材料的疲劳与断裂ppt课件.pptx

何谓疲劳？什么是材料的疲劳？什么是材料的疲劳？疲劳断裂的表现形式2012-4-19 wzhuoyt 6疲劳的分类（细化）疲劳的分类·1、变动载荷
·大小、方向或者大小和方向均随时间而变化。
·变化分为周期性，无规则性，
·相对应的应力，称为变动应力
·2、循环应力
·循环应力的波形一般近似为正弦波、矩形波和三角形波等。
·（1）循环应力的描叙
σmax，σmin；
·平均应力σm=1/2（σmax+σmin）
应力幅σa=1/2（σmax-σmin）
应力比γ=σmin/σmax
·（2）循环应力的种类
·对称交变应力；脉动应力；波动应力；不对称交变应力。主要控制参量σa，重要影响参量R1998德国高铁884出轨車輪乃雙殼夾層式車輪因金屬疲勞導致損壞4.1.2 疲劳破坏特点疲劳断口特征，有三个典型的形貌区域：
1疲劳源：裂纹萌生的地方。表面，缺口、裂纹、刀痕、蚀坑。
2疲劳扩展区：裂纹稳态扩展形成的。
3瞬时断裂区：裂纹失稳快速扩展形成的。
详解：疲劳断口的三个典型形貌区1 疲劳源特点疲劳源 实物及示意图实物案例曲轴的弯曲疲劳，疲劳源在圆根处2：疲劳扩展区特征

1）断口光滑并有贝纹线（海滩条带、海滩花样），有时还有裂纹扩展台阶；2）贝纹线凹面指向疲劳源，凸面指向裂纹扩展方向；3）贝纹线刚开始较细密，表明裂纹扩展较慢，而后变稀疏，粗糙，表明裂纹扩展较快；疲劳断口的三个典型形貌区3：疲劳瞬断区特征2012-4-19 wzhuoyt 354.2 疲劳的宏观表征-疲劳强度（书P.146）2012-4-192012-4-19疲劳实验4.2.1 疲劳曲线（书P.146）1. 逐点描绘法2. 直线拟合法直线拟合法直线拟合法，在有限寿命区4.2.2 疲劳极限--疲劳抗力指标（P.148）条件疲劳极限疲劳极限的测定·同一种材料在不同应力状态下测定的疲劳极限是不同的，但它们之间有如下经验关系：（书P.149）
σ-1p=0.85σ-1（钢）
σ-1p=0.65σ-1（铸铁）
τ-1=0.55σ-1（钢及轻合金）τ-1=0.8σ-1（铸铁）
·旋转弯曲方法疲劳极限：σ-1、
·扭转τ-1、拉压σ-1p
·对于同种材料有：σ-1>σ-1p>τ-1材料抗拉强度越高--其疲劳极限越高疲劳极限与静强度（P.150）4.2.3 疲劳过载（P.154）4.2.3.2 过载损伤界（偶然过载）4.2.3.3 疲劳损伤累积4.2.4 疲劳缺口敏感度疲劳缺口敏感度qf4.2.5 疲劳寿命疲劳寿命Nf2012-4-19 wzhuoyt 584.2.5.1 低周疲劳ε-N曲线，应变-寿命曲线塑性应变幅ΔεpΔεp～N4.5.2.2 高周疲劳弹簧、传动轴---备选材料4.2.6 疲劳裂纹扩展速率疲劳裂纹扩展速率3）裂纹扩展速率公式4.2.6.3 剩余疲劳寿命估算（P.160）4.3 疲劳的微观过程—疲劳断裂机理（P.161）疲劳裂纹的萌生疲劳裂纹的萌生·开始时可能萌生几条裂纹，但往往是与外部·下图是轴的疲劳断口，两处标有A的部位即第一阶段萌生的裂纹，右侧为它的放大图。4.3.3 疲劳裂纹的扩展（书P.164）·4.3.3.2疲劳裂纹扩展的第二阶段·第二阶段，裂纹扩展方向与拉应力垂直，形成主裂纹，扩展途径是穿晶扩展，扩展速率较快。在第二阶段，穿晶扩疲劳条带疲劳的特征微观、宏观疲劳特征疲劳实际案例2012-4-19 wzhuoyt 854.4 影响疲劳的因素（自学）影响疲劳极限的因素2. 影响疲劳寿命的因素３. 材料延寿技术材料延寿技术·4.疲劳实验与材料安全寿命设计2012-4-1993Seeyounexttime!