材料力學(xué)性能教學(xué)課件ppt材料的疲勞-文庫(kù)吧資料
2025-03-28 07:45本頁(yè)面
【正文】 駐留滑移帶形成微裂紋 。 ?與靜載荷時(shí)均勻滑移帶相比，循環(huán)滑移 不均勻，總是集中分布于某些局部薄弱區(qū)域 。 ?疲勞微觀裂紋都是由 不均勻的局部滑移和顯微開裂 引起的，主要方式有 表面滑移帶開裂，第二相、夾雜物或其界面開裂，晶界或亞晶界開裂 等。 根據(jù)疲勞缺口敏感度評(píng)定材料時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)兩種極端情況： 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 44 ?疲勞過程包括 疲勞裂紋萌生、裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展及最后失穩(wěn)擴(kuò)展 三個(gè)階段，其疲勞壽命 Nf由疲勞裂紋萌生期 N0和裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展期 Np所組成。 ?所以 qf值能反映在疲勞過程中材料發(fā)生應(yīng)力重新分布，降低應(yīng)力集中的能力。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 42 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 43 ?（ 1） Kf=Kt，即缺口試樣疲勞過程中應(yīng)力分布與彈性狀態(tài)完全一樣，沒有發(fā)生應(yīng)力重新分布，這時(shí)缺口降低疲勞極限最嚴(yán)重，疲勞缺口敏感度 qf=1，材料的缺口敏感性最大。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 ?過載持久值： 抗過載的能力 ?過載損傷界： 抗偶然過載的能力 41 四、疲勞缺口敏感度 ?機(jī)件由于使用的需要，常常帶有臺(tái)階、拐角、鍵槽、油孔、螺紋等，這些結(jié)構(gòu)類似于缺口作用，會(huì)改變應(yīng)力狀態(tài)造成應(yīng)力集中。 ? 材料的過載損傷界（或過載持久值）越陡直，損傷區(qū)越窄，則其抵抗疲勞過載的能力越強(qiáng)。 ? 過載損傷界與疲勞曲線高應(yīng)力區(qū)直線段（ 該線段各應(yīng)力水平下發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)周次稱為過載持久值 ）之間的影線區(qū)，稱為過載損傷區(qū)。 ?金屬材料抵抗疲勞過載損傷的能力，用 過載損傷界 或過載損傷區(qū) 表示。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 38 三、抗疲勞過載能力 ?金屬機(jī)件偶然經(jīng)受短期過載，材料原來的疲勞極限可能沒有變化，也可能有所降低，這要具體視材料所受過載應(yīng)力及相應(yīng)的累計(jì)過載周次而定。 ?σb較低時(shí)，可近似寫成 σ1=σb。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 37 （四）疲勞極限與靜強(qiáng)度的關(guān)系 ?試驗(yàn)表明，金屬材料的抗拉強(qiáng)度越大，其疲勞極限也越大。 ? 第一根試樣的應(yīng)力水平應(yīng)略高于 σ1，如果無法預(yù)計(jì) σ1 ，則對(duì)一般材料取 () σb。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 36 ? 試驗(yàn)時(shí)，用 升降法 測(cè)定條件疲勞極限或疲勞極限 σ1 ，用 成組試驗(yàn)法 測(cè)定高應(yīng)力部分，然后將上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，擬合成 疲勞曲線。 ?另一類金屬材料，如鋁合金、不銹鋼等，其 SN曲線沒有水平部分，只是隨應(yīng)力降低，循環(huán)周次不斷增大，此時(shí)只能根據(jù)材料的使用要求規(guī)定 某一循環(huán)周次下不發(fā)生斷裂的應(yīng)力作為條件疲勞極限，或稱有限壽命疲勞極限 。 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 33 第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能 34 ?對(duì)于一般具有應(yīng)變時(shí)效的金屬材料，如碳鋼、球鐵等， ?當(dāng)循環(huán)應(yīng)力水平降到某一臨界值時(shí)，低應(yīng)力段變?yōu)樗骄€段，表明試樣可以經(jīng)無限次應(yīng)力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂，故將對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為 疲勞極限 ，記為 σ1（對(duì)稱循環(huán)， r=1）。 ? 1860年，維勒（ W246。 ?瞬斷區(qū)的大小和機(jī)件名義應(yīng)力及材料性質(zhì)有關(guān)，若名義應(yīng)力較高或材料韌性較差，則瞬斷區(qū)就較大，反之瞬斷區(qū)則較小。 ?名義應(yīng)力定義： 是一種等效應(yīng)力，它等于作用于結(jié)構(gòu)上的力與等效作用面積的比值，等效作用面積是人為定義的，不一定是力的實(shí)際作用面積。 ?宏觀特征： 斷口比疲勞區(qū)粗糙，同靜載的裂紋件的斷口一樣，隨材料的性質(zhì)而變： ?脆性材料 為結(jié)晶狀斷口， ?韌性材料 在中間平面應(yīng)變區(qū)為放射狀或人字紋斷口，在邊緣平面應(yīng)力區(qū)為剪切唇。 ?貝紋線 是疲勞區(qū)的最大特征，一般是由載荷變動(dòng)引起的，如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的開動(dòng)和停歇。 ?宏觀特征： 斷口比較光滑并分布有貝紋線（或海灘花樣） 。 ?源區(qū)的光亮度越大、相鄰疲勞區(qū)越大、貝紋線越多，疲勞源越先產(chǎn)生，反之，疲勞源越往后產(chǎn)生。 ?從斷口形貌看， 疲勞源區(qū)的光亮度最大，因?yàn)檫@里是整個(gè)裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展過程中斷面不斷摩擦擠壓，所以顯示光亮平滑。 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點(diǎn) 16 三、疲勞宏觀斷口特征 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點(diǎn) 17 ?疲勞斷口特征 疲勞微觀斷口特征 疲勞源 擴(kuò)展區(qū) 瞬斷區(qū) 18 疲勞斷裂的宏觀特征 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點(diǎn) 19 （ 1）疲勞源 ?在斷口上， 疲勞源一般在機(jī)件表面，常與缺口、裂紋、刀痕、蝕坑等缺陷相連，由于應(yīng)力不集中會(huì)引發(fā)疲勞裂紋。 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點(diǎn) 15 （ 3）疲勞對(duì)缺陷（缺口、裂紋及組織缺陷）十分敏感 ?由于疲勞破壞是從局部開始的，所以它對(duì)缺陷具有高度的選擇性。 ?（ 2）疲勞是脆性斷裂 ?由于一般疲勞的應(yīng)力水平比屈服強(qiáng)度低，所以不論是韌性材料還是脆性材料，在疲勞斷裂前不會(huì)發(fā)生塑性變形及有形變預(yù)兆，它是在長(zhǎng)期累積損傷過程中，經(jīng)裂紋萌生和緩慢亞穩(wěn)
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