【正文】 疲勞極限： 當(dāng)應(yīng)力低于 時(shí)，即使循環(huán)無限多次也不會發(fā)生疲勞斷裂，曲線水平部分對應(yīng)的應(yīng)力 ，就是疲勞極限。 m ax00r ???? ?m a x m a x0 2 2m? ? ?? ? ?齒輪齒根 （彎曲） m in m a x01r ??? ? ?? ?m a x m i n 20m? ? ?? ? ? 缸蓋螺釘 大拉小壓 第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 一 . 疲勞的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 交變載荷：載荷的大小、方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷。 平面應(yīng)變狀態(tài)， Z方向彈性約束阻止了該方向的變形。 原因：沒考慮一般材料中都存在著微小的宏觀裂紋。 沖擊韌性： 用指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。 韌性斷裂前有明顯的塑性變形 脆性斷裂前無明顯塑性變形 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 韌窩 齊整表面 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性： 材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，是材料輕度和塑性的綜合表現(xiàn)。 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 三 . 過量變形失效 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 概念：由于彈性或塑性變形超過了允許量而導(dǎo)致零（構(gòu)）件失效 2. 過量塑性變形及其抗力指標(biāo) 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 總 結(jié) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 應(yīng) 用 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 斷裂： 材料在應(yīng)力作用下分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的部分現(xiàn)象 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 宏觀變形量的大小 韌性斷裂 脆性斷裂 斷裂前發(fā)生明顯的宏觀塑形變形 斷裂前不發(fā)生塑形變形 斷裂前 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 脆性斷裂沒有明顯征兆，危害性極大。 維氏硬度 — HV 22 1 3 6sin2PHVd?以一定大小的載荷 P,將一個(gè)金剛石四棱錐壓入金屬表面，單位壓痕面積上的載荷即為金屬的維氏硬度，單位 kgf/mm 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 三 . 過量變形失效 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 概念：由于彈性或塑性變形超過了允許量而導(dǎo)致零（構(gòu)）件失效 1. 過量彈性變形及其抗力指標(biāo) 鏜床鏜桿 被加工零件的精度 較小彈性變形 本身由于剛度不足 過量彈性變形 鏜出的孔偏小、錐度，影響加工精度、廢品 齒輪軸過量變形 加速齒輪磨損，增加噪聲 彈簧過量變形 不能達(dá)到承載能力 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 三 . 過量變形失效 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 概念：由于彈性或塑性變形超過了允許量而導(dǎo)致零（構(gòu)）件失效 1. 過量彈性變形及其抗力指標(biāo) 剛度：零構(gòu)件受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。 工業(yè)中應(yīng)用最廣泛 以硬質(zhì)合金或金剛石錐體為壓頭 布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) （ 3） 硬度：表征材料軟硬程度的一種性能。 應(yīng)用彈性回跳法將撞銷從一定高度落到所試材料的表面上而 發(fā)生回跳。 物理意義由試驗(yàn)方法決定。 彈性指標(biāo) →彈性能 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) （ 2） 塑性：指材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。 彈性模量 E(或切變模量 G)是表征材料 剛度的性能指標(biāo) (why) 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 1. 剛度和強(qiáng)度指標(biāo) （ 2） 強(qiáng)度 定義：強(qiáng)度是指材料抵抗變形或斷裂的能力 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 1. 剛度和強(qiáng)度指標(biāo) （ 2） 強(qiáng)度 是材料應(yīng)力和應(yīng)變成正比的最大應(yīng)力 是不產(chǎn)生塑性變形的最大應(yīng)力 是材料開始產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力 是材料產(chǎn)生最大均勻塑性變形的應(yīng)力 是材料發(fā)生斷裂的應(yīng)力 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) （ 1） 彈性：指材料彈性變形的大小。 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 一 . 