《疲勞斷口定量分析》是2010年國防工業出版社出版的圖書，作者是劉新靈、張崢、陶春虎。
基本介紹
- 書名：疲勞斷口定量分析
- 作者：劉新靈，張崢，陶春虎
- ISBN：9787118070620
- 定價：￥38.00
- 出版社：國防工業出版社
- 出版時間：2010-9-1
- 開本：32
內容簡介,目錄,
內容簡介
在對斷口定量分析的作用、疲勞斷裂特徵的物理數學模型系統闡述的基礎上，全面闡明了疲勞斷口定量分析疲勞擴展壽命和疲勞應力的主要模型、公式和方法及其套用，並分析了疲勞斷口定量分析的影響因素以及減少定量反推誤差的處理方法。以典型案例為依託，分別介紹了疲勞斷口定量分析方法在構件疲勞擴展壽命反推及疲勞應力反推中的套用。本書最後一章系統介紹了失效預測預防的基本概念、相關研究進展、失效預測預防的主要思路以及疲勞斷口定量分析在失效預測預防中的作用。
本書可供從事失效分析的科技人員以及從事斷裂力學、材料、可靠性分析等方面研究的教師和工程技術人員參考，也可作為研究生教材。
目錄
第1 章 概論……………………………………………………………… 1
1. 1 定性分析與定量分析……………………………………… 1
1. 2 斷口定量分析在失效分析中的作用…………………… 3
1. 3 疲勞斷口定量分析的主要技術和方法………………… 7
1. 4 斷口定量分析的主要模型………………………………… 9
1. 5 疲勞斷口定量分析研究進展…………………………… 10
參考文獻……………………………………………………………… 13
第2 章 疲勞斷裂特徵……………………………………………… 14
2. 1 疲勞弧線……………………………………………………… 14
2. 2 疲勞小弧線…………………………………………………… 17
2. 3 疲勞條帶……………………………………………………… 17
2. 4 疲勞溝線……………………………………………………… 18
2. 5 臨界裂紋長度……………………………………………… 19
2. 6 疲勞瞬斷區大小…………………………………………… 20
2. 7 疲勞瞬斷區內放射線的物理數學模型………………… 20
2. 8 疲勞條帶與環境損傷休止條紋的區別………………… 21
參考文獻……………………………………………………………… 22
第3 章 疲勞斷口定量分析方法及常用模型………………… 23
3. 1 疲勞斷裂特徵及形成機理………………………………… 23
3. 1. 1 疲勞裂紋萌生與擴展過程…………………………… 24
3. 1. 2 疲勞起源階段………………………………………… 24
3. 1. 3 疲勞裂紋穩定擴展階段……………………………… 25
3. 1. 4 裂紋快速擴展或瞬斷階段…………………………… 28
3. 1. 5 裂紋各階段的形成機理……………………………… 29
3. 2 疲勞裂紋擴展的階段特性………………………………… 35
3. 2. 1 疲勞裂紋擴展速率曲線……………………………… 35
3. 2. 2 基於ΔK 的裂紋擴展速率表達式………………… 36
3. 3 Paris 公式…………………………………………………… 38
3. 3. 1 Paris 公式定量反推疲勞擴展壽命………………… 39
3. 3. 2 Paris 公式定量反推疲勞應力……………………… 43
3. 3. 3 Paris 公式定量反推原始疲勞質量………………… 44
3. 4 列表梯形法…………………………………………………… 45
3. 5 斷口巨觀特徵定量分析的方法………………………… 47
3. 6 Frost and Dugdale 模型…………………………………… 49
3. 7 疲勞特徵的測量方法……………………………………… 50
3. 7. 1 疲勞特徵觀察與分析………………………………… 50
3. 7. 2 疲勞條帶的測定……………………………………… 50
3. 7. 3 疲勞弧線的測定……………………………………… 53
3. 8 斷口定量分析疲勞擴展壽命的主要程式和步驟…… 53
3. 9 斷口定量分析疲勞應力的主要程式和步驟………… 56
參考文獻……………………………………………………………… 58
第4 章 金屬結構材料疲勞斷口定量分析……………………… 60
4. 1 斷口定量分析疲勞擴展壽命…………………………… 60
4. 1. 1 Paris 公式定量反推疲勞擴展壽命
適用性驗證…………………………………………… 60
