材料抗斷裂性能指標(biāo)，建立破壞條件，提出具有缺陷構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算方法，研究含有缺陷宏觀裂紋構(gòu)件的安全性，而建立起斷裂力學(xué)。IWE-T/3.3-1/29涕手唬擬

20、軍伙克茂慢圣冪揮凰屋臘同跟沏層彈瓶貿(mào)緯來(lái)調(diào)婪沼苔盧火候懷IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)26第26頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（一）斷裂力學(xué)研究任務(wù) 通過(guò)研究裂紋尖端局部區(qū)域的應(yīng)力和變形情況，掌握裂紋在外載荷作用下擴(kuò)展規(guī)律，了解帶裂紋構(gòu)件的承載能力，從而提出抗斷設(shè)計(jì)的方法，保證構(gòu)件的安全工作。 研究表明，實(shí)際結(jié)構(gòu)的破壞，不取決于平均應(yīng)力，而取決于缺陷鄰近的局部應(yīng)力和應(yīng)力集中程度，使結(jié)構(gòu)在低應(yīng)力下，由宏觀裂紋源的擴(kuò)展而引起破壞。IWE-T/3.3-2/29汝打彈紐汞施抽柔球聘帽降訓(xùn)邵熙限簡(jiǎn)謝隸鉤設(shè)麓堵沙揭嗅

21、遷筆留擯嚙渙IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)27第27頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用 裂紋的擴(kuò)展可分為穩(wěn)定擴(kuò)展（又稱(chēng)亞臨界擴(kuò)展）和失穩(wěn)擴(kuò)展（不穩(wěn)定擴(kuò)展）： 裂紋的穩(wěn)定擴(kuò)展：是裂紋在不斷接受外界能量情況才會(huì)擴(kuò)展。疲勞裂紋擴(kuò)展屬于此類(lèi)擴(kuò)展。 裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展：是指裂紋在不需要外界繼續(xù)提供能量情況下裂紋就擴(kuò)展，低應(yīng)力脆斷時(shí)裂紋擴(kuò)展屬于此種。IWE-T/3.3-2/29盡味擲褂贍儒態(tài)參撲悍倡卜衙言熬隋顱爺僑耿換駁陸涂言晶喪悍沼摳尼啪IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)

22、-斷裂力學(xué)(工師-1)28第28頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用不穩(wěn)定擴(kuò)展的主要原因：（1) 裂紋很尖銳，造成高度的應(yīng)力集中；（2) 裂紋很深，裂紋尖端區(qū)域造成充分的三向應(yīng)力狀態(tài)；（3）裂紋的擴(kuò)展會(huì)釋放出大量的彈性應(yīng)變能，這是失穩(wěn)擴(kuò)展的基本能源；（4）在一定應(yīng)力水平下，裂紋尺寸在一定大小以上，由于放出能量造成裂紋擴(kuò)展，這尺寸稱(chēng)為裂紋擴(kuò)展的臨界尺寸。小于臨界尺寸裂紋稱(chēng)亞臨界裂紋，不會(huì)自行擴(kuò)展。IWE-T/3.3-2/29唆鶴忽援腹蛛拆我尚屯舟成億弗避餒午咆悲饞紗雅懲琺誤筑芝晶巷踢損簇IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-

23、1)29第29頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（二） 斷裂力學(xué)研究對(duì)象1、 線(xiàn)彈性斷裂力學(xué) 將材料當(dāng)作理想線(xiàn)彈性體來(lái)研究斷裂機(jī)理，即含有裂紋材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和裂紋擴(kuò)展規(guī)律。用于裂紋尖端產(chǎn)生小范圍屈服的研究，在工程實(shí)踐中應(yīng)用于超高強(qiáng)度鋼、厚截面中強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)，塑性變形小和對(duì)中低強(qiáng)度鋼的結(jié)構(gòu)。2、非線(xiàn)性斷裂力學(xué) 用有關(guān)彈塑性線(xiàn)性理論，來(lái)分析裂紋尖端存在塑性變形區(qū)及其斷裂破壞機(jī)理，用于中、低強(qiáng)度具有較大韌性的材料。IWE-T/3.3-2/29吐本疾夢(mèng)馬宴吳狡拉化恃攝克洗僚鴿徹涉餾巫課女綱華木怪汽遠(yuǎn)湯則亢寶IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)

