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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