材料的疲勞性能

1、材料力學(xué)性能材料力學(xué)性能材料化工學(xué)院材料化工學(xué)院 1850-1850-1860,W1860,Whlerhler先生用試驗方法研究了車軸的斷裂事故，提出先生用試驗方法研究了車軸的斷裂事故，提出了了應(yīng)力應(yīng)力- -壽命圖（壽命圖（S-N)S-N)和疲勞極限概念。和疲勞極限概念。 1870-18901870-1890，GerberGerber研究了平均應(yīng)力對壽命的影響，研究了平均應(yīng)力對壽命的影響，GoodmanGoodman提出提出了完整的平均應(yīng)力影響理論。突破了疲勞只與載荷幅值有關(guān)的理了完整的平均應(yīng)力影響理論。突破了疲勞只與載荷幅值有關(guān)的理論界限。論界限。 1920-Griffith1920-Gri

2、ffith用能量法研究了含裂紋體的有關(guān)材料強度理論，用能量法研究了含裂紋體的有關(guān)材料強度理論，初步奠定了事隔初步奠定了事隔2020年后由年后由IrwinIrwin發(fā)展起來的斷裂力學(xué)理論基礎(chǔ)。發(fā)展起來的斷裂力學(xué)理論基礎(chǔ)。 19451945年由年由MinerMiner提出提出的線性累計損傷理論問世；的線性累計損傷理論問世； 19601960年，年，Manson-CoffinManson-Coffin提出了塑性應(yīng)變與疲勞壽命的關(guān)系；提出了塑性應(yīng)變與疲勞壽命的關(guān)系；19611961年年P(guān)arisParis提出了疲勞裂紋擴(kuò)展速率的概念。提出了疲勞裂紋擴(kuò)展速率的概念。 19741974年美國軍方采用了損傷

3、容損設(shè)計方法；年美國軍方采用了損傷容損設(shè)計方法； 目前，材料的疲勞研究方興未艾，斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)和材料物目前，材料的疲勞研究方興未艾，斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)和材料物理學(xué)結(jié)合，已從宏觀、細(xì)觀和微觀領(lǐng)域?qū)ζ趩栴}進(jìn)行著廣泛的理學(xué)結(jié)合，已從宏觀、細(xì)觀和微觀領(lǐng)域?qū)ζ趩栴}進(jìn)行著廣泛的研究。研究。前言前言材料的疲勞問題研究從近材料的疲勞問題研究從近150150多年開始一直受到人們的關(guān)注，原因多年開始一直受到人們的關(guān)注，原因之一就是工程中的零件或構(gòu)件的破壞之一就是工程中的零件或構(gòu)件的破壞80%80%以上以上是由于疲勞引起。是由于疲勞引起。前言前言疲勞破壞表現(xiàn)的形式：疲勞破壞表現(xiàn)的形式：機(jī)械疲勞機(jī)械疲勞外加應(yīng)

4、力外加應(yīng)力/ /應(yīng)變波動造應(yīng)變波動造成的。成的。蠕變疲勞蠕變疲勞循環(huán)載荷與高溫聯(lián)合作循環(huán)載荷與高溫聯(lián)合作用下的疲勞。用下的疲勞。熱機(jī)械疲勞熱機(jī)械疲勞循環(huán)受載部件的溫度循環(huán)受載部件的溫度變動時材料的疲勞。變動時材料的疲勞。腐蝕疲勞、接觸疲勞、微動疲勞、腐蝕疲勞、接觸疲勞、微動疲勞、電致疲勞等等。電致疲勞等等。前言前言1 1、變動載荷、變動載荷 疲勞斷裂。疲勞斷裂。前言前言2 2、研究疲勞的一般規(guī)律、研究疲勞的一般規(guī)律、 疲勞破壞過程及機(jī)理、疲勞破壞過程及機(jī)理、 疲勞力學(xué)性能及其影響因素等。疲勞力學(xué)性能及其影響因素等。第五章第五章 材料的疲勞性能材料的疲勞性能5.1 5.1 疲勞破壞的一般規(guī)律疲勞

