《金屬力學(xué)性能測試》課件-疲勞破壞機理

金屬疲勞破壞機理《金屬力學(xué)性能測試》導(dǎo)語理解疲勞破壞機理，不僅對于預(yù)測和防止金屬結(jié)構(gòu)的早期失效至關(guān)重要，更是提升工程安全性、延長設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵所在。疲勞破壞機理疲勞破壞定義在遠(yuǎn)低于材料強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。一般可分為三個階段疲勞裂紋的萌生疲勞裂紋擴展疲勞失穩(wěn)斷裂疲勞源區(qū)疲勞裂紋擴展區(qū)瞬時斷裂區(qū)裂紋起源于高應(yīng)力的局部，一般來說，有兩個部位可能出現(xiàn)高應(yīng)力。疲勞裂紋萌生機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)力集中處開始。切口缺陷開孔臺階應(yīng)力集中處疲勞裂紋萌生機理裂紋源切口缺陷開孔臺階應(yīng)力集中處01.應(yīng)力集中處材料或結(jié)構(gòu)中通常會存在缺陷、夾雜，或者孔、切口、臺階等。02.材料或構(gòu)件表面若材料無明顯內(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展機理裂紋擴展可分為兩個階段。從第1階段向第2階段轉(zhuǎn)變所對應(yīng)的裂紋尺寸主要取決于材料和應(yīng)力水平。第1階段裂紋擴展的尺寸雖然很小，但是對壽命的貢獻(xiàn)很大。裂紋擴展的兩個階段45°微裂紋拉應(yīng)力拉應(yīng)力Laird（萊爾德）“塑性鈍化模型”過程示意圖疲勞裂紋擴展機理與第1階段相比，第2階段的裂紋擴展更便于觀察?？衫肔aird（萊爾德）“塑性鈍化模型”進(jìn)行描述。裂紋擴展過程的解釋疲勞裂紋擴展機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)擴展疲勞裂紋擴展到某臨界長度時，將發(fā)生失穩(wěn)擴展而導(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)擴展到斷裂這一短暫過程對于壽命的貢獻(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，它是較長期的交變應(yīng)力作用的結(jié)果。（2）疲勞破壞大多為無明顯塑性變形的斷裂，與脆性破壞很類似。（3）疲勞破壞的斷口上，總是呈現(xiàn)兩個區(qū)域：一部分是暗淡光滑區(qū)，也即疲勞裂紋發(fā)生和擴展區(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)計性質(zhì)。疲勞破壞與靜力破壞的區(qū)別塑性和脆性斷口對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