材料性能學(xué),ppt課件(參考版)
2025-05-07 02:00本頁面
【正文】 2022/6/1 62 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 小結(jié) 疲勞破壞的變動應(yīng)力 疲勞破壞的概念和特點 疲勞破壞的宏觀特征、微觀特征 疲勞破壞的機理 疲勞抗力指標(biāo)：疲勞強度、過載持久值、過載損傷界、疲勞缺口敏感度 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 63 作業(yè) ，第 5題； ，第 11題。 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。 陶瓷材料也不可避免地會產(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。 ( 1 )CfET?? ????2022/6/1 59 河海大學(xué)機電工程學(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)。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。 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。如熱軋輥、氣輪機葉片、熱鍛模、柴油機活塞、制動盤等在使用過程中，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就會在機件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。 表面強化的方法：噴丸、滾壓、表面淬火和化學(xué)熱處理，以及復(fù)合強化等。 產(chǎn)生表面壓應(yīng)力。 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。 尺寸效應(yīng)系數(shù)： ε = (σ1)d / σ1 (σ1)d表示直徑為 d的機件的疲勞強度， σ1表示小試樣的疲勞強度。 一、工作條件的影響 2022/6/1 53 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 二、表面狀態(tài)和尺寸因素的影響 機件表面的缺口、刀痕、擦傷和缺陷等，都會引起應(yīng)力集中，是疲勞源，使疲勞強度降低。 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。耐熱鋼在 550~650℃ 以上疲勞強度才會明顯下降。 注意：有些材料在一定的溫度范圍內(nèi)有時效和熱脆現(xiàn)象，疲勞強度會出現(xiàn)峰值和谷值。低于 1Hz加載時，疲勞強度會有所降低。 （ 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 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。 （ 2） 次載鍛煉 ：在低于疲勞強度應(yīng)力下先運轉(zhuǎn)一定時間，可提高材料的疲勞強度。如鋼△ Kth ≤ 、鋁合金△ Kth ≤ 。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 。 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。 da/dN與△ KI 的關(guān)系為： da/dN = C(△ KI)n 該式稱為 Paris公式 。 2022/6/1 42 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 Ⅱ 區(qū)是疲勞裂紋的主要擴展階段，占整個擴展壽命的絕大部分 。 2022/6/1 41 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 曲線分 3區(qū)段： ? Ⅰ 區(qū)是疲勞裂紋的初始擴展階段， da/dN很小，約 108 ~106 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 。 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。 ? 疲勞裂紋擴展
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1