疲勞裂紋擴(kuò)展：檢測—評(píng)估—預(yù)防

第1章  根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)構(gòu)件和結(jié)構(gòu) 
1.1  構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的負(fù)荷 
1.2  構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力和應(yīng)力狀態(tài) 
1.2.1  平面應(yīng)力狀態(tài) 
1.2.2  空間應(yīng)力狀態(tài) 
1.2.3  主應(yīng)力 
1.2.4  平面應(yīng)力狀態(tài)或平面應(yīng)變狀態(tài) 
1.3  靜態(tài)強(qiáng)度的校核 
1.3.1  等效應(yīng)力 
1.3.2  許用應(yīng)力 
1.3.3  強(qiáng)度校核-操作步驟 
1.3.4  考慮缺口效應(yīng) 
1.3.5  應(yīng)力集中系數(shù) 
1.3.6  材料參數(shù)和安全系數(shù) 
1.4  疲勞強(qiáng)度的校核 
1.4.1  有效應(yīng)力和許用應(yīng)力 
1.4.2  材料參數(shù) 
1.4.3  表面和尺寸系數(shù) 
1.4.4  缺口構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度校核 
1.5  結(jié)構(gòu)耐久性校核 
1.6  其它校核 
1.7  經(jīng)典構(gòu)件設(shè)計(jì)的限制 
參考文獻(xiàn) 
第2章  裂紋擴(kuò)展引起的損傷 
2.1  裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展 
2.2  穩(wěn)定和不穩(wěn)定的裂紋擴(kuò)展 
2.3  損傷分析/斷裂表面分析 
2.4  ICE車輪輪胎的疲勞裂紋擴(kuò)展 
2.5  壓力機(jī)架的裂紋擴(kuò)展 
2.6  內(nèi)部高壓金屬成型機(jī)緊固件的疲勞裂紋擴(kuò)展 
2.7  老式汽車驅(qū)動(dòng)軸的斷裂 
2.8  其他損傷事件 
2.9  構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中的基本裂紋路徑和裂紋形狀 
2.9.1  基本應(yīng)力狀態(tài)的裂紋路徑 
2.9.2  軸上的裂紋路徑和裂紋形狀 
2.9.3  構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中系統(tǒng)化的裂紋類型 
2.10  使用無損檢測方法探測裂紋 
參考文獻(xiàn) 
第3章  斷裂力學(xué)基礎(chǔ) 
3.1  裂紋和裂紋模式 
3.1.1  模式I 
3.1.2  模式II 
3.1.3  模式III 
3.1.4  混合模式 
3.2  裂紋處的應(yīng)力分布 
3.2.1  用彈性理論解決裂紋問題 
3.2.2  平面裂紋問題的應(yīng)力分布 
3.3  裂紋附近的位移場 
3.4  應(yīng)力強(qiáng)度因子 
3.4.1  裂紋模式I，II和III的應(yīng)力強(qiáng)度因子 
3.4.2  基本裂紋問題的應(yīng)力強(qiáng)度因子 
3.4.3  應(yīng)力強(qiáng)度因子的疊加，等效應(yīng)力強(qiáng)度因子 
3.4.3.1  應(yīng)力強(qiáng)度因子的疊加 
3.4.3.2  平面混合模式載荷下的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子 
3.4.3.3  空間混合模態(tài)加載的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子 
3.5  裂尖局部的塑性 
3.5.1  估算塑性區(qū)域 
3.5.2  裂紋長度修正 
3.5.3  塑性區(qū)在疲勞裂紋擴(kuò)展中的意義 
3.6  能量釋放率和J-積分 
3.6.1  能量釋放率 
3.6.2  J-積分 
3.7  確定應(yīng)力強(qiáng)度因子和其它斷裂力學(xué)量 
3.7.1  根據(jù)裂紋附近的應(yīng)力場確定應(yīng)力強(qiáng)度因子 
3.7.2  根據(jù)裂紋附近的位移場確定應(yīng)力強(qiáng)度因子 
3.7.3  用J-積分確定斷裂力學(xué)量 
3.7.4  用裂紋閉合積分確定斷裂力學(xué)量 
