材料力學(xué)性能教學(xué)課件ppt材料的疲勞(參考版)
2025-03-25 07:45本頁(yè)面
【正文】 第六節(jié) 低周疲勞 。 ?內(nèi)部約束： 是指機(jī)件截面內(nèi)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(chǎn)生熱應(yīng)力。 ?產(chǎn)生熱應(yīng)力必須有兩個(gè)條件： 溫度變化和機(jī)械約束 。 第六節(jié) 低周疲勞 86 四、熱疲勞 ?定義：機(jī)件在由溫度循環(huán)變化時(shí)產(chǎn)生的循環(huán)熱應(yīng)力及熱應(yīng)變作用下發(fā)生的疲勞，稱(chēng)為 熱疲勞 。 ?（ 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(diào)變化的，而是在某一溫度下有一個(gè)峰值，該峰值隨著沖擊能量增加向高溫方向移動(dòng)。 ?直接用沖擊能量表示材料的沖擊疲勞抗力簡(jiǎn)便易行，故應(yīng)用較廣。 ?試驗(yàn)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。 第六節(jié) 低周疲勞 84 三、低周沖擊疲勞 ?沖擊疲勞 是機(jī)件在重復(fù)沖擊載荷作用下的疲勞斷裂。 ?退火狀態(tài)的塑性材料往往表現(xiàn)為循環(huán)硬化，而加工硬化的材料則往往是循環(huán)軟化。 ?不論是產(chǎn)生循環(huán)硬化還是循環(huán)軟化的材料，它們的應(yīng)力 應(yīng)變滯后回線只有在應(yīng)力循環(huán)周次達(dá)到一定周次才閉合，此時(shí)即達(dá)到循環(huán)穩(wěn)定狀態(tài)。 ?（ 4）低周疲勞壽命取決于塑性應(yīng)變幅，而高周疲勞壽命則決定于應(yīng)力幅或應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子范圍，但兩者都是循環(huán)塑性變形累積損傷的結(jié)果。 ?（ 3）低周疲勞破壞有幾個(gè)裂紋源，這是由于應(yīng)力比較大，裂紋容易形核，形核期較短，只占總壽命的 10%。 ? 開(kāi)始加載時(shí)，曲線沿 OAB進(jìn)行，卸載時(shí)沿 BC進(jìn)行； ? 反向加載時(shí)沿 CD進(jìn)行，從 D點(diǎn)卸載時(shí)沿 DE進(jìn)行，再次拉伸時(shí)沿 EB進(jìn)行； ? 如此循環(huán)經(jīng)過(guò)一定周次（通常不超過(guò) 100周次）后，就達(dá)到了圖中所示的穩(wěn)定狀態(tài)滯后回線。 ?機(jī)件受循環(huán)應(yīng)力作用，缺口根部則受循環(huán)塑性應(yīng)變作用，疲勞裂紋總在缺口根部形成，所以這種疲勞也稱(chēng)塑性疲勞或應(yīng)變疲勞 。 第五節(jié) 影響疲勞強(qiáng)度的主要因素 76 ?一、低周疲勞 ?研究飛機(jī)、艦船、橋梁、原子反應(yīng)堆裝置及建筑設(shè)備的斷裂時(shí)發(fā)現(xiàn)：在較高應(yīng)力和較少循環(huán)次數(shù)下也會(huì)發(fā)生疲勞斷裂。 第五節(jié) 影響疲勞強(qiáng)度的主要因素 75 四、材料延壽技術(shù) ?4．減少高強(qiáng)度鋼中的殘余奧氏體將高強(qiáng)度馬氏體綱中的殘余奧氏體由 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(huì)引起零件表面層的幾何、物理和化學(xué)的變化。 ?2．減少和細(xì)化合金中的夾雜物細(xì)化合金中的夾雜物顆粒，可以延長(zhǎng)疲勞壽命。 ?（三）非金屬夾雜物及冶金缺陷 ? 非金屬夾雜物是鋼在冶煉時(shí)形成的，它對(duì)疲勞強(qiáng)度有明顯的影響，減少夾雜物的數(shù)量及尺寸都能有效提高疲勞強(qiáng)度； ? 氣孔、縮孔、偏析、折疊等冶金缺陷，會(huì)降低機(jī)件的疲勞強(qiáng)度。 ? 結(jié)構(gòu)鋼的熱處理組織也影響疲勞強(qiáng)度。 ? 碳既可間隙固溶形成基體，又可形成彌散碳化物進(jìn)行彌散強(qiáng)化，提高材料的形變抗力，阻止循環(huán)滑移帶的形成和開(kāi)裂，從而阻止疲勞裂紋的萌生和提高疲勞強(qiáng)度。 第五節(jié) 影響疲勞強(qiáng)度的主要因素 73 三、材料成分及組織的影響 ?（一）合金成分 ? 合金成分是決定材料組織結(jié)構(gòu)的基本要素。它們都是利用組織相變獲得表面強(qiáng)化的工藝方法，也是常用的表面強(qiáng)化方法。 第五節(jié) 影響疲勞強(qiáng)度的主要因素 72 （ 2）表面熱處理及化學(xué)熱處理 ?表面淬火 包括火焰加熱淬火、感應(yīng)加熱淬火和低淬透性鋼的整體加熱薄殼淬火等。 ?噴丸強(qiáng)化的效果與被噴的材料強(qiáng)度有關(guān)， 材料強(qiáng)度越高 ，噴丸效果越好，所以一般機(jī)件的噴丸總是在熱處理強(qiáng)化后進(jìn)行。 第五節(jié) 影響疲勞強(qiáng)度的主要因素 71 表面強(qiáng)化處理 可在機(jī)件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，同時(shí)還能提高機(jī)件表面的強(qiáng)度和硬度，從而提高疲勞強(qiáng)度。 ?因此，機(jī)件表面殘余應(yīng)力狀態(tài)對(duì)疲勞強(qiáng)度（主要低應(yīng)力高周疲勞強(qiáng)度）有顯著影響。 ?表面脫碳、氧化等缺陷也會(huì)降低疲勞強(qiáng)度。 ?（二）表面粗糙度 ?表面的微觀幾何形狀，如刀痕、擦傷和磨裂等，都能像微小而鋒利的缺口一樣，引起應(yīng)力集中，降低疲勞極限。 ?一般來(lái)講，材料強(qiáng)度越低，裂紋擴(kuò)展越快，疲勞條帶越寬。 ?電鏡分析表明： 第二階段的斷口特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱(chēng)為疲勞條帶（條紋） 。 ?第一階段裂紋擴(kuò)展時(shí)，由于晶界的不斷阻礙作用，裂紋擴(kuò)展逐漸轉(zhuǎn)向 垂直拉應(yīng)力 方向，進(jìn)入第二階段擴(kuò)展。所以第一階段常常難以分辨。 ?第一階段時(shí)的斷口，類(lèi)似于解理的形貌。 ?凡是 使晶界弱化和晶粒粗化 的因素，如 晶界有低熔點(diǎn)夾雜物等有害元素和成分偏析、晶界析氫及晶粒粗化 等，均易產(chǎn)生晶界裂紋，降低疲勞強(qiáng)度。 ?只要能降低第二相或夾雜物的脆性，提高相界面強(qiáng)度，控制第二相或夾雜物的數(shù)量、形態(tài)、大小和分布，使之 “少、圓、小、勻” ，均可抵制或延緩裂紋在第二相或夾雜物附近萌生，提高疲勞強(qiáng)度。 ? 只要提高材料的滑移抗力，如采用固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等手段，均可以阻止疲勞裂紋的萌生，提高疲勞強(qiáng)度。 ? 隨著加載循環(huán)周次的增加，循環(huán)滑移帶不斷加寬，當(dāng)加寬到一定程度時(shí)，由于位錯(cuò)的塞積和交割作用，便在
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1