基于位錯(cuò)理論的疲勞裂紋擴(kuò)展特性研究.pdf

1、疲勞裂紋是引起工件失效的一個(gè)重要原因，目前主要是基于斷裂力學(xué)理論來解決這個(gè)問題，卻無法從本質(zhì)上解釋疲勞裂紋擴(kuò)展特性?；谖诲e(cuò)理論出發(fā)就能夠很好地研究疲勞裂紋的擴(kuò)展特性，但是現(xiàn)階段基于位錯(cuò)理論一般只是針對(duì)于疲勞裂紋擴(kuò)展Ⅰ階段，對(duì)于擴(kuò)展的全程特性研究還很不完善，從位錯(cuò)理論研究疲勞裂紋擴(kuò)展特性有著重要意義。
　　 在研究Ⅰ型裂紋的擴(kuò)展方向時(shí)，由于實(shí)際狀況下的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的，所以建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來簡(jiǎn)化裂紋尖端的位錯(cuò)群是必要的。本文

2、用大位錯(cuò)模型來替代實(shí)際晶體當(dāng)中的離散位錯(cuò)，簡(jiǎn)化了位錯(cuò)模型，能夠比較方便的計(jì)算出位錯(cuò)與裂紋共同作用下裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)分布情況，并發(fā)現(xiàn)裂紋尖端的應(yīng)力分布受到外加應(yīng)力強(qiáng)度因子和晶格摩擦力的影響。結(jié)果表明裂紋尖端的應(yīng)力峰值會(huì)隨著應(yīng)力強(qiáng)度因子增加而增加，同時(shí)還會(huì)隨著晶格摩擦力減小而增大。通過對(duì)裂紋尖端各個(gè)滑移面的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中極大值一直出現(xiàn)在主裂紋面上，所以Ⅰ型裂紋擴(kuò)展的方向總是沿著主裂紋面的方向，不會(huì)隨著外加條件變化而改變。
　

3、　 目前基于微觀位錯(cuò)理論得出的疲勞裂紋擴(kuò)展速率表達(dá)式主要是反映疲勞裂紋擴(kuò)展第一階段的特點(diǎn)。本文利用連續(xù)位錯(cuò)模型，并結(jié)合能量守恒理論，得出疲勞裂紋擴(kuò)展速率的表達(dá)式。在計(jì)算裂紋-位錯(cuò)系統(tǒng)的總勢(shì)能時(shí)，位錯(cuò)發(fā)射過程當(dāng)中克服晶格摩擦力所引起的耗散能以及位錯(cuò)-位錯(cuò)相互作用能、位錯(cuò)-裂紋相互作用能都被考慮進(jìn)去。通過對(duì)位錯(cuò)、裂紋共同作用下在裂紋尖端所產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)的計(jì)算，可以求得裂紋尖端的應(yīng)變能密度，并將它替代位錯(cuò)-位錯(cuò)相互作用能與位錯(cuò)-裂紋相互