《材料性能學(xué),》ppt課件-文庫吧
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【正文】 裂 . 疲勞裂紋的擴展： 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 15 第 Ⅰ 階段：沿最大切應(yīng)力方向 擴展速度極慢、擴展總量小 第 Ⅱ 階段：沿垂直拉應(yīng)力方向 穿晶擴展 擴展速度隨循環(huán)周次增加而增加 疲勞斷口最典型的微觀特征： 疲勞條帶 略微彎曲并相互平行的溝槽狀花樣，與裂紋擴展方向垂直。 脆性疲勞條帶 韌性疲勞條帶 相互平行的弧狀條紋 有 有 解理臺階的河流花樣， 大致垂直于疲勞條帶 有 無 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 16 疲勞條帶和貝紋線的區(qū)別： ?疲勞斷口的微觀、宏觀特征； ?相鄰貝紋線間可能有許多疲勞條帶； ?既可同時出現(xiàn)，也可不同時出現(xiàn)。 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 17 疲勞條帶的特點： ?滑移系多的面心立方金屬中，較明顯； ?滑移系較少或組織狀態(tài)復(fù)雜的鋼鐵材料中，常短窄而紊亂 第三節(jié) 疲勞抗力指標(biāo) 疲勞強度 過載持久值 疲勞缺口敏感度 疲勞裂紋擴展速度 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 18 從 等級的應(yīng)力水平， σ σ…… 、 σn，測定每個應(yīng)力水平的試樣從加載到斷裂所需的循環(huán)次數(shù) N N ……、 Nn。 繪制成 σ—N曲線。 疲勞試驗方法 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 19 臨界應(yīng)力 σ1 疲勞強度 σ1： σ ≤ σ1為無限壽命的疲勞應(yīng)力判據(jù)。 非對稱循環(huán)應(yīng)力的疲勞強度 σr 金屬材料的疲勞曲線 —— 類型：有水平線；無水平線 當(dāng)循環(huán)應(yīng)力小于一臨界值時，試樣不會斷裂。這個臨界值就定義為材料的疲勞強度，記作 σr。此時，σN曲線呈水平線。 當(dāng)載荷應(yīng)力 σ≤ σr時，工件不會發(fā)生疲勞斷裂，認(rèn)為是無限壽命。 2022/6/1 20 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 二、疲勞強度 疲勞曲線類型： ? 無限疲勞壽命 :有水平線，如結(jié)構(gòu)鋼和球墨鑄鐵等； ? 有限疲勞壽命 :沒有水平線，如有色金屬、不銹鋼和高強度鋼。 根據(jù)材料使用要求，測定N=10 107或 108有限壽命的疲勞強度。 ? 同一材料在不同的試驗環(huán)境下，會有不同的疲勞曲線。 2022/6/1 21 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 疲勞強度 定義： 在指定疲勞壽命下，材料能承受的上限循環(huán)應(yīng)力。 對稱循環(huán)疲勞強度 對稱彎曲 σ1 ；對稱扭轉(zhuǎn) τ1 ；對稱拉壓 σ1p 不對稱循環(huán)疲勞強度 σmax(σmin)— σm疲勞圖 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 22 最常用 機件承受不對稱循環(huán)載荷，設(shè)計時如何選材？理論上可以模擬試驗測定，實際上很難實現(xiàn)。 一般采用作圖法，求出各種不對稱循環(huán)載荷下的疲勞強度。 B、 C點： σ1 A點： σb H點： σ0 AHB曲線為 σmax，AEC曲線為 σmin。 圖表示了 r = 1~1各種狀態(tài)下的疲勞強度。 2022/6/1 23 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 求不對稱循環(huán)疲勞強度 —— 疲勞圖 A點表示靜拉伸； B點表示對稱載荷 AHB線上一點與原點 O的連線與橫坐標(biāo)夾角 α存在以下關(guān)系： ? 根據(jù)已知 r，求得 α，用作圖法求出在 AHB上的點，即 σmax 。 2022/6/1 24 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 求不對稱循環(huán)疲勞強度 —— 疲勞圖 適用于脆性材料 最早的疲勞圖中， AHB和 AEC是直線。 Gerber建議將 AHB改為拋物線，即： 2022/6/1 25 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 對于塑性材料： ? B點： σ1 ? A點： σs ? H點： σ0 ? 只要知道 σ σs，再測定一個 σ0，就可以繪制出塑性材料的疲勞圖。 ? 疲勞圖可以計算出不同循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)的疲勞強度。 σ1 A B C H P Q R 0 σ0 σm σmax σmin E 2022/6/1 26 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 ?彎曲、扭轉(zhuǎn)和抗壓疲勞強度存在以下經(jīng)驗關(guān)系 對稱拉壓疲勞強度 σ1p 對稱扭轉(zhuǎn)疲勞強度 τ1 對稱彎曲疲勞強度 σ1 ?同種材料的疲勞強度： 這些經(jīng)驗公式有一定誤差，約 10~30%。 ? 彎曲時，試樣截面上應(yīng)力分布不均勻，表面應(yīng)力最大，僅表面層產(chǎn)生疲勞損傷； ? 拉壓時，試樣截面的應(yīng)力分布均勻，整個截面
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