4. 1. 2 梯形法反推疲勞擴展壽命…………………………… 62
4. 1. 3 Paris 公式與梯形法的比較………………………… 64
4. 1. 4 斷口巨觀特徵模型反推疲勞擴展壽命…………… 65
4. 2 疲勞擴展第一階段與第二階段………………………… 68
4. 3 疲勞斷口定量反推與斷裂力學之間關係……………… 71
4. 3. 1 巨觀裂紋擴展速率與微觀裂紋擴展速率………… 71
4. 3. 2 宏、微觀裂紋擴展速率反推擴展壽命
結果的評價…………………………………………… 75
4. 4 不同試驗條件對裂紋擴展速率的影響………………… 77
4. 4. 1 頻率及保持時間對疲勞裂紋擴展
速率的影響…………………………………………… 77
4. 4. 2 溫度對裂紋擴展速率的影響……………………… 78
4. 4. 3 應力比R 對裂紋擴展速率的影響………………… 78
4. 5 應力比R 對裂紋擴展速率表達式的修正…………… 81
4. 6 斷口定量反推疲勞應力…………………………………… 85
4. 6. 1 巨觀特徵模型反推疲勞應力……………………… 85
4. 6. 2 Paris 公式的方法……………………………………… 88
4. 7 幾種材料疲勞應力斷口定量分析舉例………………… 90
4. 7. 1 18Cr2Ni4WA 鋼……………………………………… 90
4. 7. 2 TC4 鈦合金…………………………………………… 91
4. 7. 3 LC9 鋁合金…………………………………………… 93
4. 7. 4 GH4169 高溫合金…………………………………… 95
4. 8 疲勞應力斷口定量反推結果的分析…………………… 97
參考文獻……………………………………………………………… 98
第5 章 疲勞斷口定量分析的影響因素……………………… 100
5. 1 斷口定量反推疲勞擴展壽命的影響因素…………… 100
5. 1. 1 Paris 公式……………………………………………… 100
5. 1. 2 梯形法………………………………………………… 105
5. 1. 3 斷口巨觀特徵模型………………………………… 106
5. 2 斷口定量分析疲勞應力的影響因素………………… 106
5. 2. 1 疲勞條帶間距測量誤差…………………………… 107
5. 2. 2 裂紋擴展材料常數c、n 值的影響………………… 114
5. 2. 3 裂紋形狀因子Y 的影響…………………………… 115
5. 2. 4 複雜載荷狀態對疲勞應力反推結果的影響…… 116
參考文獻…………………………………………………………… 117
第6 章 構件疲勞擴展壽命的定量分析……………………… 118
6. 1 同類構件系統定量分析………………………………… 119
6. 2 載荷譜下斷口定量分析………………………………… 121
6. 2. 1 等幅譜………………………………………………… 121
6. 2. 2 隨機載荷譜…………………………………………… 122
6. 2. 3 塊隨機譜……………………………………………… 125
6. 3 構件疲勞壽命定量分析典型案例……………………… 125
6. 3. 1 垂尾疲勞試驗斷口定量分析……………………… 125
6. 3. 2 轟六飛機下壁板及墊板裂紋斷口分析…………… 128
6. 3. 3 殲7E 飛機框橫樑裂紋分析……………………… 132
6. 3. 4 飛機中央翼框及長桁疲勞壽命估算……………… 136
6. 4 特定方法在定量分析疲勞擴展壽命
中的套用…………………………………………………… 139
6. 4. 1 對稱疲勞擴展方法的利用………………………… 140
6. 4. 2 裂紋擴展方向改變的情況………………………… 142
6. 4. 3 從同一斷面的兩側起源向中間擴展
交叉的情況…………………………………………… 144
6. 4. 4 其他情況……………………………………………… 144
6. 5 構件定檢周期的評估方法……………………………… 144
6. 6 斷口定量分析方法評價工藝效果……………………… 146
6. 7 某發動機後機匣焊縫壽命分析與安全評估………… 149
6. 8 某中減齒輪疲勞擴展壽命反推………………………… 154
參考文獻…………………………………………………………… 157
第7 章 構件疲勞應力斷口定量分析…………………………… 158