3.8  預(yù)測不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展的概念 
3.8.1  模式I的K概念 
3.8.2  模式II，模式III和混合模式載荷的K概念 
3.8.3  能量釋放率準(zhǔn)則 
3.8.4  J-準(zhǔn)則 
3.9  斷裂韌性 
3.10 使用斷裂力學(xué)方法評(píng)估帶裂紋的構(gòu)件 
3.10.1  斷裂-力學(xué)校核操作步驟 
3.10.2  對(duì)模式I裂紋問題應(yīng)用斷裂準(zhǔn)則和斷裂力學(xué)分析 
3.10.3  將斷裂準(zhǔn)則和斷裂力學(xué)分析應(yīng)用于模式II，模式III和混合模式問題 
3.11  結(jié)合強(qiáng)度計(jì)算和斷裂力學(xué) 
參考文獻(xiàn) 
第4章  恒幅循環(huán)載荷下的疲勞裂紋擴(kuò)展 
4.1  構(gòu)件載荷與循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度的關(guān)系 
4.1.1  I型加載模式下的時(shí)變應(yīng)力場 
4.1.2  模式I的循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度因子 
4.1.3  R比率 
4.1.4  裂紋擴(kuò)展過程 
4.1.5  II型加載模式、III型加載模式和混合加載模式下的時(shí)變應(yīng)力場 
4.1.6  模式II的循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度因子 
4.1.7  模式Ⅲ的循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度因子 
4.1.8  二維混合模式下加載 
4.1.9  三維混合模式加載 
4.2  裂紋擴(kuò)展速率與循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度因子的關(guān)系 
4.2.1  模式I的疲勞裂紋擴(kuò)展極限 
4.2.2  影響裂紋擴(kuò)展曲線的因素 
4.2.3  疲勞裂紋擴(kuò)展過程中的裂紋閉合行為 
4.2.4  門檻值和門檻值行為 
4.2.4.1  基于裂紋閉合的門檻值行為 
4.3  模式I的裂紋擴(kuò)展概念 
4.3.1  Paris法則 
4.3.2  Erdogan / Ratwani法則 
4.3.3  Forman / Mettu方程 
4.3.4  裂紋擴(kuò)展方程的比較 
4.3.5  確定剩余壽命 
4.4  在模式Ⅱ，模式Ⅲ和混合模式載荷下的裂紋擴(kuò)展 
4.4.1  初始裂紋在模式II載荷下的裂紋擴(kuò)展 
4.4.2  初始裂紋在模式III載荷下的裂紋擴(kuò)展 
4.4.3  二維混合模式載荷下的裂紋擴(kuò)展 
4.4.4  三維混合模式載荷下的裂紋擴(kuò)展 
4.5  評(píng)估疲勞裂紋擴(kuò)展的程序 
4.5.1  疲勞裂紋擴(kuò)展的斷裂力學(xué)評(píng)估 
4.5.2  確定疲勞裂紋擴(kuò)展可能的裂紋長度 
4.5.3  安全預(yù)防疲勞裂紋擴(kuò)展的發(fā)生 
4.5.4  疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)域 
4.5.5  確定檢查間隔 
4.6  疲勞強(qiáng)度計(jì)算和斷裂力學(xué)的結(jié)合 
參考文獻(xiàn) 
第5章  試驗(yàn)確定材料斷裂力學(xué)參數(shù) 
5.1  臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子和斷裂韌度 
5.1.1  根據(jù)ASTM E 399標(biāo)準(zhǔn)確定斷裂韌度 
5.1.1.1  試樣和取樣 
5.1.1.2  小試樣尺寸 
5.1.1.3  初始引發(fā)缺口和初始疲勞裂紋 
5.1.2  確定斷裂韌度的試驗(yàn)方法 
5.1.3  KIC或KQ？-對(duì)測試的評(píng)估 
5.2  門檻值和裂紋擴(kuò)展曲線 
5.2.1  根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E 647確定門檻值和裂紋擴(kuò)展曲線 
5.2.2  確定門檻值的方法 
5.2.3  測量裂紋長度的方法 
5.2.4  確定疲勞裂紋擴(kuò)展速率 
5.2.5  評(píng)估門檻值和裂紋擴(kuò)展曲線試驗(yàn) 