5、破壞的一般規(guī)律5.2 5.2 疲勞破壞的機(jī)理（簡述）疲勞破壞的機(jī)理（簡述）5.3 5.3 疲勞抗力指標(biāo)疲勞抗力指標(biāo)5.4 5.4 影響材料及機(jī)件疲勞強度的因素影響材料及機(jī)件疲勞強度的因素( (自學(xué)自學(xué)) )5.5 5.5 熱熱 疲疲 勞勞( (自學(xué)自學(xué)) )5.1 5.1 疲勞破壞的一般規(guī)律疲勞破壞的一般規(guī)律一、疲勞破壞的變動應(yīng)力一、疲勞破壞的變動應(yīng)力二、疲勞破壞的概念和特點二、疲勞破壞的概念和特點三、疲勞斷口的宏觀特征三、疲勞斷口的宏觀特征一、疲勞破壞的變動應(yīng)力一、疲勞破壞的變動應(yīng)力1 1、疲勞：、疲勞： 變動載荷和應(yīng)變變動載荷和應(yīng)變長期作用長期作用 累積損傷累積損傷斷裂。斷裂。2 2、變動

6、載荷：、變動載荷： 載荷大小，甚至方向隨時間而變化的載荷。載荷大小，甚至方向隨時間而變化的載荷。3 3、變動應(yīng)力：、變動應(yīng)力： 變動載荷在單位面積上的變動載荷在單位面積上的平均值平均值。4 4、變動應(yīng)力分類：、變動應(yīng)力分類： 規(guī)則周期變動應(yīng)力規(guī)則周期變動應(yīng)力( (或稱循環(huán)應(yīng)力或稱循環(huán)應(yīng)力) )； 無規(guī)則隨機(jī)變動應(yīng)力。無規(guī)則隨機(jī)變動應(yīng)力。5 5、循環(huán)應(yīng)力：、循環(huán)應(yīng)力： 周期性變化的應(yīng)力。周期性變化的應(yīng)力。 有有正弦波正弦波、矩形波和三角波等。、矩形波和三角波等。 最常見的為正弦波。最常見的為正弦波。一、疲勞破壞的變動應(yīng)力一、疲勞破壞的變動應(yīng)力6 6、表征應(yīng)力循環(huán)特征的參量、表征應(yīng)力循環(huán)特征的參量

7、 最大循環(huán)應(yīng)力最大循環(huán)應(yīng)力maxmax， 最小循環(huán)應(yīng)力最小循環(huán)應(yīng)力minmin； 平均應(yīng)力平均應(yīng)力 m m(maxmax+minmin)/2)/2； 應(yīng)力幅應(yīng)力幅或或應(yīng)力范圍應(yīng)力范圍： =/2= (=/2= (maxmax-minmin)/2)/2； 應(yīng)力比應(yīng)力比 r rminmin/maxmax。 載荷譜：載荷譜： 載荷載荷- -時間歷程曲線時間歷程曲線一、疲勞破壞的變動應(yīng)力一、疲勞破壞的變動應(yīng)力7 7、循環(huán)應(yīng)力類型：、循環(huán)應(yīng)力類型： (1)(1)對稱循環(huán)對稱循環(huán)： m m0 0，r r-1-1。 (2)(2)不對稱循環(huán)不對稱循環(huán)： m m00，-1r1-1r00，r r0 0 或或 m m

8、0 ，0 0r r1 1。 (5)(5)隨機(jī)變動應(yīng)力：隨機(jī)變動應(yīng)力： 循環(huán)應(yīng)力呈隨機(jī)變化。循環(huán)應(yīng)力呈隨機(jī)變化。二、疲勞破壞的概念和特點二、疲勞破壞的概念和特點1 1、疲勞破壞的概念：、疲勞破壞的概念：(1)(1)疲勞的破壞過程：疲勞的破壞過程： 變動應(yīng)力變動應(yīng)力薄弱區(qū)域的組織薄弱區(qū)域的組織 逐漸發(fā)生變化和損傷累積、開裂逐漸發(fā)生變化和損傷累積、開裂 裂紋擴(kuò)展裂紋擴(kuò)展突然斷裂。突然斷裂。(2)(2)疲勞破壞：疲勞破壞： 循環(huán)應(yīng)力引起的延時斷裂，循環(huán)應(yīng)力引起的延時斷裂， 其其斷裂應(yīng)力斷裂應(yīng)力水平往往低于材料的水平往往低于材料的抗拉強度抗拉強度，甚至低于其屈服強度。，甚至低于其屈服強度。(3)(3)疲