24、-斷裂力學(xué)(工師-1)30第30頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用 斷裂力學(xué)的任務(wù)： 宏觀裂紋源在什么條件下會(huì)導(dǎo)致失穩(wěn)擴(kuò)展以致斷裂； 建立裂紋尺寸和破壞應(yīng)力之間的關(guān)系。 它對(duì)焊接結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)、合理選材、改進(jìn)材質(zhì)和施工工藝以及制定科學(xué)的概念標(biāo)準(zhǔn)等都有重要意義。IWE-T/3.3-2/29扦市操鐘俱偽滋秒奪態(tài)遁宮角藹矚翻鐐瘧針濱鋸否告茍熏蹄器扎性遁邱峭IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)31第31頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29二 裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子 1、應(yīng)力強(qiáng)度因子: 線(xiàn)彈性斷

25、裂力學(xué)認(rèn)為，材料脆性斷裂前基本上是彈性變形，其中應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是線(xiàn)性關(guān)系，在這樣條件下，就可用材料力學(xué)來(lái)分析裂紋擴(kuò)展的規(guī)律。用彈性力學(xué)理論分析圖1所示，在裂紋尖端附近任一點(diǎn)P各應(yīng)力分量為：r跑托戰(zhàn)頤伸嗡聊再蛾猴誹埔瀑九膳枷村甲版揮毫茬短納燒渺孺戶(hù)泊綻仗凸IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)32第32頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29 從上面式中看出，各應(yīng)力分量均有一個(gè)共同的因子，它表示裂紋在名義應(yīng)力作用下處于彈性平衡狀態(tài)，裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱。它的大小就確定裂紋尖端附近各點(diǎn)應(yīng)力大小。其

26、應(yīng)力不僅與名義應(yīng)力有關(guān)，而且與裂紋大小有關(guān)。因此，K1表示尖端附近應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)弱的因子，簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)力強(qiáng)度因子： Y裂紋形狀因子，是一個(gè)無(wú)量綱的系數(shù)，2a裂紋長(zhǎng)度。煤戒部熱娩起李驚躇圍匝幽糧碾喧慶褥呼店窘枝剪妒史揚(yáng)埂剔軍葵紅徐扔IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)33第33頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29 裂紋擴(kuò)展方式：（1）張開(kāi)型：在垂直裂紋面的拉應(yīng)力作用下，使裂紋張開(kāi)而擴(kuò)展。（最危險(xiǎn)，著重研究）（2）滑移型：在平行于裂紋表面且垂直于裂紋前緣剪應(yīng)力作用下，使裂紋滑動(dòng)而擴(kuò)展。（3）撕裂型：在平行

27、于裂紋表面且平行于裂紋前緣剪應(yīng)力作用下，使裂紋撕開(kāi)而擴(kuò)展。2、裂紋擴(kuò)展形式 裂紋類(lèi)型：穿透裂紋、表面裂紋和內(nèi)部裂紋三種。撮官莆捉撲答浮浮腔貯特鋤祿陌鬧漠靈吻甫肆吟涼判蚊喂稈艷幸屎痘阻玄IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)34第34頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29 張開(kāi)型是最常見(jiàn)又最危險(xiǎn)，裂紋容易擴(kuò)展，因此通常研究這種類(lèi)型低應(yīng)力脆斷問(wèn)題 拯郎軌嫌融措訛歷漠欄君繭址往云莖詞賈沉碟鑼遠(yuǎn)濘撅頁(yè)物空甥售隆柴紗IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-

28、斷裂力學(xué)(工師-1)35第35頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/293 平面應(yīng)力和平面應(yīng)變 （1）平面應(yīng)力狀態(tài): 任何彈性物體在受力產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變都是三向空間問(wèn)題，但在工程實(shí)際中有時(shí)往往可以簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，如當(dāng)z=0,則就處于 x、y 平面應(yīng)力狀態(tài).應(yīng)力： 應(yīng)變：由上式可見(jiàn)平面應(yīng)力狀態(tài)時(shí)是三向應(yīng)變問(wèn)題。 功雖硼野疤相缽郭陰熾捎收辛醞蠅淤便姿睫饑節(jié)軒嘻淤疽當(dāng)削傾垃圓張霍IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)36第36頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29 （2）

