低周疲勞
低周疲勞:金屬在循環(huán)載荷作用下,疲勞壽命為102~105次的疲勞斷裂。
循環(huán)硬化和循環(huán)軟化現(xiàn)象與位錯循環(huán)運動有關。
在一些退火軟金屬中,在恒應變幅的循環(huán)載荷下,由于位錯往復運動和交互作用,產(chǎn)生了阻礙位錯繼續(xù)運動的阻力,從而產(chǎn)生循環(huán)硬化。
在冷加工后的金屬中,充滿位錯纏結(jié)和障礙,這些障礙在循環(huán)加載中被破壞;或在一些沉淀強化不穩(wěn)定的合金中。由于沉淀結(jié)構(gòu)在循環(huán)加載中校破壞均可導致循環(huán)軟化。
熱疲勞:機件在由溫度循環(huán)變化時產(chǎn)生的循環(huán)熱應力及熱應變作用下發(fā)生的疲勞。
熱機械疲勞:溫度循環(huán)和機械應力循環(huán)疊加所引起的疲勞。
產(chǎn)生熱應力的兩個條件:①溫度變化②機械約束
沖擊疲勞:沖擊次數(shù)N>105次時,破壞后具有典型的疲勞斷口,即為沖擊疲勞。
對于其他相關問題,請點擊右側(cè)在線咨詢,健明迪檢測客服將為您分配對應工程師,為您提供更專業(yè)的咨詢。
疲勞曲線及基本疲勞力學性能
1、疲勞曲線:疲勞應力與疲勞壽命的關系曲線,即S-N曲線。
用途:它是確定疲勞極限、建立疲勞應力判據(jù)的基礎。
有水平段(碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、球鐵等):經(jīng)過無限次應力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂,將對應的應力稱為疲勞極限,記為σ-1(對稱循環(huán))
無水平段(鋁合金、不銹鋼、高強度鋼等):只是隨應力降低,循環(huán)周次不斷增大。此時,根據(jù)材料的使用要求規(guī)定某一循環(huán)周次下不發(fā)生斷裂的應力作為條件疲勞極限。
2、疲勞曲線的測定——升降法測定疲勞極限
疲勞過程及機理
疲勞過程:裂紋萌生、亞穩(wěn)擴展、失穩(wěn)擴展三個過程。
疲勞壽命Nf=萌生期N0+亞穩(wěn)擴展期Np
金屬材料的疲勞過程也是裂紋萌生相擴展的過程。
裂紋萌生往往在材料薄弱區(qū)或高應力區(qū),通過不均勻滑移、微裂紋形成及長大而完成。
疲勞微裂紋常由不均勻滑移和顯微開裂引起。主要方式有:表面滑移帶開裂;第二相、夾雜物與基體界面或夾雜物本身開裂;晶界或亞晶界處開裂。
金屬疲勞特點
疲勞的特點:該破壞是一種潛藏的突發(fā)性破壞,在靜載下顯示韌性或脆性破壞的材料在疲勞破壞前均不會發(fā)生明顯的塑性變形,呈脆性斷裂。
疲勞對缺口、裂紋及組織等缺陷十分敏感,即對缺陷具有高度的選擇性。因為缺口或裂紋會引起應力集中,加大對材料的損傷作用;組織缺陷(夾雜、疏松、白點、脫碳等),將降低材料的局部強度,二者綜合更加速疲勞破壞的起始與發(fā)展。
金屬疲勞類型
1、疲勞按應力狀態(tài)分:彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞及復合疲勞;
2、疲勞按環(huán)境和接觸情況分:大氣疲勞、腐蝕疲勞、高溫疲勞、熱疲勞及接觸疲勞等。
3、疲勞按應力高低和斷裂壽命分:高周疲勞和低周疲勞。
疲勞指金屬機件在變動應力和應變長期作用下,由于積累損傷而引起的斷裂現(xiàn)象。金屬疲勞試驗是指通過金屬材料實驗測定金屬材料的σ-1,繪制材料的S-N曲線,進而觀察疲勞破壞現(xiàn)象和斷口特征,進而學會對稱循環(huán)下測定金屬材料疲勞極限的方法。實驗設備一般有疲勞試驗機和游標卡尺。
疲勞的破壞過程是材料內(nèi)部薄弱區(qū)域的組織在變動應力作用下,逐漸發(fā)生變化和損傷累積、開裂,當裂紋擴展達到一定程度后發(fā)生突然斷裂的過程,是一個從局部區(qū)域開始的損傷累積,最終引起整體破壞的過程。