材料力学行为-第三章-孙巧艳主讲.pdf

第三章金属的疲劳 一 疲劳断裂的基本概念 1 疲劳断裂 零件（构件）在交变载荷长期作用下发生的破坏称为疲劳。 2 交变载荷 指的是载荷的大小和方向随时间发生周期变化。 如何描述交变应力呢？ Δσ σ − σ max min 最大应力σmax 、 σ min 最小应力σmin 、 R σ 应力半幅σ 、 max a 平均应力σm 、 σ + σ 应力比R σ max min m 2 Δσ σ a 2 几种典型零件的交变应力 3 疲劳破坏的特点 （1）突然破坏，没有明显的塑性变形 （2 ）在低于屈服强度的应力作用下断裂 （3 ）疲劳断口可以显示裂纹萌生、扩展和最后断裂过程 4 疲劳断口形貌特征 疲劳断口 疲劳断口 拉伸断口 疲劳断口的三部分 (1) 疲劳源：疲劳裂纹萌生地， 一般位于表面或者次表面 (2) 疲劳裂纹扩展区 疲劳裂纹缓慢扩展的区 域，呈现海滩状或者贝壳 状花纹 (3) 最终断裂区：呈放射状花样 疲劳断口为我们提供裂纹源的位置和疲劳裂纹扩展的方向。 疲劳断口为我们提供名义应力和应力集中程度的信息 疲劳裂 纹源 名义应力降低，最后断裂区减小 最后断 裂区 应力集中增加，最后断裂区移向中心 （1）疲劳裂纹扩展区面积的大小反映应力集中程度的大小 面积大 应力集中程度小 名义应力低 面积小 应力集中程度大 （2 ）裂纹源数反映了名义应力大小 低名义应力 1个疲劳源 高名义应力 多个疲劳源 （3 ）最终断裂区的位置 位于中心：说明高应力、应力集中大 位于近表面：低应力应变集中小 5 疲劳种类 高周疲劳 Nf105次 （1）按照断裂周次分 低周疲劳Nf105次 （2 ）按照零件受力和工作环境分类（特种疲劳） 1）接触疲劳：在滚动、反复压应力下工作的零件发生的疲劳。 火车车轮与钢轨、齿轮等 形式：麻点剥落 表面麻点 2 ）微动疲劳 两个接触表面之间发生的小振幅反 疲劳+微动磨损 复相对运动。