【摘 要】
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国际上广泛使用Manson-Coffin公式来预测疲劳寿命,但该公式不能确定疲劳寿命同裂纹尺寸之间的关系.本文提出采用与疲劳极限有关的最大非损伤裂纹尺寸代替晶粒尺寸,当裂纹达到
【机 构】
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上海交通大学船舶与建筑工程学院,西安交通大学材料科学与工程学院,西安交通大学能源与动力工程学院,
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国际上广泛使用Manson-Coffin公式来预测疲劳寿命,但该公式不能确定疲劳寿命同裂纹尺寸之间的关系.本文提出采用与疲劳极限有关的最大非损伤裂纹尺寸代替晶粒尺寸,当裂纹达到最大非损伤裂纹尺寸时,减速扩展速率降低到零.在此基础上结合短疲劳裂纹扩展速率的变化规律,导出了物理短裂纹的萌生和扩展速率同应力、应变、裂纹尺寸以及常规力学性能之间的定量关系.从而做到直接用材料常规力学性能预测短裂纹的疲劳寿命.本文证明了短裂纹的寿命预测公式同Manson-Coffin公式有相同的形式,从理论上揭示了Manson-Coffin公式的本质是短裂纹的萌生和扩展规律.用本文公式预测的疲劳寿命与著名学者相关的试验结果进行了比较,两者完全吻合.并且本文公式中的系数和指数同试验数据的拟合公式也完全一致.特别是对接近10m物理短裂纹疲劳寿命的预测同实验结果惊人的吻合.用本文的公式对15种材料的短裂纹扩展速率进行了预测,其结果和实验值的吻合程度也令人十分满意,显示了本理论的广泛适用性.
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