断裂与疲劳。
一、填空题。
1、材料或构件的主要失效模式：变形、断裂、磨损、腐蚀、变性。
2、强度问题：强度受应力状态的影响，塑性屈服。
尺寸效应：由此引申出理论强度、实测强度和实际强度，三者分别对应品质、材料和结构。
3、双原子作用模型、裂口断裂理论···
应力强度因子理论中，只有两个变量。 研究裂纹的扩展规律使用：，其中，y指弹性模量，指工作应力，a指裂纹长度，指断裂韧性；
研究裂纹的剩余寿命使用：帕里斯公式：，其中指应力强度因子幅度。。a0为裂纹原始长度，ac为裂纹临界尺寸。
4、ⅰ型裂纹···
5、裂纹发展的三个阶段和特征：裂纹的起始和萌生、裂纹的稳定扩展、裂纹的失稳展。
方法：应力寿命法和应变寿命法。
6、裂纹的特征：局部破坏的过程、交变载荷作用、损伤累积过程。
二、判断题（改错题）
1、mpa；
2、”百工五法”：矩、规、绳、水、垂。《墨子》载：
”为方以矩，为圆以规，直以绳，衡以水，正以垂。” 矩，就是直角尺，也叫“鲁班尺”，它的主要作用是取直角，画方。规，画圆工具。
绳，也叫“墨绳”，是平面划直线的工具。水，衡量水平的工具。取平的方法自古用水，《尚书》说：
“非水无以准万里之平”。垂，取垂直时用的一种工具。这是利用地球吸引力找垂直的一种最常用的方法。
三、简答题。
1、解释低应力脆断事故：
在应力水平较低，甚至低于材料的屈服点应力情况下结构发生的突然断裂，称为低应力脆断。主要宏观特征是结构没有出现明显的塑性变形，类似于脆性材料的断裂特征，但材料不一定脆，断口也不一定显示出结晶状形貌。
低应力脆断多与结构件中存在宏观缺陷(主要是裂纹)有关，同时也与材料的韧性有关。韧性好的材料在较大应力或较大缺陷时才会断裂。而韧性差的材料在较低应力或较小缺陷时就会断裂。
焊接结构(如压力容器、船舶、钢结构桥梁、航天器)因最易存在严重的焊接缺陷而常发生低应力脆断。
断裂力学是研究低应力脆断的主要手段，其研究目的也主要是预防低应力脆断。
2、解释：k指应力强度因子，ⅰ指ⅰ型（张开型）强度裂纹，c指……，指i型裂纹应力强度因子， 指i型裂纹在平面应力的应力条件下的断裂韧性，指应力强度因子的临界值，即为i型裂纹在平面应变的应力条件下的断裂韧性。
3、断裂力学的发展历程：
2023年titanic——
2023年inglis ——无限大平板椭圆孔应力分析（奇论）
2023年griffith（英国格里菲斯）——裂口断裂理论。
2023年 ——应力函数。
2023年orowan （英国奥罗万）——研究裂口断裂理论
2023年irwin（美国欧文）——研究裂口断裂理论
2023年orowan （英国奥罗万）——修正裂口断裂理论（塑性功）
2023年irwin（美国欧文）——能量释放率（能量平衡断裂理论）
2023年irwin（美国欧文）——应力强度因子断裂理论。
2023年wells ——cod理论（裂纹尖端张开位移）
2023年paris，gomez和anderson ——裂纹扩展规律。
2023年paris和erdogan ——裂纹扩展规律（有效应用在疲劳问题的描述）
2023年rice ——j积分理论。
70年代末 ——动态断裂力学。
80年代末 ——概率断裂力学。
4、断裂力学、材料力学和理论力学的物理模型（研究对象）分别是什么？采用的分析方法是什么？
答：物理模型分别为有裂纹（局部裂纹）的变形体、弹性体、刚体和质点；两种分析方法：能量分析法和应力分析法。
5、疲劳的定义、分类、参量和主要研究方法是什么？
答：（1）定义：
材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫做疲劳，若出现可见裂纹或者完全断裂都叫疲劳破坏，其中导致材料开裂称为疲劳断裂，有时也简称疲劳。
2）分类：疲劳的分类有多种方法，主要的有：
—根据循环寿命分类。
根据循环寿命可以分为无限寿命疲劳与有限寿命疲劳。
在经典疲劳理论中，疲劳破坏的主要指标是疲劳强度或称疲劳极限。