7. 1 斷口定量分析疲勞應力的思路………………………… 158
7. 2 葉片振動應力分析………………………………………… 160
7. 2. 1 振動疲勞試驗條件下葉片應力反推……………… 161
7. 2. 2 壓氣機轉子葉片振動應力反推…………………… 164
7. 2. 3 不同條件下反推振動應力的過程分析…………… 166
7. 3 螺栓疲勞應力斷口定量反推…………………………… 170
7. 4 機翼根部連線帶板疲勞應力反推……………………… 173
7. 5 齒輪疲勞應力反推………………………………………… 177
7. 6 孔兩側對稱開裂情況下的裂紋形狀因子…………… 182
7. 7 裂紋擴展速率變化趨勢在分析失效原因中
的套用……………………………………………………… 183
參考文獻…………………………………………………………… 187
第8 章 失效分析預測預防………………………………………… 188
8. 1 失效分析預測預防相關內容…………………………… 188
8. 1. 1 基本概念和研究內容……………………………… 188
8. 1. 2 失效分析預測預防的相關學科…………………… 189
8. 2 疲勞斷口定量分析在失效預測預防中的作用……… 192
8. 3 失效分析過程……………………………………………… 195
8. 4 安全評估…………………………………………………… 198
8. 4. 1 材料性能的評估……………………………………… 198
8. 4. 2 含缺陷零件的安全評估…………………………… 199
8. 4. 3 系統的安全評估……………………………………… 202
8. 4. 4 壓力容器安全評定………………………………… 202
8. 4. 5 壓力管道的安全評估……………………………… 203
8. 5 剩餘壽命預測……………………………………………… 205
8. 6 可靠度預測………………………………………………… 206
8. 7 失效預防理論、技術和方法的進展…………………… 211
8. 8 原始疲勞質量評估………………………………………… 212
8. 8. 1 原始疲勞質量的內涵……………………………… 213
8. 8. 2 確定原始疲勞質量的意義………………………… 213
8. 8. 3 結構細節原始疲勞質量的評估方法……………… 213
8. 8. 4 結構細節原始疲勞質量在工程套用中
的局限………………………………………………… 215
8. 8. 5 材料原始疲勞質量………………………………… 217
8. 8. 6 反推原始疲勞質量的關鍵因素…………………… 218
8. 8. 7 原始疲勞質量套用舉例…………………………… 220
參考文獻…………………………………………………………… 221
1. 1 定性分析與定量分析……………………………………… 1
1. 2 斷口定量分析在失效分析中的作用…………………… 3
1. 3 疲勞斷口定量分析的主要技術和方法………………… 7
1. 4 斷口定量分析的主要模型………………………………… 9
1. 5 疲勞斷口定量分析研究進展…………………………… 10
參考文獻……………………………………………………………… 13
第2 章 疲勞斷裂特徵……………………………………………… 14
2. 1 疲勞弧線……………………………………………………… 14
2. 2 疲勞小弧線…………………………………………………… 17
2. 3 疲勞條帶……………………………………………………… 17
2. 4 疲勞溝線……………………………………………………… 18
2. 5 臨界裂紋長度……………………………………………… 19
2. 6 疲勞瞬斷區大小…………………………………………… 20
2. 7 疲勞瞬斷區內放射線的物理數學模型………………… 20
2. 8 疲勞條帶與環境損傷休止條紋的區別………………… 21
參考文獻……………………………………………………………… 22
第3 章 疲勞斷口定量分析方法及常用模型………………… 23
3. 1 疲勞斷裂特徵及形成機理………………………………… 23
3. 1. 1 疲勞裂紋萌生與擴展過程…………………………… 24
3. 1. 2 疲勞起源階段………………………………………… 24
3. 1. 3 疲勞裂紋穩定擴展階段……………………………… 25
3. 1. 4 裂紋快速擴展或瞬斷階段…………………………… 28