9、勞壽命：疲勞壽命： 機(jī)件疲勞失效前的工作時間。機(jī)件疲勞失效前的工作時間。(4)(4)疲勞斷裂：經(jīng)歷了裂紋萌生和擴(kuò)展過程。疲勞斷裂：經(jīng)歷了裂紋萌生和擴(kuò)展過程。 斷口上顯示出疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)與瞬時斷裂區(qū)的特征。斷口上顯示出疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)與瞬時斷裂區(qū)的特征。二、疲勞破壞的概念和特點二、疲勞破壞的概念和特點2 2疲勞破壞的特點：疲勞破壞的特點： (1)(1)一種潛藏的突發(fā)性破壞，呈一種潛藏的突發(fā)性破壞，呈脆性斷裂脆性斷裂。 (2)(2)疲勞破壞屬低應(yīng)力循環(huán)疲勞破壞屬低應(yīng)力循環(huán)延時延時斷裂。斷裂。 (3)(3)對缺陷具有高度的選擇性。對缺陷具有高度的選擇性。 (4)(4)可按不同方法對疲勞

10、形式分類?？砂床煌椒▽ζ谛问椒诸?。按應(yīng)力狀態(tài)分，按應(yīng)力狀態(tài)分， 有有彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞及復(fù)合疲勞彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞及復(fù)合疲勞。按應(yīng)力高低和斷裂壽命分，按應(yīng)力高低和斷裂壽命分， 有有高周疲勞高周疲勞( (低應(yīng)力疲勞，低應(yīng)力疲勞，s) )和和低周疲勞低周疲勞( (高應(yīng)力疲勞或應(yīng)變高應(yīng)力疲勞或應(yīng)變疲勞疲勞) )。三、疲勞斷口的宏觀特征三、疲勞斷口的宏觀特征1 1、典型疲勞斷口具有、典型疲勞斷口具有3 3個特征區(qū)個特征區(qū) 疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬斷區(qū)。疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬斷區(qū)。2 2、疲勞源：、疲勞源：(1)(1)多出現(xiàn)在機(jī)件表面，多出現(xiàn)在機(jī)件表面，

11、 常和缺口、裂紋等缺陷及內(nèi)部冶金缺陷常和缺口、裂紋等缺陷及內(nèi)部冶金缺陷( (夾雜、白點等夾雜、白點等) )有關(guān)。有關(guān)。(2)(2)疲勞源區(qū)比較光亮，該區(qū)表面硬度有所提高。疲勞源區(qū)比較光亮，該區(qū)表面硬度有所提高。(3)(3)疲勞源可以是一個，也可以是多個。疲勞源可以是一個，也可以是多個。三、疲勞斷口的宏觀特征三、疲勞斷口的宏觀特征3 3、疲勞區(qū)：、疲勞區(qū)：(1)(1)斷口較光滑并分布有貝紋線斷口較光滑并分布有貝紋線( (或海灘花樣或海灘花樣) )， 有時還有裂紋擴(kuò)展臺階。有時還有裂紋擴(kuò)展臺階。(2)(2)斷口光滑是疲勞源區(qū)的延續(xù)，斷口光滑是疲勞源區(qū)的延續(xù)， 其程度隨裂紋向前擴(kuò)展逐漸減弱；其程度隨

