材料力學性能教學課件ppt材料的疲勞-展示頁
2025-03-31 07:45本頁面
【正文】 擴展到臨界尺寸 ac時才突然發(fā)生的。 ?斷裂壽命隨應力不同而變化，應力高壽命短，應力低壽命長。 ?低周疲勞特點： 斷裂壽命較短， Nf=（ 104105）周次，斷裂應力水平較高， σ≥σs，往往有塑性應變出現(xiàn)，也稱高應力疲勞或應變疲勞。 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 8 隨機載荷 偶然過載對疲勞性能影響很大 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 9 2. 循環(huán)應力 (1) 對稱交變應力 (2) 脈動應力 (3) 波動應力 (4) 不對稱交變應力 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 10 ?最大應力 σmax ?最小應力 σmin ?平均應力 σm ?應力幅 σa ＝ *（ σmaxσmin） ?應力比 R ＝ σmin/σmax ?應力循環(huán)頻率 f ＝ 1/T 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 11 12 二、疲勞現(xiàn)象及特點 ? 1. 分類 ?疲勞定義： 機件在變動應力和應變長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象。 第五章 金屬的疲勞 4 ?本章從材料學的角度研究金屬疲勞的一般規(guī)律、疲勞破壞過程及機理、疲勞力學性能及其影響因素， ?以便為疲勞強度設計和選用材料，改進工藝提供基礎知識。疲勞斷裂是一種非常危險的斷裂。1 主講人 : 張寧 2 ? 一、金屬疲勞現(xiàn)象及特點 ? 二、疲勞曲線及基本疲勞力學性能 ? 三、疲勞裂紋擴展速率及疲勞門檻值 ? 四、疲勞過程及機理 ? 五、影響疲勞強度的主要因素 ? 六、低周疲勞 第五章 金屬的疲勞 3 ?引言 ? 材料構(gòu)件在變動應力和應變的長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂的現(xiàn)象 —— 疲勞。 ? 疲勞屬低應力循環(huán)延時斷裂，其斷裂應力水平往往 σb，甚至 σs； ? 不產(chǎn)生明顯的塑性變形，呈現(xiàn)突然的脆斷 。 ? 工程中研究疲勞的規(guī)律、機理、力學性能指標、影響因素等，具有重要的意義。 第五章 金屬的疲勞 5 第五章 金屬的疲勞 6 第五章 金屬的疲勞 7 ?一、變動載荷 ? 1. 變動載荷 ?定義： 變動載荷是引起疲勞破壞的外力，指載荷大小，甚至方向均隨時間變化的載荷，在單位面積上的平均值為 變動應力 。 ? (1) 按應力狀態(tài)不同，可分為： 彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、擠壓疲勞、復合疲勞 ? (2) 按環(huán)境及接觸情況不同，可分為： 大氣疲勞、腐蝕疲勞、高溫疲勞、熱疲勞、接觸疲勞 ? (3) 按斷裂壽命和應力高低不同，可分為： 高周疲勞、低周疲勞 ，這是最基本的分類方法 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 13 ?高周疲勞特點： 斷裂壽命較長， Nf105周次，斷裂應力水平較低， σσs，也稱低應力疲勞，一般常見的疲勞都屬于此類。 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 14 2. 特點 ?（ 1）疲勞是低應力循環(huán)延時斷裂，即具有壽命的斷裂 ?斷裂應力水平往往低于材料抗拉強度，甚至低于屈服強度。 ?當應力低于某一臨界值時，壽命可達無限長。 ?因此，疲勞是一種潛在的突發(fā)性斷裂。 ?缺口和裂紋因應力集中增大對材料的損傷作用，組織缺陷（夾雜、疏松、白點、脫碳等）降低材料的局部強度，三者都加快了疲勞破壞的開始和發(fā)展。 ?材料內(nèi)部存在嚴重冶金缺陷時，因局部強度降低也會在機件內(nèi)部產(chǎn)生疲勞源。 ?當斷口中同時存在幾個疲勞源時，可根據(jù)源區(qū)的光亮度、相鄰疲勞區(qū)的大小、貝紋線的密度去確定疲勞源的產(chǎn)生順序。 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 20 （ 2）疲勞區(qū) ?是疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展所形成的斷口區(qū)域，該區(qū)是判斷疲勞斷裂的重要特征依據(jù)。 ?斷口光滑 是疲勞源區(qū)域的延續(xù)，但其程度隨裂紋向前擴展逐漸減弱。 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 21 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 22 （ 3）瞬斷區(qū) ?是裂紋 最后失穩(wěn)快速擴展 所形成的斷口區(qū)域 ?在疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展階段，隨著應力不斷循環(huán)，裂紋尺寸不斷長大， ?當裂紋長大到臨界尺寸 ac時，因裂紋尖端的應力場強度 KI達到材料的斷裂韌度 KIC（ KC），則裂紋失穩(wěn)快速擴展，導致機件最后瞬時斷裂。 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 23 ?瞬斷區(qū) 位置一般應在疲勞源的對側(cè)，但對于旋轉(zhuǎn)彎曲來說，低名義應力光滑機件，其瞬斷區(qū)位置逆旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一定角度，這是因為疲勞裂紋旋轉(zhuǎn)方向擴展快的結(jié)果。 ?名義應力較高時，因疲勞源有多個，裂紋從表面同時向內(nèi)擴展，其瞬斷區(qū)就移向中心位置。 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 24 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 25 2024Al合金疲勞條紋 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 26 多源疲勞 27 疲勞線的形成 28 疲勞線的形狀 29 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 30 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 31 第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點 32 一、疲勞曲線和對稱循環(huán)疲勞
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