3. 1. 5 裂紋各階段的形成機理……………………………… 29
3. 2 疲勞裂紋擴展的階段特性………………………………… 35
3. 2. 1 疲勞裂紋擴展速率曲線……………………………… 35
3. 2. 2 基於ΔK 的裂紋擴展速率表達式………………… 36
3. 3 Paris 公式…………………………………………………… 38
3. 3. 1 Paris 公式定量反推疲勞擴展壽命………………… 39
3. 3. 2 Paris 公式定量反推疲勞應力……………………… 43
3. 3. 3 Paris 公式定量反推原始疲勞質量………………… 44
3. 4 列表梯形法…………………………………………………… 45
3. 5 斷口巨觀特徵定量分析的方法………………………… 47
3. 6 Frost and Dugdale 模型…………………………………… 49
3. 7 疲勞特徵的測量方法……………………………………… 50
3. 7. 1 疲勞特徵觀察與分析………………………………… 50
3. 7. 2 疲勞條帶的測定……………………………………… 50
3. 7. 3 疲勞弧線的測定……………………………………… 53
3. 8 斷口定量分析疲勞擴展壽命的主要程式和步驟…… 53
3. 9 斷口定量分析疲勞應力的主要程式和步驟………… 56
參考文獻……………………………………………………………… 58
第4 章 金屬結構材料疲勞斷口定量分析……………………… 60
4. 1 斷口定量分析疲勞擴展壽命…………………………… 60
4. 1. 1 Paris 公式定量反推疲勞擴展壽命
適用性驗證…………………………………………… 60
4. 1. 2 梯形法反推疲勞擴展壽命…………………………… 62
4. 1. 3 Paris 公式與梯形法的比較………………………… 64
4. 1. 4 斷口巨觀特徵模型反推疲勞擴展壽命…………… 65
4. 2 疲勞擴展第一階段與第二階段………………………… 68
4. 3 疲勞斷口定量反推與斷裂力學之間關係……………… 71
4. 3. 1 巨觀裂紋擴展速率與微觀裂紋擴展速率………… 71
4. 3. 2 宏、微觀裂紋擴展速率反推擴展壽命
結果的評價…………………………………………… 75
4. 4 不同試驗條件對裂紋擴展速率的影響………………… 77
4. 4. 1 頻率及保持時間對疲勞裂紋擴展
速率的影響…………………………………………… 77
4. 4. 2 溫度對裂紋擴展速率的影響……………………… 78
4. 4. 3 應力比R 對裂紋擴展速率的影響………………… 78
4. 5 應力比R 對裂紋擴展速率表達式的修正…………… 81
4. 6 斷口定量反推疲勞應力…………………………………… 85
4. 6. 1 巨觀特徵模型反推疲勞應力……………………… 85
4. 6. 2 Paris 公式的方法……………………………………… 88
4. 7 幾種材料疲勞應力斷口定量分析舉例………………… 90
4. 7. 1 18Cr2Ni4WA 鋼……………………………………… 90
4. 7. 2 TC4 鈦合金…………………………………………… 91
4. 7. 3 LC9 鋁合金…………………………………………… 93
4. 7. 4 GH4169 高溫合金…………………………………… 95
4. 8 疲勞應力斷口定量反推結果的分析…………………… 97
參考文獻……………………………………………………………… 98
第5 章 疲勞斷口定量分析的影響因素……………………… 100
5. 1 斷口定量反推疲勞擴展壽命的影響因素…………… 100
5. 1. 1 Paris 公式……………………………………………… 100
5. 1. 2 梯形法………………………………………………… 105
5. 1. 3 斷口巨觀特徵模型………………………………… 106
5. 2 斷口定量分析疲勞應力的影響因素………………… 106
5. 2. 1 疲勞條帶間距測量誤差…………………………… 107
5. 2. 2 裂紋擴展材料常數c、n 值的影響………………… 114
5. 2. 3 裂紋形狀因子Y 的影響…………………………… 115
5. 2. 4 複雜載荷狀態對疲勞應力反推結果的影響…… 116
參考文獻…………………………………………………………… 117
第6 章 構件疲勞擴展壽命的定量分析……………………… 118
6. 1 同類構件系統定量分析………………………………… 119
