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第1章概论1

1.1定性分析与定量分析1

1.2断口定量分析在失效分析中的作用3

1.3疲劳断口定量分析的主要技术和方法7

1.4断口定量分析的主要模型9

1.5疲劳断口定量分析研究进展10

参考文献13

第2章疲劳断裂特征14

2.1疲劳弧线14

2.2疲劳小弧线17

2.3疲劳条带17

2.4疲劳沟线18

2.5临界裂纹长度19

2.6疲劳瞬断区大小20

2.7疲劳瞬断区内放射线的物理数学模型20

2.8疲劳条带与环境损伤休止条纹的区别21

参考文献22

第3章疲劳断口定量分析方法及常用模型23

3.1疲劳断裂特征及形成机理23

3.1.1疲劳裂纹萌生与扩展过程24

3.1.2疲劳起源阶段24

3.1.3疲劳裂纹稳定扩展阶段25

3.1.4裂纹快速扩展或瞬断阶段28

3.1.5裂纹各阶段的形成机理29

3.2疲劳裂纹扩展的阶段特性35

3.2.1疲劳裂纹扩展速率曲线35

3.2.2基于△K的裂纹扩展速率表达式36

3.3Pas公式38

3.3.1Paris公式定量反推疲劳扩展寿命39

3.3.2Paris公式定量反推疲劳应力43

3.3.3Paris公式定量反推原始疲劳质量44

3.4列表梯形法45

3.5断口宏观特征定量分析的方法47

3.6FstandDugdale模型49

3.7疲劳特征的测量方法50

3.7.1疲劳特征观察与分析50

3.7.2疲劳条带的测定50

3.7.3疲劳弧线的测定53

3.8断口定量分析疲劳扩展寿命的主要程序和步骤53

3.9断口定量分析疲劳应力的主要程序和步骤56

参考文献58

第4章金属结构材料疲劳断口定量分析60

4.1断口定量分析疲劳扩展寿命60

4.1.1Pas公式定量反推疲劳扩展寿命适用性验证60

4.1.2梯形法反推疲劳扩展寿命62

4.1.3Pas公式与梯形法的比较64

4.1.4断口宏观特征模型反推疲劳扩展寿命65

4.2疲劳扩展第一阶段与第二阶段68

4.3疲劳断口定量反推与断裂力学之间关系71

4.3.1宏观裂纹扩展速率与微观裂纹扩展速率71

4.3.2宏、微观裂纹扩展速率反推扩展寿命结果的评价75

4.4不同试验条件对裂纹扩展速率的影响77

4.4.1频率及保持时间对疲劳裂纹扩展速率的影响77

4.4.2温度对裂纹扩展速率的影响78

4.4.3应力比R对裂纹扩展速率的影响78

4.5应力比R对裂纹扩展速率表达式的修正81

4.6断口定量反推疲劳应力85

4.6.1宏观特征模型反推疲劳应力85

4.6.2Paris公式的方法88

4.7几种材料疲劳应力断口定量分析举例90

4.7.118Cr2Ni4WA钢90

4.7.2TC4钛合金91

4.7.3LC9铝合金93

4.7.4GH4169高温合金95

4.8疲劳应力断口定量反推结果的分析97

参考文献98

第5章疲劳断口定量分析的影响因素100

5.1断口定量反推疲劳扩展寿命的影响因素100

5.1.1Paris公式100

5.1.2梯形法105

5.1.3断口宏观特征模型106

5.2断口定量分析疲劳应力的影响因素106

5.2.1疲劳条带间距测量误差107

5.2.2裂纹扩展材料常数c、n值的影响114

5.2.3裂纹形状因子Y的影响115

5.2.4复杂载荷状态对疲劳应力反推结果的影响116

参考文献117

第6章构件疲劳扩展寿命的定量分析118

6.1同类构件系统定量分析119

6.2载荷谱下断口定量分析121

6.2.1等幅谱121

6.2.2随机载荷谱122

6.2.3块随机谱125

6.3构件疲劳寿命定量分析典型案例125

6.3.1垂尾疲劳试验断口定量分析125

6.3.2轰六飞机下壁板及垫板裂纹断口分析128

6.3.3歼7E飞机框横梁裂纹分析132

6.3.4飞机中央翼框及长桁疲劳寿命估算136

6.4特定方法在定量分析疲劳扩展寿命中的应用139

6.4.1对称疲劳扩展方法的利用140

6.4.2裂纹扩展方向改变的情况142

6.4.3从同一断面的两侧起源向中间扩展交叉的情况144

6.4.4其他情况144

6.5构件定检周期的评估方法144

6.6断口定量分析方法评价工艺效果146

6.7某发动机后机匣焊缝寿命分析与安全评估149

6.8某中减齿轮疲劳扩展寿命反推154

参考文献157

第7章构件疲劳应力断口定量分析158

7.1断口定量分析疲劳应力的思路158

7.2叶片振动应力分析160

7.2.1振动疲劳试验条件下叶片应力反推161

7.2.2压气机转子叶片振动应力反推164

7.2.3不同条件下反推振动应力的过程分析166

7.3螺栓疲劳应力断口定量反推170

7.4机翼根部连接带板疲劳应力反推173

7.5齿轮疲劳应力反推177

7.6孔两侧对称开裂情况下的裂纹形状因子182

7.7裂纹扩展速率变化趋势在分析失效原因中的应用183

参考文献187

第8章失效分析预测预防188

8.1失效分析预测预防相关内容188

8.1.1基本概念和研究内容188

8.1.2失效分析预测预防的相关学科189

8.2疲劳断口定量分析在失效预测预防中的作用192

8.3失效分析过程195

8.4安全评估198

8.4.1材料性能的评估198

8.4.2含缺陷零件的安全评估199

8.4.3系统的安全评估202

8.4.4压力容器安全评定202

8.4.5压力管道的安全评估203

8.5剩余寿命预测205

8.6可靠度预测206

8.7失效预防理论、技术和方法的进展211

8.8原始疲劳质量评估212

8.8.1原始疲劳质量的内涵213

8.8.2确定原始疲劳质量的意义213

8.8.3结构细节原始疲劳质量的评估方法213

8.8.4结构细节原始疲劳质量在工程应用中的局限215

8.8.5材料原始疲劳质量217

8.8.6反推原始疲劳质量的关键因素218

8.8.7原始疲劳质量应用举例220

参考文献221