12、裂紋向前擴(kuò)展逐漸減弱；(3)(3)貝紋線是疲勞區(qū)的最典型特征，貝紋線是疲勞區(qū)的最典型特征， 一般認(rèn)為是因載荷變動引起的。一般認(rèn)為是因載荷變動引起的。 每組貝紋線好像一簇以疲勞源為圓心的平行弧線，每組貝紋線好像一簇以疲勞源為圓心的平行弧線， 凹側(cè)指向疲勞源，凸側(cè)指向裂紋擴(kuò)展方向。凹側(cè)指向疲勞源，凸側(cè)指向裂紋擴(kuò)展方向。三、疲勞斷口的宏觀特征三、疲勞斷口的宏觀特征4 4、瞬斷區(qū)：、瞬斷區(qū)：(1)K(1)KKKcc時，裂紋就時，裂紋就失穩(wěn)快速擴(kuò)展失穩(wěn)快速擴(kuò)展，導(dǎo)致機(jī)件瞬時斷裂，導(dǎo)致機(jī)件瞬時斷裂 斷口粗糙，脆性斷口呈結(jié)晶狀；斷口粗糙，脆性斷口呈結(jié)晶狀； 韌性斷口，在心部平面應(yīng)變區(qū)呈放射狀或人字紋狀，韌性

13、斷口，在心部平面應(yīng)變區(qū)呈放射狀或人字紋狀， 邊緣平面應(yīng)力區(qū)則有剪切唇區(qū)存在。邊緣平面應(yīng)力區(qū)則有剪切唇區(qū)存在。 (2)(2)瞬斷區(qū)一般應(yīng)在疲勞源對側(cè)。瞬斷區(qū)一般應(yīng)在疲勞源對側(cè)。5.2 5.2 疲勞破壞的機(jī)理疲勞破壞的機(jī)理一、金屬材料疲勞破壞機(jī)理一、金屬材料疲勞破壞機(jī)理二、非金屬材料疲勞破壞機(jī)理（自學(xué)）二、非金屬材料疲勞破壞機(jī)理（自學(xué)）一、金屬材料疲勞破壞機(jī)一、金屬材料疲勞破壞機(jī)理理分為三個主要階段：分為三個主要階段：1 1、疲勞裂紋形成，、疲勞裂紋形成，2 2、疲勞裂紋擴(kuò)展，、疲勞裂紋擴(kuò)展，3 3、當(dāng)裂紋擴(kuò)展達(dá)到臨界尺寸時，發(fā)生最終的斷裂。、當(dāng)裂紋擴(kuò)展達(dá)到臨界尺寸時，發(fā)生最終的斷裂。1、疲勞微裂

14、紋的形成、疲勞微裂紋的形成疲勞微裂紋由疲勞微裂紋由不均勻滑移不均勻滑移和顯微開裂引起。和顯微開裂引起。表面滑移帶開裂；表面滑移帶開裂；第二相、夾雜物與基體相界面或夾雜物本身斷第二相、夾雜物與基體相界面或夾雜物本身斷裂；晶界或亞晶界處開裂。裂；晶界或亞晶界處開裂。在環(huán)載荷作用下在環(huán)載荷作用下, ,即使循環(huán)應(yīng)力不超過屈服強度，也會在試件表即使循環(huán)應(yīng)力不超過屈服強度，也會在試件表面形成滑移帶面形成滑移帶, , 稱為稱為循環(huán)滑移帶循環(huán)滑移帶。拉伸時形成的滑移帶分布較均勻，而循環(huán)滑移帶則集中于某些局拉伸時形成的滑移帶分布較均勻，而循環(huán)滑移帶則集中于某些局部區(qū)域。而且在循環(huán)滑移帶中會出現(xiàn)部區(qū)域。而且在循環(huán)

