材料力學(xué)性能教學(xué)課件ppt材料的疲勞-wenkub.com
2025-03-19 07:45 本頁面
【正文】 ?溫度差△ t引起的膨脹熱應(yīng)變?yōu)? ，如果該應(yīng)變完全被約束，則產(chǎn)生熱應(yīng)力 ?熱疲勞和熱機(jī)械疲勞破壞也是塑性應(yīng)變累積損傷的結(jié)果，基本上服從低周應(yīng)變疲勞規(guī)律。 ?若溫度循環(huán)和機(jī)械應(yīng)力循環(huán)疊加所引起的疲勞，稱為 熱機(jī)械疲勞 。 第六節(jié) 低周疲勞 85 金屬的沖擊疲勞是一個(gè)取決于強(qiáng)度和塑性的綜合力學(xué)性能指標(biāo)，具有如下特點(diǎn)： ?（ 1）與低周疲勞相似，在沖擊能量高時(shí)，材料的沖擊疲勞抗力主要取決于 塑性 ，沖擊能量低時(shí)，沖擊疲勞強(qiáng)度主要取決于 強(qiáng)度 。 ?試驗(yàn)表明：當(dāng)試樣于破壞前承受的沖擊次數(shù)較少時(shí)，5001000次 ，試樣斷裂的原因與一次沖擊相同，當(dāng) 沖擊次數(shù) N105次 時(shí)，破壞后具有典型的疲勞斷口，屬于疲勞斷裂，為沖擊疲勞。 第六節(jié) 低周疲勞 80 ?金屬材料產(chǎn)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(jié)構(gòu)特性以及應(yīng)變幅和溫度等。 ?微觀斷口的疲勞條帶較粗，間距也寬一些，常常不連續(xù)。 第六節(jié) 低周疲勞 77 （一）低周疲勞的特點(diǎn) ?（ 1）低周疲勞時(shí)，因局部區(qū)域產(chǎn)生宏觀塑性變形，故循環(huán)應(yīng)力與應(yīng)變之間不再呈直線關(guān)系，形成滯后回線。 ?6．表面噴丸強(qiáng)化是既能延長裂紋形成壽命，又能延長裂紋擴(kuò)展壽命的有效方法。 第五節(jié) 影響疲勞強(qiáng)度的主要因素 74 四、材料延壽技術(shù) ?1．細(xì)化晶粒隨著晶粒尺寸的減小，合金的裂紋形成壽命和疲勞總壽命延長。 ?（二）顯微組織 ? 細(xì)化晶?？梢蕴岣卟牧系钠趶?qiáng)度。 ?在有效提高疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命的同時(shí)，可提高 表面耐磨性和耐蝕性 。 ?表面滾壓 和噴丸的作用相似，但是其壓應(yīng)力層深度較大，很適用于大工件，而且表面粗糙度低時(shí)，強(qiáng)化效果更好。 ?殘余壓應(yīng)力 提高疲勞強(qiáng)度； ?殘余拉應(yīng)力 降低疲勞強(qiáng)度。 ?表面粗糙度越低，材料的疲勞極限越高； ?表面粗糙度越高，材料的疲勞極限越低； ?材料強(qiáng)度越高，表面粗糙度對疲勞極限的影響越顯著。 ?它是裂紋擴(kuò)展時(shí)留下的微觀痕跡，每條帶可以視為 應(yīng)力循環(huán) 的擴(kuò)展痕跡，裂紋的擴(kuò)展方向與條帶垂直。 第四節(jié) 疲勞過程及機(jī)理 62 二、疲勞裂紋擴(kuò)展過程及機(jī)理 ?此階段，裂紋擴(kuò)展速率很低，每個(gè)應(yīng)力循環(huán)約有 數(shù)量級的擴(kuò)展率， ?許多鐵合金、鋁合金中可觀察到此階段裂紋擴(kuò)展，但缺口試樣中可能觀察不到。 第四節(jié) 疲勞過程及機(jī)理 53 沿晶界的疲勞裂紋 54 55 疲勞裂紋其他萌生方式 疲勞裂紋在表面疏松處生成 56 疲勞裂紋在表面和次表面處生成 57 疲勞裂紋在次表面夾雜物處生成 58 疲勞裂紋在表面腐蝕坑處生成 59 第四節(jié) 疲勞過程及機(jī)理 60 第四節(jié) 疲勞過程及機(jī)理 61 二、疲勞裂紋擴(kuò)展過程及機(jī)理 ?根據(jù)裂紋擴(kuò)展方向，裂紋擴(kuò)展可分為兩個(gè)階段： ?第一階段：從表面?zhèn)€別侵入溝（或擠出脊）先形成微裂紋，然后裂紋主要沿主滑移系方向，以純剪切方式向內(nèi)擴(kuò)展。 第四節(jié) 疲勞過程及機(jī)理 48 PSB處萌生裂紋 49 50 51 （二）相界面開裂產(chǎn)生裂紋 ?在疲勞失效分析中，常常發(fā)現(xiàn)很多疲勞源都是由材料中的 第二相或夾雜物 引起的，因此提出了 第二相、夾雜物本身開裂 的疲勞裂紋萌生機(jī)理。 第四節(jié) 疲勞過程及機(jī)理 47 ? 用電解拋光方法很難將已產(chǎn)生的表面循環(huán)滑移帶去除，即使能去除，當(dāng)對試樣重新循環(huán)加載時(shí)，則循環(huán)滑移帶又在原處出現(xiàn)，這種 永留或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為 駐留滑移帶 。 第四節(jié) 疲勞過程及機(jī)理 46 一、疲勞裂紋萌生過程及機(jī)理 ?宏觀疲勞裂紋是由 微觀裂紋的形成、長大及連接 而成的，常將 ~ ，并由此確定疲勞裂紋萌生期。 ?（ 2） Kf=1， σ1=σ1N，缺口不降低疲勞極限，說明疲勞過程中應(yīng)力產(chǎn)生了很大的重分布，應(yīng)力集中效應(yīng)完全被消除， qf=0，材料的缺口敏感性最小。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 40 ?金屬材料在高于疲勞極限的應(yīng)力下運(yùn)行時(shí)，發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)周次稱為材料的 過載持久值 ，也稱 有限疲勞壽命 。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 39 ? 過載損傷界由實(shí)驗(yàn)確定： 測出不同過載應(yīng)力水平和相應(yīng)的開始降低疲勞壽命的應(yīng)力循環(huán)周次，得到不同的試驗(yàn)點(diǎn)，連接各點(diǎn)便得到過載損傷界。 ?σb較高時(shí)，這種近線性關(guān)系就會(huì)發(fā)生偏離，這是由于強(qiáng)度較高時(shí)，材料的塑性和斷裂韌性下降，裂紋易于形成和擴(kuò)展所致。 ? 第二根試樣的應(yīng)力水平根據(jù)第一根試樣結(jié)果（破壞或通過）而定，如果第一根試樣斷裂，則對第二根試樣施加的應(yīng)力降低（ 35）%，反之，要升高（ 35） %， 其余試樣的應(yīng)力值均應(yīng)依 此法辦理，直至全部完成 試驗(yàn)。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 35 （二）疲勞曲線的測定 ?通常疲勞曲線用 旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn) 測定，其四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)原理見下圖
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