材料的力學性能(5)-免費閱讀
【正文】 疲勞短裂紋簡介 根據(jù)疲勞裂紋擴展門檻值的概念，當 △ K △ Kth時，裂紋不擴展。 修正后的 Paris公式，計算裂紋擴展壽命，即 用 Paris公式計算裂紋擴展壽命將會給出保守的結(jié)果。在 II區(qū)；裂紋擴展速率在 logda/dN log△ K 雙對數(shù)坐標上呈一直線。最后繪制出 da／ dN△ K關(guān)系曲線，即疲勞裂紋擴展速率曲線 。 循環(huán)硬化或軟化可分為三個階段： 加載開始時的快速硬化或軟化階段 ， 循環(huán)硬化或軟化速率逐小的過渡階段 ， 以及循環(huán)硬化或軟化的飽和階段 。 該模型的缺點： 屈服強度高的材料與實驗觀測結(jié)果不符。 ? 當應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力時裂紋閉合，裂紋尖端銳化，又回復到原先的狀態(tài) (圖 817(e))。 第 II階段 ， 裂紋擴展方向與拉應(yīng)力垂直 。當微裂紋頂端接近晶界時，其長大速率減小甚至停止長大。 ③ 拉伸時形成的滑移帶分布較均勻，而循環(huán)滑移帶則集中于某些局部區(qū)域。 當總損傷度達到臨界值時，發(fā)生疲勞失效。 圖 87 應(yīng)力集中對高強度鋁合金 LC9疲勞壽命的影響 實驗表明， q 之值隨材料強度的升高而增大，這說明高強度材料的疲勞切口敏感度較高。 工程上的定義 疲勞極限及其實驗測定 疲勞極限 ：試件可經(jīng)受無限的應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生斷裂，所能承受的上限循環(huán)應(yīng)力幅值。 (3)無限壽命區(qū) 或安全區(qū) 試件在低于某一臨界應(yīng)力幅 σac的應(yīng)力下，可以經(jīng)受無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不斷裂，疲勞壽命趨于無限；即 σa≤σac， Nf →∞ 。 圖 83 典型的疲勞壽命曲線 疲勞壽命曲線 又稱為 Wohler曲線；習慣上也稱作 SN曲線。 (2)交變不對稱循環(huán)， 0＜ σm＜ σa， 1＜ R＜ 0，如 圖81(b)所示。 介紹一些疲勞研究的新成果 。 疲勞研究的主要 目的 ：為防止機械和結(jié)構(gòu)的疲勞失效。 循環(huán)加載的特征參數(shù) ③ 加載頻率 f，單位為 Hz。飛機機翼下翼面、鋼梁的下翼緣以及預緊螺栓等，均承受這種循環(huán)應(yīng)力的作用。 (2)高循環(huán)疲勞 (High Cycle Fatigue)區(qū) 在高循環(huán)疲勞區(qū)，循環(huán)應(yīng)力低于彈性極限，疲勞壽命長， Nf＞ 105 次循環(huán)，且隨循環(huán)應(yīng)力降低而大大地延長。在應(yīng)力比 R=1時測定的疲勞極限記為 σ 1。 Nf=A39。 若循環(huán) n1次 , 則造成的損傷度為 n1D1； 若在應(yīng)力幅 σ2下循環(huán) n2次 , 則造成的損傷度為 n2D2=n2/Nf2。 （ 89） 1 1??? ?? ?mjmj fjjjj Nndn 疲勞失效過程和機制 疲勞裂紋形成過程和機制 疲勞失效過程可以分為三個主要階段： ①疲勞裂紋形成， ②疲勞裂紋擴展， ③當裂紋擴展達到臨界尺寸時，發(fā)生最終的斷裂。 ?這種滑移帶稱為持久滑移帶 (Persist Slip Band)。 ? 第二相在循環(huán)加載，會形成沿晶裂紋。 ? 當拉應(yīng)力增大，裂紋張開，并在裂紋尖端沿最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生滑移 (見圖 817(b))。 注意 ， 不可將 疲勞條帶 與 宏觀疲勞斷口 上的 貝殼狀條紋 相混淆 。 在彈性范圍內(nèi)加載和 卸載 ，其變形在宏觀上是 可逆 的
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