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材料的力學性能(5)(編輯修改稿)

2025-11-14 16:22 本頁面

　

【文章內容簡介】成變幅載荷的特例，則變幅載荷下?lián)p傷度的臨界值也應為。故有即在變幅載荷下，疲勞總損傷度達到，發(fā)生疲勞失效。此即 Miner線性累積損傷定則。（ 89） 1 1??? ?? ?mjmj fjjjj Nndn 疲勞失效過程和機制疲勞裂紋形成過程和機制疲勞失效過程可以分為三個主要階段： ①疲勞裂紋形成， ②疲勞裂紋擴展， ③當裂紋擴展達到臨界尺寸時，發(fā)生最終的斷裂。疲勞微裂紋的形成可能有三種方式： ② 在環(huán)載荷作用下 ,即使循環(huán)應力不超過屈服強度，也會在試件表面形成滑移帶 , 稱為循環(huán)滑移帶。 ① 表面滑移帶開裂、夾雜物與基體相界面分離或夾雜物本身斷裂，以及晶界或亞晶界開裂。 ③ 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)滑移帶中會出現擠出與擠入，從而在試件表面形成微觀切口。 ?疲勞的初期，出現滑移帶。隨著循環(huán)數的增加，滑移帶增加。 ?除去滑移帶，重新循環(huán)加載，滑移帶又在原處再現。 ?這種滑移帶稱為持久滑移帶 (Persist Slip Band)。 ?在持久滑移帶中出現疲勞裂紋。 ? 已形成的微裂紋在循環(huán)加載時將繼續(xù)長大。當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滑移系的取向不同。循環(huán)滑移帶的持久性 ? 微裂紋只有穿過晶界，才能與相鄰晶粒內的微裂紋聯(lián)接，或向相鄰晶粒內擴展，以形成宏觀尺度的疲勞裂紋。 ? 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。 ? 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。 ? 第二相在循環(huán)加載，會形成沿晶裂紋。第 I階段，裂紋沿著與拉應力成 45o 的方向，即在切應力最大的滑移面內擴展。第 I階段裂紋擴展的距離一般都很小，約為 2－ 3個晶粒。第 II階段，裂紋擴展方向與拉應力垂直。在電子顯微鏡下可顯示出疲勞條帶。疲勞帶是每次循環(huán)加載形成的。疲勞裂紋擴展過程和機制疲勞裂紋擴可分為兩個階段。 ? 在每一循環(huán)開始時，應力為零，裂紋處于閉合狀態(tài) (見圖 817(a))。 ? 當拉應力增大，裂紋張開，并在裂紋尖端沿最大切應力方向產生滑移 (見圖 817(b))。 ? 拉應力增長到最大值、裂紋進一步張開，塑性變形也隨之增大，使得裂紋尖端鈍化 (圖 817(c))，因而應力集中減小，裂紋停止擴展。 ? 卸載時，拉應力減小，裂紋逐漸閉合，裂紋尖端滑移方向改變 (圖 817(d))。 ? 當應力變?yōu)閴簯r裂紋閉合，裂紋尖端銳化，又回復到原先的狀態(tài) (圖 817(e))。疲勞條帶的形成的鈍化模型由此可見，每加載一次，裂紋向前擴展一段距離，這就是裂紋擴展速率 da／ dN，同時在斷口上留下一疲勞條帶，而且裂紋擴展是在拉伸加載時進行的。裂紋擴展的塑性鈍化模型與實驗觀測結果相符。圖 817 裂紋擴展的塑性鈍化模型上一頁應當指出，疲勞條帶只是在塑性好的材料，尤其是具有面心立方晶格的鋁合金、奧氏體不銹鋼等的疲勞斷口上清晰地觀察到。在一些低塑性材料中，如粗片狀珠光體鋼

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