材料的力學(xué)性能(5)-在線瀏覽
2024-12-05 16:22本頁(yè)面
【正文】 循環(huán)， σmσa， 0＜ R＜ 1，如 圖 81(d)所示。 (5)脈動(dòng)壓縮循環(huán)、大壓小拉循環(huán)等等。 圖 83 典型的疲勞壽命曲線 疲勞壽命曲線 又稱為 Wohler曲線；習(xí)慣上也稱作 SN曲線。 疲勞壽命曲線 疲勞壽命曲線可以分為三個(gè)區(qū)： (1)低循環(huán)疲勞 (Low Cycle Fatigue)區(qū) 在很高的應(yīng)力下，在很少的循環(huán)次數(shù)后，試件即發(fā)生斷裂，并有較明顯的塑性變形。因此，低循環(huán)疲勞又可稱為短壽命疲勞。試件在最終斷裂前，整體上無可測(cè)的塑性變形，因而在宏觀上表現(xiàn)為脆性斷裂。 (3)無限壽命區(qū) 或安全區(qū) 試件在低于某一臨界應(yīng)力幅 σac的應(yīng)力下，可以經(jīng)受無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不斷裂，疲勞壽命趨于無限；即 σa≤σac， Nf →∞ 。在絕大多數(shù)情況下， SN曲線存在一條水平漸近線，其高度即為 σac.（見圖 83）。指定壽命通常取 Nf=107 cycles。測(cè)定疲勞極限最簡(jiǎn)單的方法是所謂的單點(diǎn)試驗(yàn)法。 工程上的定義 疲勞極限及其實(shí)驗(yàn)測(cè)定 疲勞極限 ：試件可經(jīng)受無限的應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生斷裂，所能承受的上限循環(huán)應(yīng)力幅值。 實(shí)質(zhì)是研究平均應(yīng)力或應(yīng)力比對(duì)疲勞壽命的影響。 當(dāng) σa≤σac， Nf→∞ ，從而表明了疲勞極限的存在。(σaσac)2 (82) ? 光滑試件的疲勞極限 σ1 ? 切口試件的疲勞極限 σ1n ? 疲勞強(qiáng)度縮減系數(shù) Kf ? Kf=σ1/σ1n ? 疲勞切口敏感度 q ? q =(Kf 1)/(Kt 1) (88) ? q =0， Kf =1， 疲勞極限不因切口存在而降低 ， 即對(duì)切口不敏感 。 圖 87 應(yīng)力集中對(duì)高強(qiáng)度鋁合金 LC9疲勞壽命的影響 實(shí)驗(yàn)表明， q 之值隨材料強(qiáng)度的升高而增大，這說明高強(qiáng)度材料的疲勞切口敏感度較高。 圖 89 疲勞載荷譜示意圖 累積疲勞損傷 變幅載荷 圖 89 示意地表示零件所受的變幅應(yīng)力。常用的是 Miner線性累積傷定則 。 在理論疲勞極限以下，由于 Nf →∞ ，所以損傷度為零，即不造成損傷。 當(dāng)總損傷度達(dá)到臨界值時(shí)，發(fā)生疲勞失效。 若零件所受的變幅載荷有 m級(jí)，則在不同級(jí)的循環(huán)應(yīng)力下所造成的總損傷度為 jmjj Dn?? 1 若將恒幅加載看成變幅載荷的特例，則變幅載荷下?lián)p傷度的臨界值也應(yīng)為 。此即 Miner線性累積損傷定則 。 疲勞微裂紋的形成可能有三種方式： ② 在環(huán)載荷作用下 ,即使循環(huán)應(yīng)力不超過屈服強(qiáng)度，也會(huì)在試件表面形成滑移帶 , 稱為 循環(huán)滑移帶 。 ③ 拉伸時(shí)形成的滑移帶分布較均勻，而循環(huán)滑移帶則集中于某些局部區(qū)域。 ?疲勞的初期，出現(xiàn)滑移帶。 ?除去滑移帶，重新循環(huán)加載，滑移帶又在 原處再現(xiàn) 。 ?在持久滑移帶中出現(xiàn)疲勞裂紋 。當(dāng)微裂紋頂端接近晶界時(shí)，其長(zhǎng)大速率減小甚至停止長(zhǎng)大。 循環(huán)滑移帶的 持久性 ? 微裂紋只有穿過晶界，才能與相鄰晶粒內(nèi)的微裂紋聯(lián)接，或向相鄰晶粒內(nèi)擴(kuò)展，以形成宏觀尺度的疲勞裂紋。 ? 較大的夾雜物或第二相，會(huì)由于夾雜物與基體界面開裂而形成微裂紋。 第 I階段 ， 裂紋沿著與拉應(yīng)力成 45o 的方向 ， 即在切應(yīng)力最大的滑移面內(nèi)擴(kuò)展 。
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