基本介紹
- 中文名：疲勞與斷裂
- 開課時間：2018年11月01日（首次）
- 授課平台：中國大學MOOC
- 授課教師：楊新華、王元勛、羅俊、魏俊紅
- 類別：慕課、國家精品線上開放課程
- 提供院校：華中科技大學
課程性質,課程背景,適應對象,開課信息,課程簡介,課程大綱,課前預備,預備知識,學習資料,授課目標,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程背景
疲勞與斷裂是工程中最常見最重要的失效模式。20世紀八十年代初，美國眾議院科技委員會委託美國標準局進行過一次關於斷裂所造成的損失的大型綜合調查。根據調查結果，斷裂使美國一年損失1190億美元，約占其1982年國內生產總值的4%。調查報告指出，向工程技術人員普及關於斷裂的基本概念和知識可以減少損失29%；如果在工程中套用已有研究成果，還可以再減少損失24%。為了普及疲勞與斷裂方面的知識，推動已有研究成果的套用，華中科技大學開設了疲勞與斷裂課程。
適應對象
疲勞與斷裂課程適合於力學、機械、材料、土木、能源、航空航天等專業高年級本科生和研究生學習，也可作為相關專業的教師、研究人員和工程技術人員參考。
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|
第1次開課 | 2018年11月01日~2019年01月28日 | 每周一個章節 | 2806 |
第2次開課 | 2019年03月01日~2019年06月30日 | 2318 | |
第3次開課 | 2019年09月10日~2020年01月12日 | 每兩周一章節 | 3034 |
第4次開課 | 2020年03月17日~2020年06月08日 | 每周一個章節 | 1971 |
第5次開課 | 2020年09月15日~2021年01月05日 | 每兩周一章節 | 1286 |
課程簡介
疲勞與斷裂課程共9章，45個知識點，可以分為4個部分。第1章為第一部分，4個知識點，主要講授疲勞的基本概念，疲勞載荷的描述方法、結構抗疲勞設計的主要方法和疲勞破壞的巨觀斷口特徵。第2-4章是第二部分，共18個知識點，針對材料或結構在不同載荷水平下發生的高周和低周疲勞，主要研究和討論循環載荷的計數和回響分析、疲勞損傷的累積，以及裂紋萌生壽命的預測的理論和方法。第5-7章是第三部分，共14個知識點，介紹線彈性斷裂力學和彈塑性斷裂力學的基本理論，斷裂控制設計方法，以及埋藏裂紋和表面裂紋問題的應力強度因子計算。第8、9兩章為第四部分，共9個知識點，討論疲勞裂紋擴展壽命的預測方法、裂紋閉合理論和高載遲滯效應。
課程大綱
第一章 緒論 1.1疲勞的基本概念 1.2擾動載荷的描述 1.3結構抗疲勞設計方法 1.4疲勞斷口巨觀特徵 試驗標準 單元測驗 第二章 高周疲勞 2.1基本S-N曲線 2.2平均應力的影響 2.3缺口疲勞 2.4Palmgren-Miner線性損傷累積理論 2.5相對Miner理論 2.6雨流計數法 試驗標準 單元測驗 第三章 疲勞套用統計學基礎 3.1疲勞數據的分散性 3.2常態分配 3.3給定疲勞壽命下的失效機率估計 3.4威布爾分布 3.5線性回歸分析 3.6利用回歸方程進行統計推斷 試驗標準 單元測驗 第四章 低周疲勞 4.1單調應力-應變回響 4.2材料應力-應變回響的循環滯回 4.3循環應力-應變回響 4.4隨機載荷下的應力-應變回響 4.5低周疲勞分析 4.6缺口件的疲勞 試驗標準 單元測驗 第五章 線彈性斷裂力學 | 5.1結構中的裂紋 5.2平面問題的應力函式及其複變函數表示 5.3裂紋尖端場 5.4應力強度因子 5.5材料斷裂韌度的實驗測試 5.6能量釋放率 試驗標準 單元測驗 第六章 表面裂紋 6.1拉伸載荷作用下無限大體中的埋藏裂紋 6.2拉伸載荷作用下無限大體中的半橢圓表面裂紋 6.3彎曲和拉彎組合載荷作用下有限體中的表面裂紋 試驗標準 單元測驗 第七章 彈塑性斷裂力學 7.1裂紋尖端的小範圍屈服 7.2小範圍屈服下的應力強度因子修正 7.3裂紋尖端的張開位移和Dugdale模型 7.4裂紋尖端張開位移的實驗測試 7.5J積分 單元測驗 第八章 疲勞裂紋擴展 8.1疲勞裂紋擴展的控制參量 8.2疲勞裂紋擴展規律 8.3疲勞裂紋擴展壽命預測 8.4應力比對疲勞裂紋擴展的影響 8.5載入頻率對疲勞裂紋擴展的影響 8.6腐蝕疲勞 試驗標準 單元測驗 第九章 裂紋閉合理論與高載遲滯效應 9.1裂紋閉合理論 9.2裂紋閉合應力的實驗測定 9.3高載遲滯效應 單元測驗 |
課前預備
預備知識
學習疲勞與斷裂課程需要預備彈性力學、塑性力學知識。
學習資料
書名 | 作者 | 出版時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|
《 疲勞與斷裂（第二版）》 | 楊新華、陳傳堯 | 2018 | 華中科技大學出版社 |
《疲勞與斷裂（第一版）》 | 陳傳堯 | 2002 | |
《 疲勞斷裂基礎》 | 陳傳堯、高大興 | 1991 | 華中理工大學出版社 |
《材料與結構的疲勞》 | Claude Bathias Andre Pineau | 2016 | 國防工業出版社 |
《材料的疲勞》 | Subra Suresh | 1999 | |
《疲勞套用統計學》 | 高鎮同 | 1986 | |
《金屬材料的斷裂與疲勞》 | 林吉中、劉淑華 | 1989 | 中國鐵道出版社 |
《疲勞斷裂可靠性工程學》 | 熊峻江 | 2008 | 國防工業出版社 |
《焊接結構疲勞強度》 | Dieter Radaj | 1994 | 機械工業出版社 |
《工程斷裂力學簡明教程》 | 臧啟山、姚戈 | 2014 | 中國科學技術大學出版社 |
《工程斷裂力學》 | 酈正能、張紀奎 | 2012 | 北京航空航天大學出版社 |
《斷裂力學》 | 張曉敏 | 清華大學出版社 | |
《高等斷裂力學》 | 王自強、陳少華 | 2009 | 科學出版社 |
《斷裂力學》 | 陳靳、趙樹山 | 2006 | |
《斷裂力學及其工程套用》 | 李慶芬 | 1998 | 哈爾濱工業大學 |
授課目標
疲勞與斷裂課程對知識點進行了篩選和組織。通過學習，可以幫助學習者理解疲勞與斷裂破壞的基本概念、主要現象和特徵、基本規律及其內在機理，熟練掌握現代結構疲勞、斷裂控制設計的基本原理與方法，了解學科發展前沿和疲勞、斷裂破壞基本規律的一般研究方法。
所獲榮譽
2007年，疲勞與斷裂課程獲國家精品課程。
2013年，疲勞與斷裂課程獲國家精品資源共享課。
2019年1月8日，疲勞與斷裂課程被教育部認定為國家精品線上開放課程。
教師簡介
該課程教師團隊均來自華中科技大學，其中楊新華、王元勛、羅俊為教授職稱，魏俊紅為講師職稱。
