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【正文】 速率是指疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段的速率，是裂紋擴(kuò)展的第二階段。 2022/6/1 37 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 疲勞裂紋擴(kuò)展速率 ? 曲線斜率 da/dN就是疲勞裂紋的擴(kuò)展速率，隨裂紋的擴(kuò)展， da/dN不斷增大。 作出 a— N的關(guān)系曲線。 Kf = Kt時(shí)， qf =1，表示材料對(duì)缺口十分敏感。 Kf疲勞缺口系數(shù)，為光滑試樣和缺口試樣疲勞強(qiáng)度之比 , ＞ 1 表示材料在變動(dòng)應(yīng)力作用下的缺口敏感性。 變動(dòng)載荷下，缺口的影響遠(yuǎn)比靜載時(shí)大 。只要材料有足夠的塑性，缺口造成的應(yīng)力集中作用就不明顯；只要塑性變形不太大，就不會(huì)產(chǎn)生多大的影響。 寧可選用 σ1低一些，也要選過(guò)載區(qū)窄的材料。 2022/6/1 31 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 過(guò)載循環(huán)周次離疲勞曲線越近，對(duì)疲勞強(qiáng)度或壽命的損傷越大；應(yīng)力越高，開(kāi)始發(fā)生過(guò)載損傷的循環(huán)周次就越少。 過(guò)載對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響取決于過(guò)載應(yīng)力大小和過(guò)載周次。 ? 過(guò)載損傷界到疲勞曲線間的影線區(qū)， 過(guò)載損傷區(qū) 。 曲線傾斜越陡，持久值就越高 。 過(guò)載持久值 材料在高于疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力下工作，發(fā)生疲勞斷裂的 循環(huán)周次 稱為材料的 過(guò)載持久值 ，也稱為材料的 有限疲勞壽命 。 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 28 三、過(guò)載持久值及過(guò)載損傷界 實(shí)際服役過(guò)程中機(jī)件不可避免地會(huì)受到偶然的過(guò)載作用，如緊急剎車(chē)、突然啟動(dòng)等。 ? 彎曲時(shí)，試樣截面上應(yīng)力分布不均勻，表面應(yīng)力最大，僅表面層產(chǎn)生疲勞損傷； ? 拉壓時(shí)，試樣截面的應(yīng)力分布均勻，整個(gè)截面都有可能疲勞損傷； ? 扭轉(zhuǎn)時(shí)，切應(yīng)力大，比變動(dòng)拉應(yīng)力更易使材料發(fā)生滑移，產(chǎn)生疲勞損傷。 ? 疲勞圖可以計(jì)算出不同循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)的疲勞強(qiáng)度。 2022/6/1 24 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 求不對(duì)稱循環(huán)疲勞強(qiáng)度 —— 疲勞圖 適用于脆性材料 最早的疲勞圖中， AHB和 AEC是直線。 圖表示了 r = 1~1各種狀態(tài)下的疲勞強(qiáng)度。 一般采用作圖法，求出各種不對(duì)稱循環(huán)載荷下的疲勞強(qiáng)度。 2022/6/1 21 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 疲勞強(qiáng)度 定義： 在指定疲勞壽命下，材料能承受的上限循環(huán)應(yīng)力。 根據(jù)材料使用要求，測(cè)定N=10 107或 108有限壽命的疲勞強(qiáng)度。 當(dāng)載荷應(yīng)力 σ≤ σr時(shí)，工件不會(huì)發(fā)生疲勞斷裂，認(rèn)為是無(wú)限壽命。這個(gè)臨界值就定義為材料的疲勞強(qiáng)度，記作 σr。 疲勞試驗(yàn)方法 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 19 臨界應(yīng)力 σ1 疲勞強(qiáng)度 σ1： σ ≤ σ1為無(wú)限壽命的疲勞應(yīng)力判據(jù)。 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 17 疲勞條帶的特點(diǎn)： ?滑移系多的面心立方金屬中，較明顯； ?滑移系較少或組織狀態(tài)復(fù)雜的鋼鐵材料中，常短窄而紊亂 第三節(jié) 疲勞抗力指標(biāo) 疲勞強(qiáng)度 過(guò)載持久值 疲勞缺口敏感度 疲勞裂紋擴(kuò)展速度 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 18 從 等級(jí)的應(yīng)力水平， σ σ…… 、 σn，測(cè)定每個(gè)應(yīng)力水平的試樣從加載到斷裂所需的循環(huán)次數(shù) N N ……、 Nn。 循環(huán)滑移帶 循環(huán)應(yīng)力 駐留滑移帶 擠出脊 侵入溝 1）不均勻滑移； 2）顯微開(kāi)裂 . 疲勞裂紋的擴(kuò)展： 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 15 第 Ⅰ 階段：沿最大切應(yīng)力方向 擴(kuò)展速度極慢、擴(kuò)展總量小 第 Ⅱ 階段：沿垂直拉應(yīng)力方向 穿晶擴(kuò)展 擴(kuò)展速度隨循環(huán)周次增加而增加 疲勞斷口最典型的微觀特征： 疲勞條帶 略微彎曲并相互平行的溝槽狀花樣，與裂紋擴(kuò)展方向垂直。 第二相、夾雜物與基體界面或夾雜物本身開(kāi)裂 。 疲勞斷口的宏觀特征 三個(gè)特征區(qū)： ?疲勞源 光亮 來(lái)源：缺口、裂紋；冶金缺陷；數(shù)目：應(yīng)力大小 ?疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū) 光滑且分布有 貝紋線 貝紋線形狀（凹、凸）、貝紋線間距、貝紋線范圍 ?瞬斷區(qū) 脆性材料： 結(jié)晶狀 ； 韌性材料： 放射狀或人字紋狀，并有剪切唇 位置：疲勞源對(duì)側(cè)；大小 (名義應(yīng)力、材料韌脆性 ) 11 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 疲勞裂紋萌生的策源地，多在表面 12 2022/6/1 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第二節(jié) 疲勞破壞的機(jī)理 疲勞過(guò)程： 疲勞裂紋萌生、裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展、裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展 疲勞裂紋的萌生： 在材料的薄弱區(qū)和高應(yīng)力區(qū)，通過(guò)不均勻滑移、微裂紋形成和長(zhǎng)大而完成。 ?裂紋萌生和擴(kuò)展過(guò)程：疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬時(shí)斷裂區(qū) 機(jī)件在疲勞失效前的工作時(shí)間（次數(shù)）。 ?規(guī)則周期變動(dòng)應(yīng)力； （循環(huán)應(yīng)力） ?無(wú)規(guī)則隨機(jī)變
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