5.3  模式I裂紋擴(kuò)展的材料參數(shù) 
5.3.1  斷裂韌度 
5.3.1.1  斷裂韌度的基本影響因素 
5.3.1.2  各種材料的斷裂韌度概述 
5.3.1.3  選定材料的斷裂韌度 
5.3.2  疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值 
5.3.3  疲勞裂紋擴(kuò)展曲線 
5.4  模式II和混合模式加載的材料參數(shù) 
5.4.1  模式II加載 
5.4.2  二維混合模式加載 
5.4.3  三維混合模式加載 
參考文獻(xiàn) 
第6章  服役載荷下的疲勞裂紋擴(kuò)展 
6.1  載荷譜和累積頻率分布
6.1.1  確定服役載荷 
6.1.2  計(jì)數(shù)方法 
6.1.3  標(biāo)準(zhǔn)載荷譜 
6.2  交互效應(yīng) 
6.2.1  過載 
6.2.2  欠載 
6.2.3  欠載和過載的組合 
6.2.4  過載序列 
6.2.5  塊載 
6.2.6  服役載荷 
6.3  變幅載荷下的裂紋擴(kuò)展概念 
6.3.1  全局分析 
6.3.2  線性損傷累積 
6.3.3  屈服區(qū)模型 
6.3.4  裂紋閉合模型 
6.3.5  條帶屈服模型 
6.4  混合模式加載 
6.4.1  加載方向變化或裂紋局部加載變化后裂紋擴(kuò)展 
6.4.2  混合模式過載對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響 
參考文獻(xiàn) 
第7章  疲勞裂紋擴(kuò)展的模擬 
7.1  分析裂紋擴(kuò)展模擬 
7.1.1  NASGRO 和 ESACRACK 
7.1.2  AFGROW 
7.2  數(shù)值裂紋擴(kuò)展模擬 
7.2.1  有限元的基本程序 
7.2.2  用于二維裂紋擴(kuò)展模擬的FRANC / FAM程序系統(tǒng) 
7.2.3  用于三維裂紋擴(kuò)展模擬的程序系統(tǒng)ADAPCRACK3D 
7.3  用有限元分析確定載荷變化的影響 
參考文獻(xiàn) 
第8章  循環(huán)載荷下的裂紋萌生 
8.1  描述裂紋萌生的模型 
8.1.1  門檻值曲線概念 
8.1.2  臨界距離理論 
8.1.3  疲勞裂紋阻力曲線概念 
8.1.4   概念 
8.2  短裂紋擴(kuò)展 
參考文獻(xiàn) 
第9章  實(shí)例 
9.1  管道泄漏 
9.1.1  管道中的應(yīng)力 
9.1.2  裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子 
9.1.3  防止裂紋擴(kuò)展失穩(wěn)的安全系數(shù) 
9.1.4  裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的起始裂紋長度 
9.2  研究ICE輪胎的疲勞裂紋擴(kuò)展 
9.2.1  橡膠彈性輪的結(jié)構(gòu)和載荷 
9.2.2  應(yīng)力數(shù)值分析 
9.2.3  輪箍斷裂的損傷分析 
9.2.4  輪箍材料的斷裂力學(xué)表征 
9.2.5  疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬 
9.2.6  試驗(yàn)?zāi)M裂紋擴(kuò)展 
9.3  壓機(jī)機(jī)架疲勞裂紋擴(kuò)展的模擬 
9.4  防止活塞裂紋擴(kuò)展 
9.5  飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的裂紋擴(kuò)展研究 
9.6  旋轉(zhuǎn)彎曲載荷下軸表面裂紋的參數(shù)研究 
9.6.1  累積頻率分布的影響 
9.6.2  缺口效應(yīng)和壓裝應(yīng)力的影響 
9.6.3  初始裂紋深度和幾何形狀對(duì)剩余壽命模擬的影響 
9.7  壓力恢復(fù) 
9.7.1  密封蓋中裂紋幾何建模 
9.7.2  蓋的應(yīng)力分析 
9.7.3  開裂密封蓋的有限元分析結(jié)果 
9.7.4  有限元結(jié)果的斷裂力學(xué)評(píng)估 
9.7.5  繼續(xù)機(jī)器操作的后果 
9.8  延長機(jī)器和設(shè)備的剩余壽命的措施 
9.8.1  裂紋檢測后機(jī)器或系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)行 
9.8.2  新設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施 
參考文獻(xiàn)