《金屬力學(xué)性能測(cè)試》課件-疲勞破壞機(jī)理

金屬疲勞破壞機(jī)理《金屬力學(xué)性能測(cè)試》導(dǎo)語(yǔ)理解疲勞破壞機(jī)理，不僅對(duì)于預(yù)測(cè)和防止金屬結(jié)構(gòu)的早期失效至關(guān)重要，更是提升工程安全性、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵所在。疲勞破壞機(jī)理疲勞破壞定義在遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限甚至低于屈服極限的交變應(yīng)力作用下形成微小損傷，并在微小損傷逐漸積累達(dá)到一定程度而發(fā)生失效破壞的現(xiàn)象。一般可分為三個(gè)階段疲勞裂紋的萌生疲勞裂紋擴(kuò)展疲勞失穩(wěn)斷裂疲勞源區(qū)疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)瞬時(shí)斷裂區(qū)裂紋起源于高應(yīng)力的局部，一般來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)部位可能出現(xiàn)高應(yīng)力。疲勞裂紋萌生機(jī)理裂紋源疲勞裂紋成核通常從材料缺陷、夾雜物或表面加工痕跡等應(yīng)力集中處開(kāi)始。切口缺陷開(kāi)孔臺(tái)階應(yīng)力集中處疲勞裂紋萌生機(jī)理裂紋源切口缺陷開(kāi)孔臺(tái)階應(yīng)力集中處01.應(yīng)力集中處材料或結(jié)構(gòu)中通常會(huì)存在缺陷、夾雜，或者孔、切口、臺(tái)階等。02.材料或構(gòu)件表面若材料無(wú)明顯內(nèi)部瑕疵，裂紋則傾向于在表面形成，因表面承受較高應(yīng)力且常有微小不平，利于塑性變形。疲勞裂紋萌生機(jī)理材料或結(jié)構(gòu)表面表面劃傷表面坑洞疲勞裂紋萌生機(jī)理循環(huán)載荷下滑移駐留滑移帶形成擠入和擠出，表面粗糙度增大疲勞裂紋萌生疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)理裂紋擴(kuò)展可分為兩個(gè)階段。從第1階段向第2階段轉(zhuǎn)變所對(duì)應(yīng)的裂紋尺寸主要取決于材料和應(yīng)力水平。第1階段裂紋擴(kuò)展的尺寸雖然很小，但是對(duì)壽命的貢獻(xiàn)很大。裂紋擴(kuò)展的兩個(gè)階段45°微裂紋拉應(yīng)力拉應(yīng)力Laird（萊爾德）“塑性鈍化模型”過(guò)程示意圖疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)理與第1階段相比，第2階段的裂紋擴(kuò)展更便于觀察。可利用Laird（萊爾德）“塑性鈍化模型”進(jìn)行描述。裂紋擴(kuò)展過(guò)程的解釋疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)理疲勞斷口的貝紋線TC4鈦合金疲勞輝紋疲勞裂紋的失穩(wěn)擴(kuò)展疲勞裂紋擴(kuò)展到某臨界長(zhǎng)度時(shí)，將發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展而導(dǎo)致迅速斷裂。這一階段是構(gòu)件壽命的最后階段。失穩(wěn)擴(kuò)展由材料韌性，裂紋尺寸和應(yīng)力水平等因素綜合決定。失穩(wěn)擴(kuò)展到斷裂這一短暫過(guò)程對(duì)于壽命的貢獻(xiàn)是可以忽略的。疲勞破壞與靜力破壞的區(qū)別（1）疲勞破壞是多次重復(fù)載荷作用下產(chǎn)生的破壞，它是較長(zhǎng)期的交變應(yīng)力作用的結(jié)果。（2）疲勞破壞大多為無(wú)明顯塑性變形的斷裂，與脆性破壞很類(lèi)似。（3）疲勞破壞的斷口上，總是呈現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域：一部分是暗淡光滑區(qū)，也即疲勞裂紋發(fā)生和擴(kuò)展區(qū)；另一部分是光亮晶粒狀區(qū)，也即快速斷裂區(qū)。（4）疲勞抗力具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。疲勞破壞與靜力破壞的區(qū)別塑性和脆性斷口對(duì)比低周疲勞斷口暗淡光滑區(qū)光亮晶粒狀區(qū)金屬疲勞概述要重視那些看似微不足道的日常積累，無(wú)論是學(xué)習(xí)上的小疏忽還是生活中的小失誤，都可能成為最終