材料力學性能教學課件ppt材料的疲勞-資料下載頁
2025-03-22 07:45本頁面
【正文】 氏體由 12％減少到 5％左右 . ?5．改善切口根部的表面狀態(tài)切削加工會引起零件表面層的幾何、物理和化學的變化。 ?6．表面噴丸強化是既能延長裂紋形成壽命，又能延長裂紋擴展壽命的有效方法。 第五節(jié) 影響疲勞強度的主要因素 76 ?一、低周疲勞 ?研究飛機、艦船、橋梁、原子反應堆裝置及建筑設備的斷裂時發(fā)現：在較高應力和較少循環(huán)次數下也會發(fā)生疲勞斷裂。 ?材料在循環(huán)載荷作用下，疲勞壽命為 102~105次的疲勞斷裂稱為 低周疲勞 。 ?機件受循環(huán)應力作用，缺口根部則受循環(huán)塑性應變作用，疲勞裂紋總在缺口根部形成，所以這種疲勞也稱塑性疲勞或應變疲勞 。 第六節(jié) 低周疲勞 77 （一）低周疲勞的特點 ?（ 1）低周疲勞時，因局部區(qū)域產生宏觀塑性變形，故循環(huán)應力與應變之間不再呈直線關系，形成滯后回線。 ? 開始加載時，曲線沿 OAB進行，卸載時沿 BC進行； ? 反向加載時沿 CD進行，從 D點卸載時沿 DE進行，再次拉伸時沿 EB進行； ? 如此循環(huán)經過一定周次（通常不超過 100周次）后，就達到了圖中所示的穩(wěn)定狀態(tài)滯后回線。 第六節(jié) 低周疲勞 78 ?（ 2）低周疲勞試驗時，控制總應變范圍或者塑性應變范圍，測定疲勞壽命。 ?（ 3）低周疲勞破壞有幾個裂紋源，這是由于應力比較大，裂紋容易形核，形核期較短，只占總壽命的 10%。 ?微觀斷口的疲勞條帶較粗，間距也寬一些，常常不連續(xù)。 ?（ 4）低周疲勞壽命取決于塑性應變幅，而高周疲勞壽命則決定于應力幅或應力場強度因子范圍，但兩者都是循環(huán)塑性變形累積損傷的結果。 第六節(jié) 低周疲勞 79 （二）低周疲勞的金屬循環(huán)硬化與循環(huán)軟化 ?定義：如果金屬材料在恒定應變范圍循環(huán)作用下，隨著循環(huán)周次的增加，其應力（形變抗力）不斷增加，稱為 循環(huán)硬化 ， ?如果在循環(huán)過程中，應力逐漸減小，則為 循環(huán)軟化 。 ?不論是產生循環(huán)硬化還是循環(huán)軟化的材料，它們的應力 應變滯后回線只有在應力循環(huán)周次達到一定周次才閉合，此時即達到循環(huán)穩(wěn)定狀態(tài)。 第六節(jié) 低周疲勞 80 ?金屬材料產生循環(huán)硬化還是循環(huán)軟化取決于材料的初始狀態(tài)，結構特性以及應變幅和溫度等。 ?退火狀態(tài)的塑性材料往往表現為循環(huán)硬化，而加工硬化的材料則往往是循環(huán)軟化。 第六節(jié) 低周疲勞 81 描述循環(huán)硬化、軟化的方法 第六節(jié) 低周疲勞 82 循環(huán)硬化、軟化的形成原因 ?加工硬化指數 n，循環(huán)軟化 ?n，循環(huán)硬化或循環(huán)穩(wěn)定 抗拉強度 /屈服強度 ，循環(huán)硬化； 抗拉強度 /屈服強度 ，循環(huán)軟化； 介于之間，循環(huán)穩(wěn)定 第六節(jié) 低周疲勞 83 循環(huán)硬化、軟化的應用 討論一個缺口零件， 循環(huán)軟化兩個影響：缺口附近產生塑性變形，變形處的屈服強度減小，可以緩解缺口處的應力集中， 有利的方面 ；但是大的循環(huán)軟化使材料承受載荷能力下降， 不利的方面 。 第六節(jié) 低周疲勞 84 三、低周沖擊疲勞 ?沖擊疲勞 是機件在重復沖擊載荷作用下的疲勞斷裂。 ?試驗表明：當試樣于破壞前承受的沖擊次數較少時，5001000次 ，試樣斷裂的原因與一次沖擊相同，當 沖擊次數 N105次 時，破壞后具有典型的疲勞斷口，屬于疲勞斷裂，為沖擊疲勞。 ?試驗表明沖擊疲勞曲線與一般疲勞曲線相似，可以由沖擊疲勞曲線確定沖擊疲勞極限。 ?材料的沖擊疲勞抗力除可用沖擊疲勞極限表示外，也可用 一定沖擊能量下的沖斷周次 N或用 要求的沖斷次數時的沖斷能量 來表示。 ?直接用沖擊能量表示材料的沖擊疲勞抗力簡便易行，故應用較廣。 第六節(jié) 低周疲勞 85 金屬的沖擊疲勞是一個取決于強度和塑性的綜合力學性能指標，具有如下特點： ?（ 1）與低周疲勞相似，在沖擊能量高時，材料的沖擊疲勞抗力主要取決于 塑性 ，沖擊能量低時，沖擊疲勞強度主要取決于 強度 。 ?（ 2）淬火回火鋼的沖擊疲勞抗力隨著回火溫度的不同不是單調變化的，而是在某一溫度下有一個峰值，該峰值隨著沖擊能量增加向高溫方向移動。 ?（ 3）高強度鋼、超高強度鋼的塑性和沖擊韌度對提高沖擊疲勞抗力有較大的影響； ?中、低強度鋼的塑性和沖擊韌度對提高沖擊疲勞抗力作用不大。 第六節(jié) 低周疲勞 86 四、熱疲勞 ?定義：機件在由溫度循環(huán)變化時產生的循環(huán)熱應力及熱應變作用下發(fā)生的疲勞，稱為 熱疲勞 。 ?若溫度循環(huán)和機械應力循環(huán)疊加所引起的疲勞，稱為 熱機械疲勞 。 ?產生熱應力必須有兩個條件： 溫度變化和機械約束 。 ?約束可以來自于外部，也可以來自于材料內部。 ?內部約束： 是指機件截面內存在溫度差，一部分材料約束另一部分材料，使之不能自由膨脹，于是也產生熱應力。 ?溫度差△ t引起的膨脹熱應變?yōu)? ，如果該應變完全被約束，則產生熱應力 ?熱疲勞和熱機械疲勞破壞也是塑性應變累積損傷的結果，基本上服從低周應變疲勞規(guī)律。 第六節(jié) 低周疲勞
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