综述小裂纹

前言机械结构在使用过程中通常会受到交变载荷的作用,疲劳破坏是结构破坏的一种主要形式。在构件的疲劳寿命分析中,通常将疲劳过程分为疲劳裂纹形成和疲劳裂纹扩展两个阶段。对于裂纹形成阶段的寿命分析,通常采用疲

前言 机械结构在使用过程中通常会受到交变载荷的作用,疲劳破坏是结构破坏的一 种主要形式。在构件的疲劳寿命分析中,通常将疲劳过程分为疲劳裂纹形成和疲劳 裂纹扩展两个阶段。对于裂纹形成阶段的寿命分析,通常采用疲劳累积损伤理论而 对于裂纹扩展阶段的寿命分析,则采用断裂力学理论。由于这两种理论给出的寿命 不能很好地衔接起来,因此,将疲劳看成材料的一个连续破坏过程,用统一的理论来 估算疲劳寿命己成为疲劳研究中的一个新领域 主体 小裂纹的形成和扩展组成了疲劳裂纹形成阶段,当小裂纹扩展到一定程度时, 则进入疲劳裂纹扩展阶段。材料的疲劳破坏本身是一个连续变化的过程,因此用一 个统一的理论来计算试件的疲劳寿命应该是可行的。断裂力学应用于裂纹扩展阶 段,取得了较大的成功,但由于小裂纹的扩展表现出不同于长裂纹的特殊性,这使得 线弹性断裂力学理论、模型不能直接用于小裂纹扩展寿命的分析。因此,对小裂纹 的扩展特性进行深入的分析,在裂纹扩展模型中考虑到小裂纹的影响因素,将断裂力 学理论用于疲劳全过程,发展疲劳全寿命模型是一项有着重要的理论意义及工程应 用价值的工作。 发展 自Pearosn在1975年提出“小裂纹”的概念,并报导了疲劳短裂纹快速扩展 的研究成果之后,人们为了描述小裂纹不同于长裂纹的扩展特性,相继提出了许多小 裂纹模型6[,川。目前,普遍认为小裂纹的扩展速率不同于长裂纹是由闭合效应造 成的。尽管线弹性断裂力学在小裂纹阶段己经失效,但在工程上,仍有许多模型直接 采用线弹性断裂力学参数或通过某些修正来描述小裂纹的扩展,如IFQ型。 MeEvily(1991)等通过引入一个材料常数对线弹性断裂力学公式进行修正,得到了一 个既可描述小裂纹又可描述长裂纹扩展速率的模型。vormwald(1992)等认为小裂纹 阶段的有效驱动参数是入与,提出了一个小裂纹扩展的寿命模型。傅祥炯