hit126 发表于 2016-10-19 16:11

疲劳破坏的一般规律

  1、疲劳的定义
  材料在变动载荷和应变的长期作用下,因累积损伤而引起的断裂现象,称为疲劳。

  2、变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。
  变动应力:变动载荷在单位面积上的平均值
  分为:规则周期变动应力和无规则随机变动应力

  3、循环载荷(应力)的表征
  ①最大循环应力:σmax
  ②最小循环应力:σmin
  ③平均应力: σm=(σmax +σmin)/2
  ④应力幅σa或应力范围Δσ:Δσ=σmax-σmin σa=Δσ/2=(σmax-σmin)/2
  ⑤应力比(或称循环应力特征系数): r= σmin/σmax

  4、循环应力分类
  按平均应力、应力幅、应力比的不同,循环应力分为
  ① 对称循环σm=(σmax + σmin)/2=0 r=-1
  属于此类的有:大多数旋转轴类零件。
  ② 不对称循环
  σm≠0
  如:发动机连杆、螺栓
  (a)σa> σm>0,-1
  (b)σa> 0,σm<0,r<-1
  ③ 脉动循环
  σm=σa>0,r=0(σmin=0)如:齿轮的齿根、压力容器。
  σm=σa<0,r=∞(σmax=0)如:轴承(压应力)
  ④ 波动循环
  σm> σa 00 如:发动机气缸盖、螺栓。
  ⑤ 随机变动应力
  应力大小、方向随机变化,无规律性。 如:汽车、飞机零件、轮船。

  二、疲劳破坏的特点
  在变动载荷作用下,材料薄弱区域,逐渐发生损伤,损伤累积到一定程度→产生裂纹,裂纹不断扩展→失稳断裂。
  特点:从局部区域开始的损伤,不断累积,最终引起整体破坏。
  1、潜藏的突发性破坏,脆性断裂(即使是塑性材料)。
  2、属低应力循环延时断裂(滞后断裂)。
  3、对缺陷十分敏感(可加速疲劳进程)。

  三、疲劳破坏的分类
  1、按应力状态: 弯曲疲劳
  扭转疲劳
  拉压疲劳
  接触疲劳
  复合疲劳
  2、按应力大小和断裂寿命
  N>105,б<бs 高周疲劳→低应力疲劳
  N=102~105,б≥бs 低周疲劳→高应力疲劳

  四、疲劳破坏的表征—疲劳寿命
  疲劳寿命:材料疲劳失效前的工作时间,即循环次数N。

  疲劳曲线: 应力б↑,N↓

  五、疲劳断口的宏观特征
  典型疲劳断口具有3个特征区:疲劳源 疲劳裂纹扩展区 瞬断区
  1、疲劳源
  疲劳裂纹萌生区,多出现在零件表面,与 加工刀痕、缺口、裂纹、蚀坑等相连。
  特征:光亮,因为疲劳源区裂纹表面受反复挤压、摩擦次数多。

  疲劳源可以是一个,也可以有多个。如:单向弯曲,只有一个疲劳源;双向弯曲,可出现两个疲劳源。

  2、疲劳裂纹扩展区(亚临界扩展区)
  特征:断口较光滑并分布有贝纹线或裂纹扩展台阶。

  贝纹线是疲劳区最典型的特征,是一簇以疲劳源为圆心的平行弧线,凹侧指向疲劳源,凸侧指向裂纹扩展方向,近疲劳源区贝纹线较细密(裂纹扩展较慢),远疲劳源区贝纹线较稀疏、粗糙(裂纹扩展较快)。

  贝纹线(海滩花样)
  贝纹线区的大小取决于过载程度及材料的韧性,高名义应力或材料韧性较差时,贝纹线区不明显;反之,低名义应力或高韧性材料,贝纹线粗且明显,范围大。
  名义载荷
  根据额定功率用力学公式计算出作用在零件上的载荷。即机器平稳工作条件下作用于零件上的载荷。
  计算载荷=载荷系数*名义载荷
  3、瞬断区
  裂纹失稳扩展形成的区域
  断口特征:
  断口粗糙,脆性材料断口呈结晶状;韧性材料断口在心部平面应变区呈放射状或人字纹状;表面平面应力区则有剪切唇区存在。
  瞬断区一般在疲劳源对侧
  瞬断区大小与名义应力、材料性质有关

  高名义应力或脆性材料,瞬断区大;反之,瞬断区小。

转自:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MjM1ODQyNQ==&mid=2655947565&idx=1&sn=8f5990cbce25af8e9ea23c41a7dec30b&chksm=84a5a45bb3d22d4de1a562c39cd7da980983cd06a5712d458f947dd0042df6698f36b9b1db93&mpshare=1&scene=1&srcid=1017v1kEdpUE639Q23h61dFZ#rd

Pparis 发表于 2016-10-20 08:59

这篇基础知识总结的不错值得学习
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