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疲劳失效的特点及其机理简析

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:在交变载荷作用下机器零件的断裂称为疲劳失效。统计表明,失效的机器零件约80%毁于疲劳。疲劳损坏具有如下特点:导致疲劳破坏的应力水平低,疲劳极限低于抗拉强度,甚至低于屈服强度,并且须经过多次应力循环,一般须经历数千次以至数百万次后才失效。图6-112 典型疲劳断口的分区疲劳破坏对缺陷具有很大的敏感性,疲劳裂纹一般起源于零件高度应力集中的部分或表面缺陷处,如表面裂纹、软点、夹杂、突变的转角处及刀痕等。

疲劳失效的特点及其机理简析

在交变载荷作用下机器零件的断裂称为疲劳失效。统计表明,失效的机器零件约80%毁于疲劳。疲劳损坏具有如下特点:

(1)导致疲劳破坏的应力水平低,疲劳极限低于抗拉强度,甚至低于屈服强度,并且须经过多次应力循环,一般须经历数千次以至数百万次后才失效。

(2)疲劳断裂后,不显示宏观塑性变形,典型疲劳断口上一般可观察到三个部分,如图6-112所示的疲劳源、疲劳裂纹扩展区(一般呈细致的瓷状,有时可看到平行裂纹前沿的海滩状线条)和静断区(裂纹发展到一定深度后,剩下的面积在一次或很少几次循环中断开,形成粗糙的静断区,呈纤维状或结晶状)。

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图6-112 典型疲劳断口的分区

(3)疲劳破坏对缺陷具有很大的敏感性,疲劳裂纹一般起源于零件高度应力集中的部分或表面缺陷处,如表面裂纹、软点、夹杂、突变的转角处及刀痕等。(www.xing528.com)

用应力-时间(σ-t)的变化曲线来描述零件或试样所承受的循环载荷特点,如图6-113所示。

图中的T为循环周期;σmax为循环应力最大值;σmin为循环应力最小值;σa为应力半幅,σa=978-7-111-42950-0-Chapter06-234.jpgσm为平均应力,978-7-111-42950-0-Chapter06-235.jpg。另外定义978-7-111-42950-0-Chapter06-236.jpg为对称系数。如果对称循环,则r=-1;如果脉动循环,则r=0。

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图6-113 应力循环参数

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