工程材料在靜拉伸時(shí)的應(yīng)力 應(yīng)變行為 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 低碳鋼拉伸曲線的 4個(gè)階段、 3個(gè)特征點(diǎn) ?OB：彈性階段（卸載可逆） ? ? ?P ?e ?s ?b A B C C’ D E O ? A：比例極限 ?P B：彈性極限 ?e ?BC’：屈服階段（出現(xiàn)塑性變形） （兩者很接近） ? =E? ? =E? E=tan ? C：屈服極限 ?s 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 ? C’D:強(qiáng)化階段 D：強(qiáng)度極限 ?b ? DE：縮頸階段（局部收縮階段） ?0 ?p ?e ?t ?e:彈性應(yīng)變 ， ?p:塑性應(yīng)變（不可逆的殘余應(yīng)變） ? ? ?P ?e ?s ?b A B C C’ D E O ? ? =E? 卸載曲線 卸載后再加載曲線 屈服極限提高：冷作硬化 ，在 C’D段內(nèi)卸載曲線為彈性直線 E：斷裂點(diǎn) 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 一 . 工程材料在靜拉伸時(shí)的應(yīng)力 應(yīng)變行為 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 其他類型材料的應(yīng)力 應(yīng)變行為 彈性變形、塑性變形 彈性變形 非線性彈性變形 1— 純金屬 （ Al、 Cu、 Ag等） 2— 脆性材料 （陶瓷、白口鑄鐵、淬火高碳鋼） 3— 高彈性材料 （橡膠） 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 其他類型材料的應(yīng)力 應(yīng)變行為 1 2 3 4 10 20 30 ?(%) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 ?(MPa) 錳鋼 硬鋁 退火球墨鑄鐵 低碳鋼 特點(diǎn)： d 較大 ， 為塑性材料 。 2. 失效 的定義和形式： 定義：零件失去設(shè)計(jì)所要求的效能即為失效。 ?使用行為：在材料的選用中，不僅要考慮初始要求，而且要考慮使那些材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致材料性能發(fā)生變化的使用條件。因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中，會遇到越來越多的材料和材料加工方面的問題。 二、工程材料及其類別 2. 工程材料的類別： 工程材料是以用于工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件及元器件的材料為研究對象。 一、材料科學(xué)與社會發(fā)展 信息社會的材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及材料發(fā)展趨勢： 從工業(yè)社會向信息社會過渡中 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從勞動密集型、資金密集型向技術(shù)密集型和知識密集型發(fā)展 勞動對象的結(jié)構(gòu)中金屬材料比重下降、而無機(jī)非金屬材料、有機(jī)合成材料的比重越來越大。 漢代“先煉鐵后煉鋼”技術(shù)居世界領(lǐng)先地位。緒 論 ? 材料科學(xué)與社會發(fā)展 ? 工程材料及其類別 ? 機(jī)械工程材料 ? 本課程的目的 ? 本課程的主要內(nèi)容 一、材料科學(xué)與社會發(fā)展 1. 材料與人類生活 人類社會依據(jù)制造 生產(chǎn)工具的材料 來進(jìn)行歷史劃分 舊石器時(shí)代 新石器時(shí)代 青銅器時(shí)代 鐵器時(shí)代 一、材料科學(xué)與社會發(fā)展 舊石器時(shí)代（ 250萬年前） 人類在地球上出現(xiàn)之后，最早使用的工具是石頭。 我國青銅冶煉始于夏代，商周時(shí)代，達(dá)到較高水平 青銅（銅錫合金） 人類發(fā)明的第一種合金 一、材料科學(xué)與社會發(fā)展 鐵器時(shí)代（ 1400年前，春秋戰(zhàn)國） 生產(chǎn)工具由青銅器過渡到鐵器，其重大發(fā)展對社會進(jìn)步起了巨大的推動作用。 現(xiàn)代社會對材料的要求：具有高性能或具有特殊性能的金屬、非金屬及復(fù)合材料。主要包括：機(jī)械、船舶、化工、建筑、車輛、儀表、航空航天等工程領(lǐng)域中用于制造工程構(gòu)件和機(jī)械零件的材料。 三、機(jī)械工程材料 2. 材料技術(shù)對機(jī)械工程發(fā)展的促進(jìn)： 四、課程的目的 隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對于產(chǎn)品要求越來越高，無論是制造機(jī)床還是建造輪船、石油化工設(shè)備、都要求產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)，質(zhì)量高、壽命長、造價(jià)低。 ?加工工藝與性能：材料必須進(jìn)行加工，以滿足工程師對所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的要求，目的是要了解結(jié)構(gòu)變化的本質(zhì)，以便于制定適當(dāng)?shù)墓に嚵鞒獭? 主要參考文獻(xiàn) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 失效的基本概念 1. 零件（構(gòu)件）的功能： （ 1）在一定的載荷、介質(zhì)、溫度作用下保持一定幾何形狀和尺寸； （ 2）實(shí)現(xiàn)規(guī)定的機(jī)械運(yùn)動； （ 3）傳遞力和能量。 s? 屈服階段 cc’ 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 一 . 工程材料在靜拉伸時(shí)的應(yīng)力 應(yīng)變行為 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 應(yīng)變行為 （ 一 ） 四個(gè)階段 強(qiáng)化階段 ce Op?e?s?abcc?def??? ? ?gd? f?1?b? 局部變形階段 ef 材料恢復(fù)抵抗變形的能力稱為強(qiáng)化強(qiáng)度極