15、滑移帶中會出現(xiàn)擠出與擠入擠出與擠入，從而在試件表面，從而在試件表面形成微觀形成微觀切口切口。循環(huán)滑移帶的持久性：循環(huán)滑移帶的持久性：v疲勞的初期，出現(xiàn)滑移帶。隨著循環(huán)數(shù)的增加，滑移帶增加。疲勞的初期，出現(xiàn)滑移帶。隨著循環(huán)數(shù)的增加，滑移帶增加。v除去滑移帶，重新循環(huán)加載，滑移帶又在原處再現(xiàn)。除去滑移帶，重新循環(huán)加載，滑移帶又在原處再現(xiàn)。v這種滑移帶稱為這種滑移帶稱為持久滑移帶持久滑移帶(Persist Slip Band)(Persist Slip Band)。v在持久滑移帶中出現(xiàn)疲勞裂紋。在持久滑移帶中出現(xiàn)疲勞裂紋。v形成的微裂紋在循環(huán)加載時將繼續(xù)長大。當(dāng)微裂紋頂端接近晶界形成的微裂紋在循環(huán)加

16、載時將繼續(xù)長大。當(dāng)微裂紋頂端接近晶界時，其長大速率減小甚至停止長大。這必然是因為相鄰晶粒內(nèi)滑時，其長大速率減小甚至停止長大。這必然是因為相鄰晶粒內(nèi)滑移系的取向不同。移系的取向不同。v微裂紋只有穿過晶界，才能與相鄰晶粒內(nèi)的微裂紋聯(lián)接，或向相微裂紋只有穿過晶界，才能與相鄰晶粒內(nèi)的微裂紋聯(lián)接，或向相鄰晶粒內(nèi)擴(kuò)展，以形成宏觀尺度的疲勞裂紋。鄰晶粒內(nèi)擴(kuò)展，以形成宏觀尺度的疲勞裂紋。v因為晶界有阻礙微裂紋長大和聯(lián)接的作用，因而有利于延長疲勞因為晶界有阻礙微裂紋長大和聯(lián)接的作用，因而有利于延長疲勞裂紋形成壽命和疲勞壽命。裂紋形成壽命和疲勞壽命。表面滑移帶開裂表面滑移帶開裂v較大的夾雜物或第二相，會由于夾雜物

17、與基體界面開裂而形成較大的夾雜物或第二相，會由于夾雜物與基體界面開裂而形成微裂紋。微裂紋。v第二相在循環(huán)加載，會形成沿晶裂紋。第二相在循環(huán)加載，會形成沿晶裂紋。 1、疲勞微裂紋的形成、疲勞微裂紋的形成2 2 、疲勞裂紋的擴(kuò)展、疲勞裂紋的擴(kuò)展疲勞裂紋擴(kuò)展可分為兩個階段：疲勞裂紋擴(kuò)展可分為兩個階段： 第第I I階段，階段，裂紋沿著最大切應(yīng)力方向向內(nèi)擴(kuò)展，即在切應(yīng)力最大裂紋沿著最大切應(yīng)力方向向內(nèi)擴(kuò)展，即在切應(yīng)力最大的滑移面內(nèi)擴(kuò)展。的滑移面內(nèi)擴(kuò)展。 第第I I階段裂紋擴(kuò)展的距離一般都很小，約為階段裂紋擴(kuò)展的距離一般都很小，約為2 23 3個晶粒。個晶粒。 第第IIII階段，階段，裂紋沿垂直拉應(yīng)力方向向

18、前擴(kuò)展形成。在電子顯微鏡裂紋沿垂直拉應(yīng)力方向向前擴(kuò)展形成。在電子顯微鏡下可顯示出下可顯示出疲勞條帶疲勞條帶。疲勞帶是每次循環(huán)加載形成的。疲勞帶是每次循環(huán)加載形成的。5.3 5.3 疲勞抗力指標(biāo)疲勞抗力指標(biāo)一、疲勞試驗方法一、疲勞試驗方法二、疲勞強度二、疲勞強度三、過載持久值三、過載持久值四、疲勞缺口敏感度四、疲勞缺口敏感度五、疲勞裂紋擴(kuò)展速率及擴(kuò)展門檻值五、疲勞裂紋擴(kuò)展速率及擴(kuò)展門檻值疲勞應(yīng)力判據(jù)疲勞應(yīng)力判據(jù)疲勞斷裂判據(jù)疲勞斷裂判據(jù)5.3 5.3 疲勞抗力指標(biāo)疲勞抗力指標(biāo)按應(yīng)力狀態(tài)分，按應(yīng)力狀態(tài)分， 有彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞有彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞及復(fù)合疲勞。及