6. 2 載荷譜下斷口定量分析………………………………… 121
6. 2. 1 等幅譜………………………………………………… 121
6. 2. 2 隨機載荷譜…………………………………………… 122
6. 2. 3 塊隨機譜……………………………………………… 125
6. 3 構件疲勞壽命定量分析典型案例……………………… 125
6. 3. 1 垂尾疲勞試驗斷口定量分析……………………… 125
6. 3. 2 轟六飛機下壁板及墊板裂紋斷口分析…………… 128
6. 3. 3 殲7E 飛機框橫樑裂紋分析……………………… 132
6. 3. 4 飛機中央翼框及長桁疲勞壽命估算……………… 136
6. 4 特定方法在定量分析疲勞擴展壽命
中的套用…………………………………………………… 139
6. 4. 1 對稱疲勞擴展方法的利用………………………… 140
6. 4. 2 裂紋擴展方向改變的情況………………………… 142
6. 4. 3 從同一斷面的兩側起源向中間擴展
交叉的情況…………………………………………… 144
6. 4. 4 其他情況……………………………………………… 144
6. 5 構件定檢周期的評估方法……………………………… 144
6. 6 斷口定量分析方法評價工藝效果……………………… 146
6. 7 某發動機後機匣焊縫壽命分析與安全評估………… 149
6. 8 某中減齒輪疲勞擴展壽命反推………………………… 154
參考文獻…………………………………………………………… 157
第7 章 構件疲勞應力斷口定量分析…………………………… 158
7. 1 斷口定量分析疲勞應力的思路………………………… 158
7. 2 葉片振動應力分析………………………………………… 160
7. 2. 1 振動疲勞試驗條件下葉片應力反推……………… 161
7. 2. 2 壓氣機轉子葉片振動應力反推…………………… 164
7. 2. 3 不同條件下反推振動應力的過程分析…………… 166
7. 3 螺栓疲勞應力斷口定量反推…………………………… 170
7. 4 機翼根部連線帶板疲勞應力反推……………………… 173
7. 5 齒輪疲勞應力反推………………………………………… 177
7. 6 孔兩側對稱開裂情況下的裂紋形狀因子…………… 182
7. 7 裂紋擴展速率變化趨勢在分析失效原因中
的套用……………………………………………………… 183
參考文獻…………………………………………………………… 187
第8 章 失效分析預測預防………………………………………… 188
8. 1 失效分析預測預防相關內容…………………………… 188
8. 1. 1 基本概念和研究內容……………………………… 188
8. 1. 2 失效分析預測預防的相關學科…………………… 189
8. 2 疲勞斷口定量分析在失效預測預防中的作用……… 192
8. 3 失效分析過程……………………………………………… 195
8. 4 安全評估…………………………………………………… 198
8. 4. 1 材料性能的評估……………………………………… 198
8. 4. 2 含缺陷零件的安全評估…………………………… 199
8. 4. 3 系統的安全評估……………………………………… 202
8. 4. 4 壓力容器安全評定………………………………… 202
8. 4. 5 壓力管道的安全評估……………………………… 203
8. 5 剩餘壽命預測……………………………………………… 205
8. 6 可靠度預測………………………………………………… 206
8. 7 失效預防理論、技術和方法的進展…………………… 211
8. 8 原始疲勞質量評估………………………………………… 212
8. 8. 1 原始疲勞質量的內涵……………………………… 213
8. 8. 2 確定原始疲勞質量的意義………………………… 213
8. 8. 3 結構細節原始疲勞質量的評估方法……………… 213
8. 8. 4 結構細節原始疲勞質量在工程套用中
的局限………………………………………………… 215
8. 8. 5 材料原始疲勞質量………………………………… 217
8. 8. 6 反推原始疲勞質量的關鍵因素…………………… 218
8. 8. 7 原始疲勞質量套用舉例…………………………… 220
參考文獻…………………………………………………………… 221