29、平面應(yīng)變狀態(tài) 如果在Z方向把受力物體加以固定，不能收縮，即x=0，這時(shí)就相當(dāng)于在Z方向加一個(gè)應(yīng)力z，此時(shí)彈性?xún)?nèi)應(yīng)力應(yīng)變稱(chēng)為平面應(yīng)變狀態(tài)。應(yīng)力： 應(yīng)變： 票擅抽塹鉛勁啼橡兩戳奏鞋椿車(chē)同躇檻矩揭餒征卿胖鄒澗蛙基擇拘閨伺綠IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)37第37頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29 平面應(yīng)力與平面應(yīng)變相同處: 只要求出x,y,xy就可知z 平面應(yīng)力與平面應(yīng)變不同處: 平面應(yīng)力狀態(tài)z=0, 相當(dāng)構(gòu)件厚度很?。?平面應(yīng)變狀態(tài)z=(x+y),z=0，相當(dāng)于構(gòu)件厚度很大。 由此可得

30、出板厚關(guān)系到斷裂形式，隨厚度的增加，其塑性變形減少，向平面應(yīng)變狀態(tài)發(fā)展，容易引起三向應(yīng)力的斷裂。灼屜講鑷舷困椽竊慌亦渴誓把詭諱栽鐮同頁(yè)蔣祁央蓬透這眉碾蒼慰物肘騷IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)38第38頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29 4、應(yīng)力強(qiáng)度因子及其斷裂判據(jù) K是與應(yīng)力大小正比，是反映了裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度的力學(xué)參數(shù)。當(dāng)有裂紋的構(gòu)件在外力作用逐漸增大，裂紋逐漸擴(kuò)展時(shí)，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子K也隨之逐漸增加，當(dāng)K達(dá)到臨界值，構(gòu)件中的裂紋將產(chǎn)生突然的失穩(wěn)擴(kuò)張，這個(gè)應(yīng)力強(qiáng)度因子K的臨界

31、值，稱(chēng)為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，它就是材料的斷裂韌性。用Kc表示。它反映了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，即抵抗脆性斷裂的能力，所以平面應(yīng)變條件下的脆性斷裂判據(jù)為KKc球叁舅霜蹭粗球殉淆迂港鞭渤居佬否逢高告游捌閨誦掙彌顫嘯邀腰氈鈔蘇IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)39第39頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29 Kc稱(chēng)為材料的斷裂韌性，由實(shí)驗(yàn)得出，表示材料抗裂能力的力學(xué)性能指標(biāo)。 Kc與試件的幾何形狀（板厚）、受力情況、試驗(yàn)環(huán)境（溫度）等因素有關(guān)。張開(kāi)型裂紋在平面應(yīng)力狀態(tài)下，最容易產(chǎn)生失穩(wěn)擴(kuò)展，通常Kc

32、都是在厚板下用張開(kāi)型裂紋下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，求得平面應(yīng)變下平面應(yīng)變斷裂韌性Kc墓款時(shí)抓城祁糠衷固拆煉伯輾訊香框提喝憚菇恰移壟秦酌哲籌唇阜尤借號(hào)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)40第40頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/295、線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)在小塑性區(qū)的應(yīng)用 線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)只適用于線(xiàn)彈性體，而實(shí)際上金屬材料在裂紋尖端區(qū)總有少量塑性變形，線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)原則上不再適用，但當(dāng)裂紋尖端塑性區(qū)遠(yuǎn)較裂紋尺寸?。ǚQ(chēng)為小范圍屈服）情況下，仍可按線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)的近似地估計(jì)出真實(shí)性能，而被推廣使用。 般粹衷連哥菏巨述

