【正文】 /6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 15 第 Ⅰ 階段：沿最大切應(yīng)力方向 擴(kuò)展速度極慢、擴(kuò)展總量小 第 Ⅱ 階段：沿垂直拉應(yīng)力方向 穿晶擴(kuò)展 擴(kuò)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(kuò)展方向垂直。 當(dāng)載荷應(yīng)力 σ≤ σr時(shí)，工件不會(huì)發(fā)生疲勞斷裂，認(rèn)為是無(wú)限壽命。 圖表示了 r = 1~1各種狀態(tài)下的疲勞強(qiáng)度。 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 28 三、過(guò)載持久值及過(guò)載損傷界 實(shí)際服役過(guò)程中機(jī)件不可避免地會(huì)受到偶然的過(guò)載作用，如緊急剎車、突然啟動(dòng)等。 過(guò)載對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響取決于過(guò)載應(yīng)力大小和過(guò)載周次。 變動(dòng)載荷下，缺口的影響遠(yuǎn)比靜載時(shí)大 。 2022/6/1 37 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 疲勞裂紋擴(kuò)展速率 ? 曲線斜率 da/dN就是疲勞裂紋的擴(kuò)展速率，隨裂紋的擴(kuò)展， da/dN不斷增大。 2022/6/1 42 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 Ⅱ 區(qū)是疲勞裂紋的主要擴(kuò)展階段，占整個(gè)擴(kuò)展壽命的絕大部分 。如鋼△ Kth ≤ 、鋁合金△ Kth ≤ 。低于 1Hz加載時(shí)，疲勞強(qiáng)度會(huì)有所降低。 一、工作條件的影響 2022/6/1 53 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 二、表面狀態(tài)和尺寸因素的影響 機(jī)件表面的缺口、刀痕、擦傷和缺陷等，都會(huì)引起應(yīng)力集中，是疲勞源，使疲勞強(qiáng)度降低。 表面強(qiáng)化的方法：噴丸、滾壓、表面淬火和化學(xué)熱處理，以及復(fù)合強(qiáng)化等。 ( 1 )CfET?? ????2022/6/1 59 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 熱疲勞破壞是材料內(nèi)部損傷積累的結(jié)果，屬低周疲勞，滿足 CoffinManson公式，可得： 不論塑性應(yīng)變幅 εp如何，最終累積的塑性變形總量是常數(shù)。 2022/6/1 62 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 小結(jié) 疲勞破壞的變動(dòng)應(yīng)力 疲勞破壞的概念和特點(diǎn) 疲勞破壞的宏觀特征、微觀特征 疲勞破壞的機(jī)理 疲勞抗力指標(biāo)：疲勞強(qiáng)度、過(guò)載持久值、過(guò)載損傷界、疲勞缺口敏感度 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 63 作業(yè) ，第 5題； ，第 11題。 陶瓷材料也不可避免地會(huì)產(chǎn)生微裂紋和氣孔等，氣孔常常能抑制微裂紋，不僅鈍化了裂紋尖端，降低了應(yīng)力集中，能提高熱疲勞壽命。如熱軋輥、氣輪機(jī)葉片、熱鍛模、柴油機(jī)活塞、制動(dòng)盤等在使用過(guò)程中，都受到溫度變化而引起的膨脹和收縮，當(dāng)這種膨脹和收縮受到制約時(shí)就會(huì)在機(jī)件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。 尺寸效應(yīng)系數(shù)： ε = (σ1)d / σ1 (σ1)d表示直徑為 d的機(jī)件的疲勞強(qiáng)度， σ1表示小試樣的疲勞強(qiáng)度。 注意：有些材料在一定的溫度范圍內(nèi)有時(shí)效和熱脆現(xiàn)象，疲勞強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)峰值和谷值。 （ 2） 次載鍛煉 ：在低于疲勞強(qiáng)度應(yīng)力下先運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，可提高材料的疲勞強(qiáng)度。 da/dN與△ KI 的關(guān)系為： da/dN = C(△ KI)n 該式稱為 Paris公式 。 ? 疲勞裂紋擴(kuò)展速率是指疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段的速率，是裂紋擴(kuò)展的第二階段。 Kf疲勞缺口系數(shù)，為光滑試樣和缺口試樣疲勞強(qiáng)度之比 , ＞ 1 表示材料在變動(dòng)應(yīng)力作用下的缺口敏感性。 2022/6/1 31 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 過(guò)載循環(huán)周次離疲勞曲線越近，對(duì)疲勞強(qiáng)度或壽命的損傷越大；應(yīng)力越高，開(kāi)始發(fā)生過(guò)載損傷的循環(huán)周次就越少。 過(guò)載持久值 材料在高于疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力下工作，發(fā)生疲勞斷裂的 循環(huán)周次 稱為材料的 過(guò)載持久值 ，也稱為材料的 有限疲勞壽命 。 2022/6/1 24 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 求不對(duì)稱循環(huán)疲勞強(qiáng)度 —— 疲勞圖 適用于脆性材料 最早的疲勞圖中， AHB和 AEC是直線。 根據(jù)材料使用要求，測(cè)定N=10 107或 108有限壽命的疲勞強(qiáng)度。 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 17 疲勞條帶的特點(diǎn)： ?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(qiáng)度 過(guò)載持久值 疲勞缺口敏感度 疲勞裂紋擴(kuò)展速度 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 18 從 等級(jí)的應(yīng)力水平， σ σ…… 、 σn，測(cè)定每個(gè)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。 ?裂紋萌生和擴(kuò)展過(guò)程：疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬時(shí)斷裂區(qū) 機(jī)件在疲勞失效前的工作時(shí)間（次數(shù)）。1 第五章 材料的疲勞性能 河 海 大 學(xué) 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 Th