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裂纹扩展的基本形式： （1）张开型裂纹扩展：拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展。如容器纵向裂纹在内应力的作用下扩展。 （2）滑开型裂纹扩展：切应力平行作用于裂纹面，而且与裂纹线垂直，裂纹沿裂纹面平行滑开扩展。如花键根部裂纹沿切向力的扩展。 （3）撕开型裂纹扩展：切应力平行作用于裂纹面，而且与裂纹线平行，裂纹沿裂纹面撕开扩展。如轴的纵、横裂纹在扭矩作用下的扩展。 应力场强度因子：表示应力场的强弱程度；断裂韧度：材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。 断裂K判据：裂纹体受力当满足KI≥KIC时，就会发生脆性断裂。反之，即使存在裂纹也不会断裂。 疲劳是金属机件或构件在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象。 疲劳断裂特点: （1）低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂。（2）疲劳是脆性断裂 （3） 疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）很敏感（4）疲劳断口能清楚显示裂纹的萌生、扩展和断裂 疲劳宏观断口特征：（1）疲劳源：机件表面缺陷、内部缺陷、内裂纹。（2）疲劳区：断口比较光滑并分布有贝纹线（或海滩花样）贝纹线是疲劳区的最大特征。（3）瞬断区：断口粗糙，脆性材料为结晶状断口，韧性材料有放射状纹理，边缘为剪切唇 疲劳曲线：疲劳应力和疲劳寿命之间关系的曲线。即S-N曲线。反映疲劳应力与疲劳寿命的关系 疲劳极限：当循环应力水平降低到某一临界值时，低应力段变为水平线段，表明试样可以经无限次应力循环也不发生疲劳断裂，将对应的应力称为疲劳极限 过载损伤：如果金属在高于疲劳极限的应力水平下运转一定周次后，其疲劳极限和疲劳寿命减小的现象。 金属材料抵抗过载损伤的能力——过载损伤界、过载损伤区，过载持久值线。 (1) 过载损伤界：不同过载应力下，损伤累积造成的裂纹尺寸达到或超过σ-1应力下的“非扩展裂纹”尺寸的循环次数。 (2) 过载持久值线：不同过载应力下过载持久值所对应循环周次的连线。 (3) 过载损伤区：过载损伤界与过载持久值线间的影线区。 疲劳缺口敏感度：金属材料在交变载荷作用下的缺口敏感性。 亚稳扩展：裂纹自形成到扩展到临界长度的过程；失稳扩展：裂纹达到临界尺寸后的扩展过程。 （1）A区是疲劳裂纹初始扩展阶段，材料的疲劳裂纹扩展速率很小，△K≤△Kth时，裂纹不扩展； △K△Kth，裂纹扩展，但 △K变化范围小，所占扩展寿命不长。 B区是疲劳裂纹扩展的主要阶段，da/dN较大，△K范围大，扩展寿命长，是决定疲劳裂纹扩展寿命的主要阶段。 C区是疲劳裂纹扩展的最后阶段，很大，并随ΔK增加而很快地增大，裂纹失稳扩展 疲劳裂纹扩展门槛值：疲劳裂纹不扩展的应力强度因子幅△K的临界值。 疲劳过程及机理： 疲劳过程包括疲劳裂纹萌生、裂纹亚稳扩展、最后失稳扩展三个阶段 （1）疲劳裂纹的萌生由不均匀的局部滑移和显微开裂引起的，主要方式有表面滑移带开裂；第二相、夹杂物或其界面开裂；晶界或亚晶界开裂。 （2）疲劳裂纹扩展分为两个阶段：第一阶段是沿着最大切应力的滑移平面，和拉应力方向成45°向前扩展，这时的裂纹在表面原有多处；但大多数显微裂纹较早地就停止扩展，呈非扩展裂纹，只有少数几个可延伸到几十个微米的长度；第二阶段：当长度再增加，裂纹便转向和拉应力方向垂直。 疲劳宏观和微观的区别： 疲劳条带是疲劳断口最典型的微观特征，贝文线是疲劳断口的宏观特征 疲劳条带是电子显微镜观察到的疲劳断口微观特征，一次应力循环产生一条疲劳条带；贝纹线是疲劳断口宏观特征，由启动、停歇、偶然过载等大的载荷变动引起； 相邻贝纹线间可能有成千上万条疲劳条带； 循环应力下疲劳条带是相互平行、等间距的；贝纹线在疲劳源附近较密，偏离疲劳源时则较稀疏；判断裂纹扩展方向通常利用贝纹线。 (4) 二者可以同时出现，也可以不同时出现。 低周疲劳：大应力低周次下的破坏。 特点：（1）低周疲劳时，因局部区域产生宏观塑性变形，故循环应力与应变之间不再呈直线关系，形成滞后回线。 （2）低周疲劳试验时，或者控制总应变范围，或者控制塑性应变范围（3）低周疲劳破坏有几个裂纹源，其形核期较短，只占总寿命的10％；低周疲劳微观断口的疲劳条带较粗，间距也宽一些，并且常常不连续。 （4）低周疲劳寿命决定于塑性应变幅，而高周疲劳寿命则决定于应力幅或应力场强度因子范围，但两者都是循环塑性变形累积损伤的结果。 12、循环硬化：金属材料在恒定应变范围循环作用下，随着循环周次的增加，其应力不断增加，称为循环硬化；若在循环过程中，应力逐渐减小，则为循环软化。 应力腐蚀：金属在拉应力和腐蚀介质的共同作用下引起的低应力脆性断裂。 应力腐蚀产生的条件：（1）应力：拉应力（不大），工作应力+残余应力；（2）化学介质：特定的化学介质，弱腐蚀性；（3）金属材料：合金，有敏感成分。 3.应