所有的疲劳断裂都可以按照循环周次的高低而纳入高周和低周两类疲劳范畴之内。
—根据表征参量分类。
根据表征参量可以分为应力疲劳和应变疲劳。
在循环载荷较低时，疲劳力学参量用应力表示，称为应力疲劳。在这种情况下，由于循环应力较低，材料的疲劳寿命很长，破坏循环达到很高周次，也称为高周疲劳。
当循环应力（或应变）超过材料的屈服极限，需要用应变作为循环载荷参量，故称应变疲劳。在这种情况下，由于局部应力超过屈服极限，材料的疲劳寿命较短，即材料破坏只经受了较短的循环周次（一般），常称为低周疲劳。
—根据工作环境分类。
根据工作环境可以分为热疲劳、机械疲劳、环境疲劳。
热疲劳是由于温度的循环变化而引起应变的循环变化，并由此产生的疲劳失效。产生热疲劳的两个必要条件是温度循环变化和机械约束。温度变化，使材料膨胀，但由于受到约束而产生热应力。
机械疲劳是指零部件在交变机械应力（交变应力由机械力引起）作用下而引起的断裂失效。
环境疲劳是指在交变应力和环境共同作用下而产生的疲劳断裂失效，包括腐蚀疲劳、高温疲劳和微振疲劳等。
—根据服役条件分类。
根据服役条件（载荷、温度、介质）可以分为如图3-6所示。
当然，根据载荷、温度、介质的综合条件还可分为静疲劳、热-机械疲劳、应力腐蚀等。
3）参量：作为疲劳的力学参量的循环载荷可以用应力或应变表示。
最简单的循环载荷（应力）是恒幅应力循环载荷。用应力表示的参量有最大应力 、最小应力 、平均应力 、应力幅和应力比 （循环特性）五个 。
显然，描述一个应力循环，至少需要两个量。其中最大应力和最小应力是描述循环应力水平的基本参量，其余参量在疲劳分析中常常使用。五个参量，需且只需已知其中任意两个，即可确定循环应力水平。
用应变表示的参量有最大应变最小应变 、平均应变 、应变幅和应变比 （循环特性）五个，它们之间存在类似于应力参量关系。
4）主要研究方法：
疲劳断裂问题，需要研究载荷谱、裂纹萌生及扩展规律、构件细节应力分析、疲劳寿命**和抗疲劳设计方法等等。
一方面，由于涉及因素多，问题复杂，难以找到解析的、普遍的寿命**方法；
另一方面，工程应用的需求迫切。
因此，研究问题时必须抓住主要因素，建立简化模型，逐步深化认识。
6、j积分的定义。
答：j积分是指围绕裂纹周界的线积分。其控制了裂尖的应力、应变场，是弹塑性应力场强度的度量。
j积分具有路径不变性，以及守恒性。
j积分的守恒为j积分的计算提供了方便，使能够避开复杂的裂纹尖端应力场，位移场，通过离开尖端处的应力，位移场计算。这些可以通过有限元方法得到。图示 j
的线性或线弹性体平板，开有一穿透切口，围绕切口顶端点按逆时针方向做一围线γ，沿此围线作下式积分：
这个积分就叫做j积分。其中w(ε)是平面体内的应变能密度。
7、 材料的性能。
8、材料的力学性能指标。
单向应力的强度指标包括以下几种：
静态力学性能（常规）
静拉伸试验。
弹性和刚度、塑性与强度、 韧性与韧度、脆性与脆度、硬度（布氏硬度、洛氏硬度））
动态力学性能。
冲击韧性（αku）
疲劳强度。断裂力学性能（）
特殊力学性能。
（高温、蠕变、腐蚀、磨损等）
弹性模量（杨氏、剪切） 弹性比功、泊松比。
比例极限、弹性极限、屈服强度（三种屈服标准）（塑性屈服抗力）
抗拉强度（脆性断裂抗力）
条件延伸率（均匀变形能力）
断面收缩率（局部变形能力）
颈缩条件（硬化速率等于真实应力）
四、计算题。
注意算法的理论依据。（参考失效分析复习材料里的计算题）
飞机结构疲劳强度与断裂分析
院系 北方科技学院。专业 自动化。姓名 潘星宇。学号 b04130219 一 疲劳的基本概念。一 疲劳破坏的特征。1 在交变的工作应力远小于材料的强度极限，甚至比屈服极限还小的情况下，破坏就可以发生。2 疲劳破坏是一个累积损伤的过程，要经过一定的时间历程在交变应力多次循环之后才突然发生。3 疲劳破坏...
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