19、復(fù)合疲勞。一、疲勞試驗方法一、疲勞試驗方法1 1、旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗：、旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗：(1)(1)四點彎曲，四點彎曲， 對稱循環(huán)對稱循環(huán) ( (m m0 0，r r-1)-1)。(2)(2)測定方法：測定方法： 試樣（若干），試樣（若干）， 旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)；旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)； 選擇選擇最大循環(huán)應(yīng)力最大循環(huán)應(yīng)力maxmax (0.67(0.67b b0.40.4b b) ) （1 1，2 2，3 3 n n ）；）； 對每個試樣進(jìn)行對每個試樣進(jìn)行循環(huán)加載試驗循環(huán)加載試驗 直至斷裂；直至斷裂； 測定測定應(yīng)力循環(huán)數(shù)應(yīng)力循環(huán)數(shù)N N； (1 1,N,N1),(2 2,N,N2) 繪制繪制(ma

20、xmax)-N(lg)-N(lg N) N)曲線。曲線。一、疲勞試驗方法一、疲勞試驗方法2 2、疲勞曲線、疲勞曲線S-NS-N曲線曲線 其他其他不對稱循環(huán)應(yīng)力不對稱循環(huán)應(yīng)力也可作出相應(yīng)的疲勞曲線，也可作出相應(yīng)的疲勞曲線， 它們統(tǒng)稱為它們統(tǒng)稱為S-NS-N曲線，曲線，一、疲勞試驗方法一、疲勞試驗方法3 3、金屬材料疲勞曲線類型：、金屬材料疲勞曲線類型： 一類有水平線一類有水平線r r； ( (材料的疲勞強度材料的疲勞強度) ) 疲勞應(yīng)力判據(jù)：疲勞應(yīng)力判據(jù)： r r 一類無水平線一類無水平線條件疲勞強度。條件疲勞強度。二、疲勞強度二、疲勞強度定義：定義： 在在指定疲勞壽命指定疲勞壽命下，材料能承受

21、的下，材料能承受的上限循環(huán)應(yīng)力上限循環(huán)應(yīng)力。1 1、對稱循環(huán)、對稱循環(huán)(r=-1)(r=-1)疲勞強度疲勞強度 彎曲彎曲( (-1-1) )、扭轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)( (-1-1) )、拉壓、拉壓(-1p-1p) )等。等。二、疲勞強度二、疲勞強度2 2、不對稱循環(huán)、不對稱循環(huán)(-1r1)(-1r1)疲勞強度疲勞強度(1)(1)脆性材料脆性材料maxmax(minmin)- )- m m疲勞圖疲勞圖: :AHBAHB曲線就是在不同應(yīng)力比曲線就是在不同應(yīng)力比r r下的下的maxmax值；值； AECAEC在不同應(yīng)力比在不同應(yīng)力比r r下的下的minmin值；值； AOAO在不同應(yīng)力比在不同應(yīng)力比r r下的下

22、的m m值。值。AHBAHB曲線上各點曲線上各點maxmax值值 即表示由即表示由-1r1-1r-1p-1p -1-1。二、疲勞強度二、疲勞強度4 4、疲勞強度與靜強度間關(guān)系：、疲勞強度與靜強度間關(guān)系：材料的抗拉強度愈大材料的抗拉強度愈大,其疲勞強度也愈大。其疲勞強度也愈大。三、過載持久值及過載損傷界三、過載持久值及過載損傷界過載分類：過載分類： 長久過載長久過載(-1-1)有限壽命服役；有限壽命服役； 偶然過載。偶然過載。1 1、過載持久值過載持久值( (長久過載、長久過載、有限疲勞壽命有限疲勞壽命) )： (1)(1)材料在高于疲勞強度的一定應(yīng)力材料在高于疲勞強度的一定應(yīng)力(-1-1) )