33、史骨鄉(xiāng)昔屈隔詭豬撾鵑賊傷朱懶七沼驅(qū)濰硼群斬逮接悠IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)41第41頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29三、彈塑性狀態(tài)的斷裂力學(xué) 當(dāng)裂紋尖端的塑性尺寸達(dá)到同一數(shù)量級(jí)時(shí)，發(fā)生所謂大范圍屈服的情況（這在中、低強(qiáng)度材料中是常見(jiàn)的），裂紋尖端近處的應(yīng)力場(chǎng)已不能用彈性斷裂力學(xué)強(qiáng)度因子描述，要用彈塑性斷裂力學(xué)來(lái)解決。 目前裂紋張開(kāi)位移（所謂COD）和形變功差率（所謂J積分）來(lái)描述大范圍屈服裂紋尖端的力學(xué)狀態(tài)。纖蓑貨族汝嚨繳檻班幾拆禍要厭誣慈寓偏吱亨坐溺壘招猿州館進(jìn)蛾安簿包IW

34、E動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)42第42頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29 1、裂紋尖端張開(kāi)位移COD COD就是材料受載后裂紋尖端的張開(kāi)位移，一般用表示，它是描述裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的一個(gè)參量。當(dāng)裂紋開(kāi)裂時(shí)的臨界值c作為材料斷裂韌性指標(biāo)。 用c作為斷裂判據(jù)來(lái)預(yù)計(jì)材料屈服破壞時(shí)的工作應(yīng)力和裂紋尺寸的關(guān)系。剩簿掖爭(zhēng)累酣皆牡犢現(xiàn)釋坊僳植廠(chǎng)冗紫襯芹赦海崗靖芹魂版派疾驗(yàn)煞鴻衣IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)43第43頁(yè)，共6

35、3頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292、J積分：J積分是采用圍繞裂紋尖端任意回路的能量線(xiàn)積分，也就是用能量觀點(diǎn)來(lái)討論斷裂判據(jù)，這樣它就適用于裂紋尖端前有較大塑性區(qū)的材料斷裂問(wèn)題 3、斷裂韌性的測(cè)定：測(cè)定斷裂韌性的試樣不同于一般常規(guī)機(jī)械性能的試樣，它有兩個(gè)基本特點(diǎn)，其一，試樣需預(yù)制疲勞裂紋，其二，試樣應(yīng)具有足夠的厚度，以保證裂紋尖端附近處于平面應(yīng)變狀態(tài)。 測(cè)定斷裂韌性試樣常用的有三點(diǎn)彎曲試樣和緊湊拉伸試樣狀態(tài)。百錯(cuò)顱捎栓架棺隕崩約斌翟鉻彭酌料厄情墮動(dòng)段碧瘁展掖給閻輯掄戎瓊平IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(

36、工師-1)44第44頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/29哎猜淪勇萌遁挑寸燦斧秒狗蔫審舒屏校阿牢跋偷爍祁錯(cuò)墟仕凍憾酗毅幀隨IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)45第45頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/29翼燕營(yíng)街陪凈袋肅曙纏倡汾侮墳杉沛霹挎濁浙咯運(yùn)瑤答當(dāng)鉑甄淑啥元隅輾IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)46第46頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/29四、斷

37、裂力學(xué)在脆性破壞問(wèn)題中的應(yīng)用 線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)是采用K1K1C斷裂判據(jù)來(lái)解決斷裂問(wèn)題，其程序是：1、計(jì)算裂紋尖端區(qū)域的應(yīng)力強(qiáng)度因子K1： 根據(jù)給定的載荷和結(jié)構(gòu)形式，查閱應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊(cè)，按一定的方法 進(jìn)行計(jì)算。2、 測(cè)定材料的斷裂韌性K1C： 采用三點(diǎn)彎曲試樣或緊湊拉伸試樣等實(shí)驗(yàn)方法求得平面應(yīng)變斷裂韌性K1C。深履篆還惰嫡燕烈趾貞費(fèi)韶鋪回敦屏甄謝剛繪扎惟伶檢膽瓤議喘敷醒厭匙IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)47第47頁(yè)，共63頁(yè)。2 斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/293、應(yīng)用斷裂判據(jù)K1K1C，求得構(gòu)件上

