第09章 金属的疲劳.pdf

金属力学性能 第9章金属的疲劳 1 第1节 疲劳现象及其特点 引言 • 材料构件在变动应力和应变的长期作用下，由于 累积损伤而引起的断裂的现象——疲劳。 • 疲劳属低应力循环延时断裂，其断裂应力水平往 往 σb，甚至 σs ； • 不产生明显的塑性变形，呈现突然的脆断。疲劳 断裂是一种非常危险的断裂。 • 工程中研究疲劳的规律、机理、力学性能指标、 影响因素等，就具有重要的意义。 2 变动载荷＆循环应力 3 随机载荷 偶然过载对疲劳性能影响很大 4 •最大应力σmax •最小应力σmin •平均应力σm •应力幅σ ＝0.5* （σ - a max σ ） min •应力比R ＝σ / σ min max •应力循环频率f ＝1/T 5 6 疲劳分类及其特点 1、分类 （1）按应力状态：弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲 劳、复合疲劳等。 （2）按环境：腐蚀疲劳、热疲劳、接触疲劳等。 5 （3）按循环周期：高周疲劳 （Nf＞10周次）,因断 裂应力低（σs ），所以也叫低应力疲劳。 低周疲 劳 （N 2 5 f{10 ~10 }周次），由于断裂应力水平高，≥ σs，往往伴有塑性变形，故称为高应力疲劳（或应变 疲劳）。 （4）按破坏原因：机械疲劳、腐蚀疲劳、热疲劳。 7 (5)存在破坏的临界应力 (6)破坏数据分散性很大 8 疲劳断口特征 疲劳微观断口特征 疲劳源 扩展区 瞬断区 9 1、疲劳源 裂纹的萌生地；裂纹处在亚稳扩展过程中。 由于应力交变，断面摩擦而光亮。 加工硬化。 随应力状态及其大小的不同，可有一个或几个疲劳源。 2、疲劳区 （贝纹区） 断面比较光滑，并分布有贝纹线。 循环应力低，材料韧性好，疲劳区大，贝纹线细、明显。 有时在疲劳区的后部，还可看到沿扩展方向的疲劳台阶 （高应力作用）。 3、瞬断区 一般在疲劳源的对侧。 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。 10 2024Al合金疲劳条纹