材料性能學(xué),ppt課件(存儲版)
【正文】 mm/周次 ? Ⅱ 區(qū)疲勞裂紋擴展的主要階段，隨著△ KI值增加， da/dN快速增加 ? Ⅲ 區(qū) da/dN急劇增加，材料失穩(wěn)斷裂 ? △ Kth代表裂紋不擴展的△ KI臨界值，稱為 疲勞裂紋擴展門檻值 。工程上常規(guī)定平面應(yīng)變狀態(tài)下， da/dN =106~ 107mm /周次時對應(yīng)的△ KI值為△ Kth，并稱之為 條件疲勞裂紋擴展門檻值 。 （ 5）載荷頻率：在一定頻率范圍（ 170~1000 Hz）內(nèi)，材料的疲勞強度隨加載頻率的提高而提高。 2022/6/1 52 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 腐蝕介質(zhì) ? 腐蝕使材料表面產(chǎn)生蝕坑，從而導(dǎo)致降低材料的疲勞強度。 產(chǎn)生表面壓應(yīng)力。加熱時產(chǎn)生壓應(yīng)力，冷卻后產(chǎn)生拉應(yīng)力 2022/6/1 58 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 熱疲勞性能以在一定溫度幅下、產(chǎn)生一定尺寸的疲勞裂紋所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)，或以規(guī)定的循環(huán)周次下產(chǎn)生裂紋的長度來表示。 塑性和韌性 ：塑性和韌性好，熱疲勞性能好。 2022/6/1 61 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 影響材料熱疲勞性能的因素 導(dǎo)熱系數(shù) ：導(dǎo)熱系數(shù)高，熱疲勞性能好。 2022/6/1 57 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 由溫差 ΔT引起的膨脹變形量為 αΔT，若該變形完全被約束，則產(chǎn)生的熱應(yīng)力為： Δσ = EαΔT 經(jīng)過足夠的溫度變動循環(huán)后，這種變形造成的損傷累積將引發(fā)疲勞裂紋，并導(dǎo)致材料龜裂或斷裂。 2022/6/1 54 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 三、表面強化及殘余應(yīng)力的影響 提高材料表面力學(xué)性能。耐熱鋼在 550~650℃ 以上疲勞強度才會明顯下降。 2022/6/1 50 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 （ 3）在過載損傷區(qū)內(nèi)的過載將降低疲勞強度。 該區(qū)裂紋擴展進程較快，△ KI的變化范圍大，占擴展壽命也較長 2022/6/1 43 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 疲勞裂紋擴展門檻值的應(yīng)用 裂紋體不發(fā)生疲勞裂紋擴展的條件是： 在△ Kth、△ σ、 a三個參量中，只要知道兩個就可以求出第三個， △ Kth是材料的特性參量。 m a x m in m a x m inIK K K Y a Y a Y a? ? ?? ? ? ? ? ? ?2022/6/1 39 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 對 a－ N曲線中的每個點： 計算出△ KI 求出 da/dN值 作出 lg(da/dN)— lg△ KI曲線。 Kf = Kt時， qf =1，表示材料對缺口十分敏感。 寧可選用 σ1低一些，也要選過載區(qū)窄的材料。 曲線傾斜越陡，持久值就越高 。 ? 疲勞圖可以計算出不同循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)的疲勞強度。 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。 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)。 疲勞斷口的宏觀特征 三個特征區(qū)： ?疲勞源 光亮 來源：缺口、裂紋；冶金缺陷；數(shù)目：應(yīng)力大小 ?疲勞裂紋擴展區(qū) 光滑且分布有 貝紋線 貝紋線形狀（凹、凸）、貝紋線間距、貝紋線范圍 ?瞬斷區(qū) 脆性材料： 結(jié)晶狀 ； 韌性材料： 放射狀或人字紋狀，并有剪切唇 位置：疲勞源對側(cè)；大小 (名義應(yīng)力、材料韌脆性 ) 11 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 疲勞裂紋萌生的策源地，多在表面 12 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 第二節(jié) 疲勞破壞的機理 疲勞過程： 疲勞裂紋萌生、裂紋亞穩(wěn)擴展、裂紋失穩(wěn)擴展 疲勞裂紋的萌生： 在材料的薄弱區(qū)和高應(yīng)力區(qū)，通過不均勻滑移、微裂紋形成和長大而完成。 —— 林語堂 (18951976) 2022/6/1 2 復(fù) 習(xí) 應(yīng)力強度因子 KI 斷裂韌度 KIc 影響材料斷裂的因素 特殊改性處理提高斷裂韌度的方法 3 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 本章主要內(nèi)容 介紹材料的疲勞破壞的特征、機理、材料疲勞性能的測定、影響材料或機件疲勞性能的因素以及提高材料或機件疲勞性能的措施。 載荷大小、方向隨時間變化的載荷 . 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 6 變動應(yīng)力：變動載荷在單位面積上的平均值。 晶界或亞晶界開裂。此時，σN曲線呈水平線。 B、 C點： σ1 A點： σb H點： σ0 AHB曲線為 σmax，AEC曲線為 σmin。 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 27 疲勞強度
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