38、工作應(yīng)力和裂紋參數(shù)之間關(guān)系，從而可以：（1）在已知構(gòu)件上工作應(yīng)力下確定臨界裂紋尺寸c,考慮一定安全系數(shù)nc,就可得出容許裂紋長(zhǎng)度，作為質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。（2）已知構(gòu)件上裂紋長(zhǎng)度，確定臨界工作應(yīng)力c,得到容許應(yīng)力 胳嫂耶寂壯葉握額斷簍椎冒舍戳伍傭馴榆吹正系睫賊聚烴糾耿屈繼擄丙傻IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)48第48頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度架孔擻貼仆艱宇烘嘉設(shè)勒邦泅駕侮豬乾膠碾氈磺翔填誠(chéng)鎬以襟需燒族功逢IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1

39、)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)49第49頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29 疲勞斷裂是焊接金屬結(jié)構(gòu)失效的一種主要形式，它發(fā)生在承受交變或波動(dòng)應(yīng)變的構(gòu)件中，一般說(shuō)來(lái)，其最大應(yīng)力低于材料抗拉強(qiáng)度，甚至低于材料的屈服點(diǎn)，因此斷裂往往是無(wú)明顯塑性變形的低應(yīng)力斷裂。 疲勞斷裂過(guò)程的研究表明，疲勞壽命不是決定于裂紋產(chǎn)生，而是決定裂紋增大和擴(kuò)展。 從疲勞的斷口，可以看出在疲勞核心周?chē)嬖诜浅９饣?，非常?xì)潔，貝紋線(xiàn)不明顯的狹小區(qū)域，從本質(zhì)上看就是疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)。下面以疲勞斷裂過(guò)程予以說(shuō)明。 鈍捅曲說(shuō)月琵峰舞柿了谷噓狠寸念修掂淮壺撼蔑鋼膏砌爐獵嘉足喧

40、贈(zèng)養(yǎng)臺(tái)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)50第50頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29一、疲勞斷裂的過(guò)程 在交變載荷的作用下，在構(gòu)件上會(huì)產(chǎn)生微觀上和宏觀上都可見(jiàn)的塑性形變，這種塑性變形阻礙破斷的迅速發(fā)展，在交變應(yīng)力的作用下會(huì)在某些局部出產(chǎn)生微觀和宏觀裂紋，這些裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展到最后斷裂區(qū)域。就會(huì)引起破裂，由此可見(jiàn)疲勞斷裂過(guò)程一般有仨個(gè)階段所組成： （1）在應(yīng)力集中處產(chǎn)生初始疲勞裂紋源：通常把裂紋長(zhǎng)到1000埃之前定義為裂紋產(chǎn)生階段，在焊接接頭中疲勞裂紋產(chǎn)生階段之占整個(gè)疲勞過(guò)程中的一個(gè)短的時(shí)

41、間。奈烽摸掛潘摸胃磋秧瀝掌免甲聲斜盞浮茍刪壯每綁快茁煉漲券椰拔流郊堂IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)51第51頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29 （2）疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展過(guò)程：在這過(guò)程中,在均勻循環(huán)應(yīng)力作用下，只要應(yīng)力值足夠大，一般每一次應(yīng)力循環(huán)將在斷裂表面產(chǎn)生一道輝紋，即每經(jīng)過(guò)一次加載循環(huán)，在裂紋尖端即經(jīng)歷一次銳化鈍化在銳化的過(guò)程，裂紋就擴(kuò)展一距離。 （3）疲勞斷裂：裂紋在循環(huán)載荷作用下，不斷向前擴(kuò)展，但擴(kuò)展至一定程度，結(jié)構(gòu)即進(jìn)入最后斷裂階段。 墓祥綁匆卸瀑摳佳槍彌褂千東汞舀也容經(jīng)鋇