23、下工作，下工作， 發(fā)生疲勞斷裂的發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)周次應(yīng)力循環(huán)周次。 (2)(2)由疲勞曲線傾斜部分確定。由疲勞曲線傾斜部分確定。 (3)(3)材料耐久強度材料耐久強度： 即過載應(yīng)力。即過載應(yīng)力。三、過載持久值及過載損傷界三、過載持久值及過載損傷界2 2、過載損傷界（、過載損傷界（偶然過載偶然過載） (1)(1)過載損傷界過載損傷界: : 短期過載對材料性能的影響，取決于過載應(yīng)力及過載周次。短期過載對材料性能的影響，取決于過載應(yīng)力及過載周次。 實驗證明，材料在過載應(yīng)力水平下只有運轉(zhuǎn)一定周次后，疲勞實驗證明，材料在過載應(yīng)力水平下只有運轉(zhuǎn)一定周次后，疲勞強度或疲勞壽命才會降低，造成強度或疲勞壽

24、命才會降低，造成過載損傷過載損傷。 把在每個把在每個過載應(yīng)力過載應(yīng)力下運行能引起下運行能引起損傷損傷的最少循環(huán)周次連接起來的最少循環(huán)周次連接起來就得到該材料的就得到該材料的過載損傷界過載損傷界 (2) (2)過載損傷區(qū)：過載損傷區(qū)： 過載損傷界到疲勞曲線間的影線區(qū)。過載損傷界到疲勞曲線間的影線區(qū)。 ( (3 3) )材料的過載損傷界越陡直，損傷區(qū)材料的過載損傷界越陡直，損傷區(qū)愈窄，則其抵抗疲勞過載能力就愈強。愈窄，則其抵抗疲勞過載能力就愈強。四、疲勞缺口敏感度四、疲勞缺口敏感度q qf f q qf f=(K=(Kf f-1)/(K-1)/(Kt t-1)-1) K Kt t理論應(yīng)力集中系數(shù)；

25、理論應(yīng)力集中系數(shù)； K Kf f為疲勞缺口系數(shù)；為疲勞缺口系數(shù)；K Kf f = =-1-1/-1N-1N； 0q0qf f1;1; q qf f隨材料強度增高而增大。隨材料強度增高而增大。五、疲勞裂紋擴(kuò)展速率及擴(kuò)展門檻值五、疲勞裂紋擴(kuò)展速率及擴(kuò)展門檻值1 1、疲勞裂紋擴(kuò)展速率、疲勞裂紋擴(kuò)展速率(da/dN(da/dN):): 疲勞裂紋疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展亞穩(wěn)擴(kuò)展階段的速率。階段的速率。 針對疲勞過程的針對疲勞過程的第第階段階段。 (3) (3)固定固定r r及及； (4)(4)一定的一定的N N對應(yīng)一定的對應(yīng)一定的a a，直到斷裂；，直到斷裂； （N N，a a） (5) N-a(5) N-a曲

26、線曲線2 2、裂紋長度、裂紋長度a a和循環(huán)周次和循環(huán)周次N N的關(guān)系曲線：的關(guān)系曲線： (1)(1)試樣（試樣（TPBTPB或或CCTCCT或或CTCT）；）； (2)(2)疲勞裂紋長度測量裝置疲勞裂紋長度測量裝置；五、疲勞裂紋擴(kuò)展速率及擴(kuò)展門檻值五、疲勞裂紋擴(kuò)展速率及擴(kuò)展門檻值3 3、疲勞裂紋擴(kuò)展速率：、疲勞裂紋擴(kuò)展速率： da/dNda/dN4 4、應(yīng)力強度因子幅、應(yīng)力強度因子幅( (KK) )： KK= K= Kmaxmax- K- Kminmin =Y =Ymaxmaxa a - - YYminmina a =Y =Ya a5 5、da/dNda/dN- -KK（lgda/dN-lgKlgda/dN-lgK） 將將a-Na-N曲線上各點的曲線上各點的dadadNdN 值用圖解微分值用圖解微分法或遞增多項式計算法計算出來法或遞增多項式計算法計算出來; ; 利用應(yīng)力強度因子幅利用應(yīng)力強度因子