解:1)不考虑缺陷,按传统强度设计考虑。选用二种材料时的安全系数分别为:材料1:n?1=?ys1/?=1800/1000=1.8材料2:n?2=?ys2/?=1400/1000=1.4优合格例1:某构件有一长a=1mm的单边穿透裂纹,受拉应力?=1000MPa的作用。试选择材料。材料1:?ys1=1800Mpa,K1C1=50MPa;材料2:?ys2=1400Mpa,K1C2=75MPa;mm2)考虑缺陷,按断裂设计考虑。由于a很小,对于单边穿透裂纹应有或cKaK1112.1£=pasaKcpas12.11£第30页,共54页,星期日,2025年,2月5日选用材料1,将发生低应力脆性断裂;选用材料2,既满足强度条件,也满足抗断要求。材料断裂应力为:aKcps12.11£选用材料1:?1c=50/[1.12(3.14?0.001)1/2]=796MPa?选用材料2:?2c=75/[1.12(3.14?0.001)1/2]=1195MPa?断裂安全注意,a0越小,K1C越大,临界断裂应力?c越大。因此,提高K1C,控制a0,利于防止低应力断裂。第31页,共54页,星期日,2025年,2月5日压力容器直径大,曲率小,可视为承受拉伸应力的无限大中心裂纹板,有:或cKaK11£=ps21)(1spcKa£解:由球形压力容器膜应力计算公式有:?=pd/4t=5?4/(4?0.01)=500MPa例2:球形压力容器d=5m,承受内压p=4MPa,厚度t=10mm,有一长2a的穿透裂纹。已知材料K1C=80MPa。求临界裂纹尺寸ac。m第32页,共54页,星期日,2025年,2月5日在发生断裂的临界状态下有:故得到:ac=(1/3.14)(80/500)2=0.0081m=8.1mm21)(1spcKa=c;?=pd/4t若内压不变,容器直径d,?,ac,抗断裂能力越差。内压p,则?,临界裂纹尺寸ac;材料的K1C,临界裂纹尺寸ac;可知:第33页,共54页,星期日,2025年,2月5日4材料的断裂韧性K1cL=4WWaP三点弯曲(B=W/2)1)标准试件(GB4161-84)应力强度因子:])(7.38)(6.37)(8.21)(6.4)(9.2[2/92/72/52/32/12/3WaWaWaWaWaBWPLK+-+-=2孔f0.25WPPaW1.25W1.2W0.55W紧凑拉伸(B=W/2)裂纹预制:电火花切割一切口,使用钼丝直径约0.1mm。用疲劳载荷预制裂纹,应使Da?1.5mm。疲劳载荷越小,裂纹越尖锐,所需时间越长。为保证裂纹足够尖锐,要求循环载荷中Kmax(2/3)K1c。第34页,共54页,星期日,2025年,2月5日X-Y记录仪PV2)试验装置监测载荷P、裂纹张开位移V,得到试验P-V曲线,确定裂纹开始扩展时的载荷PQ和裂纹尺寸a,代入应力强度因子表达式,即可确定Kc。PP试件试验机放大器力传感器输出P引伸计输出V第35页,共54页,星期日,2025年,2月5日第36页,共54页,星期日,2025年,2月5日3)PQ的确定:若在P5前无载荷大于P5,则取PQ=P5;若在P5前有载荷大于P5,则取该载荷为PQ。作比P-V线性部分斜率小5%的直线,交P-V于P5。PmaxP0VP500P5PmaxPQ=PmaxPmaxPQPQ=P5