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第1章 腐蚀疲劳断裂 1

1.1 引言 1

1.2 腐蚀疲劳现象 2

1.2.1 腐蚀疲劳的定义 2

1.2.2 腐蚀疲劳的类 3

1.2.3 腐蚀疲劳的特征 4

1.2.4 腐蚀疲劳过程 5

1.3 腐蚀疲劳机理 6

1.3.1 气相腐蚀疲劳理 6

1.3.2 液相腐蚀疲劳机理 7

1.4 腐蚀疲劳的工程应用 8

1.4.1 构件腐蚀疲劳寿命估算的基本思路 9

1.4.2 结构抗腐蚀疲劳损伤设计 10

1.4.3 减缓腐蚀疲劳的措施 11

1.5 小结 14

2.1 引言 15

第2章 应变腐蚀疲劳裂纹起始寿命 15

2.2 应变腐蚀疲劳裂纹起始寿命 16

2.2.1 应变疲劳假设 16

2.2.2 腐蚀疲劳损伤模型 17

2.2.3 模型验证 20

2.3 裂纹起始寿命的频率效应 21

2.4 应力腐蚀疲劳裂纹起始寿命公式 24

2.4.1 表达式的引出 24

2.4.2 模型验证与试验结果再分析 25

2.5 小结 28

第3章 切口件腐蚀疲劳裂纹起始寿命 29

3.1 引言 29

3.2 裂纹起始寿命的试验方法 31

3.2.1 裂纹起始寿命的定义 31

3.2.2 常用切口件 31

3.2.3 腐蚀疲劳加载 32

3.3 常见腐蚀疲劳裂纹起始寿命模型 32

3.3.1 Kim裂纹起始模型 32

3.3.2 位错偶极子模型 33

3.4 切口根部局部应变范围的计算 34

3.5 腐蚀疲劳裂纹起始的力学模型 36

3.5.1 基本假设 36

3.5.2 腐蚀疲劳裂纹起始寿命表达式 36

3.6 试验验证 37

3.6.1 试验方法 37

3.6.2 试验结果与分析 38

3.6.3 加载频率的影响 40

3.7 文献中结果再分析 41

3.6.4 腐蚀疲劳裂纹起始寿命的一般表达式 41

3.8 腐蚀疲劳裂纹起始抗力系数与门槛值 44

3.8.1 裂纹起始抗力系数 44

3.8.2 裂纹起始门槛值 47

3.9 腐蚀环境对裂纹起始寿命影响的定量评价 51

3.10 小结 53

第4章 腐蚀疲劳裂纹扩展 54

4.1 引言 54

4.2.3 裂纹测量 55

4.2.2 载荷环境谱 55

4.2 裂纹扩展试验方法 55

4.2.1 常用试件 55

4.2.4 降载法 56

4.2.5 数据处理 57

4.3 腐蚀疲劳裂纹扩展的过程 58

4.3.1 腐蚀疲劳裂纹扩展的过程 58

4.3.2 腐蚀疲劳裂纹扩展的一般规律 59

4.4 腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型 61

4.4.1 叠加模型 61

4.4.2 过程竞争模型 62

4.4.3 位错偶极子模型 63

4.4.4 求腐蚀疲劳裂纹扩展速率的工程方法 64

4.5 腐蚀疲劳裂纹扩展的断裂模型 65

4.5.1 腐蚀疲劳裂纹扩展的假设 65

4.5.2 腐蚀疲劳裂纹扩展的断裂模型 66

4.5.3 腐蚀疲劳裂纹扩展速率表达式 69

4.6.1 试验条件 70

4.6 试验验证 70

4.6.2 试验结果与分析 71

4.6.3 应力比的影响 74

4.6.4 加载频率的影响 74

4.6.5 LY12CZ和LC4CS铝合金裂纹扩展性能的评价 75

4.6.6 铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展速率的一般表达式 79

4.7 文献中试验结果再分析 79

4.7.1 铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展速率 79

4.7.2 钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率 83

4.7.3 钛合金腐蚀疲劳裂纹扩展速率 84

4.8 关于腐蚀疲劳裂纹扩展系数 86

4.8.1 裂纹扩展系数 86

4.8.2 阳极溶解的影响 87

4.8.3 氢脆的影响 89

4.8.4 环境温度和影响 95

4.9 关于腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值 96

4.9.1 裂纹扩展门槛值 96

4.9.2 应力比的影响 98

4.10 小结 99

第5章 变幅载荷下腐蚀疲劳裂纹起始寿命 101

5.1 引言 101

5.2 腐蚀疲劳裂纹起始的超载效应 101

5.2.1 超载试验方法 101

5.2.2 超载后的腐蚀疲劳裂纹起始 103

5.2.3 腐蚀疲劳裂纹起始门槛值与超载幅度间的关系 106

5.2.4 超载后加载方式的影响 108

5.2.5 周期超载的影响 109

5.2.6 关于腐蚀疲劳裂纹起始超载效应的机制 111

5.2.7 完善的腐蚀疲劳裂纹起始寿命表达式 113

5.3 变幅载荷下腐蚀疲劳裂纹起始寿命 115

5.3.1 变幅载荷谱 115

5.3.2 裂纹起始寿命试验结果 118

5.4 腐蚀疲劳裂纹起始寿命估算模型 119

5.4.1 寿命估算应该考虑的问题 119

5.4.2 Miner损伤定则 120

5.4.3 变幅载荷下切口件腐蚀疲劳裂纹起始寿命估算模型 121

5.4.4 估算与试验结果对比 122

5.4.5 变幅载荷下腐蚀疲劳裂纹起始寿命统计分析 124

5.5 小结 125

第6章 变幅载荷下腐蚀疲劳裂纹扩展 127

6.1 引言 127

6.2 腐蚀疲劳裂纹扩展效应 127

6.2.1 超载试验条件 127

6.2.2 单次超载效应 128

6.2.3 周期超载条件下的裂纹扩展 131

6.3 周期超载裂纹扩展速率估算模型 133

6.3.1 超载模型 133

6.3.2 最大迟滞点的确定 134

6.3.3 超载迟滞循环数的计算 135

6.3.4 周期超载裂纹扩展速率估算模型 136

6.3.5 预测结果与试验结果对比 138

6.4 变幅载荷下腐蚀疲劳裂纹扩展估算模型 140

6.4.1 变幅载荷谱 140

6.4.3 试验验证 141

6.4.2 变幅载荷下腐蚀疲劳裂纹扩展估算模型 141

6.5 小结 143

第7章 化学短裂纹 145

7.1 引言 145

7.2 短裂纹的划分与定义 145

7.3 化学短裂纹的主要现象及结果 147

7.3.1 化学短裂纹尺寸效应 147

7.3.2 化学短裂纹尺寸限 149

7.3.3 电化学电位的影响 150

7.3.4 力学参数的影响 153

7.3.5 加载条件的影响 154

7.4 化学短裂纹效应的机制 156

7.5 小结 159

附录 常用裂纹体试件的应力强度因子 160

F.1 单边拉伸裂纹试件 160

F.2 中心裂纹拉伸试件(CCT) 160

F.3 紧凑拉伸试件(CT) 160

F.4 三点弯曲试件 161

参考文献 163