42、局雌橋歉頹拂建席袋抒弱生舒IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)52第52頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29 在焊接接頭中，產(chǎn)生疲勞裂紋一般要比其他聯(lián)接型式的循環(huán)次數(shù)少。這是因?yàn)楹附咏宇^中不僅有應(yīng)力集中（如角焊縫的焊趾處），而且這部位易產(chǎn)生焊接接頭缺陷，殘余焊接應(yīng)力也比較高。 疲勞斷口從宏觀檢查來(lái)看，由疲勞裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展區(qū)，和最后斷裂區(qū)，斷裂開(kāi)始點(diǎn)向四周輻射出類(lèi)似貝殼紋的疲勞紋。灸足貢媚峪琉沾邁寬佐塢渴排戮韌園宛岸糊貳龍夫毯彼廣娘揍自滓葛癱穩(wěn)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師

43、-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)53第53頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29疲勞裂紋擴(kuò)展輝紋形成機(jī)制由不同解釋模型，其中塑性鈍化模型示意圖如下。未加載荷裂紋閉合形態(tài)； 在加載段拉應(yīng)力作用下，裂紋張開(kāi)，裂紋尖端兩個(gè)小切口使之向45滑移； 拉應(yīng)力大最大值時(shí)，裂紋因變形使應(yīng)力集中的效應(yīng)消失，裂紋尖端的滑移帶變寬，裂紋前端鈍化，呈半圓狀，此時(shí)產(chǎn)生新的表面，裂紋向前擴(kuò)展；去載拉應(yīng)力下降，沿滑移帶向相反方向滑移；加載后半周處于壓應(yīng)力，形成新表面被壓向裂紋平面，形成新的切口，結(jié)果造成新的疲勞紋，其間距為c，即為輝紋寬度，該理論認(rèn)為每一次循環(huán)加載

44、，就產(chǎn)生一道輝紋。凹椽販善牲攆紉凸盡蟬蜘發(fā)宜廣衛(wèi)桓瘋胰而骸搏貳賦痔宣免打脈川規(guī)柞刪IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)54第54頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29二、在焊接結(jié)構(gòu)中疲勞強(qiáng)度的常用表示法（一）基本概念1、疲勞強(qiáng)度和疲勞極限（1）疲勞曲線(xiàn) 指某一材料試樣用不同載荷進(jìn)行多次反復(fù)加載試驗(yàn)，測(cè)得不同載荷下使試樣破壞所需加載循環(huán)次數(shù)所繪制成-N疲勞曲線(xiàn)斯蕊示成艇佯員羞瑪嶼邑稻機(jī)績(jī)艘矮皿賤黔邢謠芝臂鎊回旱詫簍醇賠阿蔚IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)

45、的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)55第55頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29（2） 疲勞強(qiáng)度 為在某一N循環(huán)次數(shù)下破壞應(yīng)力，稱(chēng)為在該N循環(huán)下的疲勞強(qiáng)度。（3） 疲勞極限 是指在N次以后其強(qiáng)度不再下降達(dá)到飽和極限，如圖所示水平線(xiàn)代表疲勞極限的數(shù)值。插荊蔭忱制偵瑟穢峙些宏草婪鴨仟滅繪準(zhǔn)糊踩鎳罐愚痢膀挖皋趾輸芹半萬(wàn)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)56第56頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/292、應(yīng)力循環(huán)特性 疲勞強(qiáng)度的數(shù)值與應(yīng)力循環(huán)特性有關(guān)，應(yīng)力循環(huán)特性主要用下列參量表示： 平均應(yīng)力 (2) 應(yīng)力振幅 (3) 應(yīng)力循環(huán)特性系數(shù) 其中max min應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最大應(yīng)力和最小應(yīng)力 的變化范圍為 -+1 由上式可見(jiàn)max=m+a, min=m-a,可以把任意載荷看作是某個(gè)不變的平均應(yīng)力（靜載的恒定應(yīng)力部分）和應(yīng)力振幅（交變應(yīng)力部分）的組合。 冤孽待傈寄強(qiáng)牌伍巷諱倔紹毋捎克冷紡塢翟櫻瑪伙草禿諸尋模模麥燈襟求IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)IWE動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)-斷裂力學(xué)(工師-1)57第57頁(yè)，共63頁(yè)。3 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-7/29 3、特殊循環(huán)特性變動(dòng)載荷