金属疲劳试验课件.pptx

1、金属疲劳试验氧化 裂纹源断裂区裂纹扩展区条纹 断裂区裂纹源裂纹扩展条纹 928保时捷齿轮曲轴断裂齿轮断裂自行车曲柄蜘蛛臂疲劳裂纹源循环滑移裂纹形核微观裂纹扩展 宏观裂纹 扩展最终断裂裂纹萌生阶段Kt应力集中系数K应力强度因子KIC断裂韧性裂纹亚稳扩展阶段失稳扩展阶段循环滑移带生成和一个纯铜试样的裂纹 Sm=0，Sa=77.5MPa N=2106夹杂晶界 疲劳微裂纹萌生后即进入裂纹扩展阶段，根据裂纹扩展方向，裂纹扩展可分为两个阶段，第一阶段时从个别侵入沟或挤出脊先行成微裂纹，然后沿最大切应力方向向内扩展，此时，如果微裂纹扩展到一些相邻的晶粒颗粒时，由于邻近晶粒的存在对滑位移的约束，扩展过程中多数

2、微裂纹成为不扩展裂纹。只有个别微裂纹会扩展为25个晶粒范围。第二阶段是裂纹垂直与加载方向扩展，最后形成剪切唇为止。内部缺陷缺口或划伤裂纹形核滑移载荷条件（应力状态、应力比、过、次载情况、平均应力）载荷频率环境温度环境介质表面状态及尺寸因素尺寸效应表面粗糙度缺口效应表面处理及残余内应力表面喷丸及滚轧表面热处理表面化学热处理表面涂层材料因素化学成分组织结构纤维方向内部缺陷1.裂纹扩展的基本形式：一一.线弹性条件下的金属断裂韧度线弹性条件下的金属断裂韧度张开型（I型）滑开型（II型）撕开型（III型）23sin2sin12cos2rKIx23sin2sin123cos2rKIy23cos2cos2s

3、in2rKIxy应力分量：)(YXZ0Z（平面应变）（平面应力）欧文（Irwin)位移分量（平面应变状态）：22sin212cos21vrKEvuI2cos)1(22sin21vrKEvI23cos2cos2sin2)1(2rEKvIxy23sin22sin212cos21vKrEvIx应变分量（平面应变状态）：23sin22sin212cos21vKrEvIy式中:泊松比 E 拉伸杨氏模量v002limyrIrKrKIyx20 xy式中 KI 值的大小直接影响应力场的大小，KI 可以表示应力场的强弱程度故称为应力场强度因子 当=0aYKIWafaCKI*-半无限边缘缺口试样-有限宽度的中心开

4、裂纹试样-有限宽度的边缘缺口试样半无限宽边缘缺口试样aKI*12.1有限宽度的中心开裂纹试样WaaWaKItanf(a/W)单边缺口试样(SEN)双边缺口试样（DEN）SEN:DEN:43221040.3768.3820.0122.1122.1*WaWaWaWaWaaKI0.5%accurate for any a/W 432382.30710.21550.10231.0122.1*WaWaWaWaaKI0.5%accurate for a/W Ps,则PQ=Ps-若 Pmax/PQ 1.10,那么-到 K(PQ)公式:计算 KQ(条件 KIC)-如果试样尺寸满足要求,即 则 -检查裂纹前端是

5、否是基本对称的,对称的则KQ=KIC(有效测试有效测试)25.2a-W B,YICKaa=maxmin2应力幅平均应力m=maxmin2+min=0a=max/2m=a=maxmax=-min二、疲劳特点1.低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂2.疲劳是脆性断裂3.疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）十分敏感。4.疲劳断口上有明显的疲劳源和疲劳扩展区四.疲劳S-N曲线11tffKKqKt 理论应力集中系数Kf 疲劳缺口系数SteelaYaYaYKKKminmaxminmax I区是疲劳裂纹的初始扩展阶段，所占扩展寿命不长。II区是疲劳裂纹扩展的主要阶段，占据亚稳扩展的绝大部分，是决定疲劳寿命的主

6、要组成部分。可用Paris公式：区是疲劳扩展的最后阶段，其da/dN很大，并随nKcdNda)(thKaYKaYKth弯曲应变不超过名义应变的5%。区是疲劳扩展的最后阶段，其da/dN很大，并随K增加而更快地增大式中 KI 值的大小直接影响应力场的大小，KI 可以表示应力场的强弱程度故称为应力场强度因子=0 则：预制疲劳裂纹长度的要求如下:对于S E(B)试样，推荐试样厚度的范围为:0.弯曲应变不超过名义应变的5%。，采用多排螺栓夹紧.2 5 B或左右两侧裂纹长度测量值之差(取前后表面的算术平均值)超过 0.（d）疲劳寿命光滑试样；1988年4月28日阿罗哈航空波音737-200型客机243号

7、班机在飞行途中发生爆裂性失压的事故，约头等舱部位的上半部外壳完全破损，机头与机身随时有分离解体的危险，但10多分钟后奇迹地安全迫降。近疲劳源者贝纹线较密，远则疏。（d）（c）（a）（b）（e）（a）拉伸试验试样；（b）疲劳裂纹扩展速率试样；（c）疲劳寿命缺口试样；（d）疲劳寿命光滑试样；（e）平面应力断裂韧性试样（e）（f）（a）（b）（d）（c）a）拉伸试验试样；b）压缩试验试样；c）应力腐蚀试验试样；d）断裂韧度试验试样；e）疲劳寿命光滑试样；f）疲劳寿命缺口试样注意你的思想，它会变成你的言语；注意你的言语，它会变成你的行动；注意你的行动，它会变成你的习惯；注意你的习惯，它会变成你的性格；注意你的性格，它会变成你的命运。朝闻道，夕死可矣。论语里仁当你飞黄腾达的时候，你的朋友知道你是谁；当你穷困潦倒的时候，你才知道你的朋友是谁。一帆风顺，并不等于行驶的是一条平坦的航线。心若有阳光，你便会看见这个世界有那么多美好值得期待和向往。自己的饭量自己知道。苏联那些背叛同伴的人，常常不知不觉地把自己也一起灭亡了。伊索只要还有明天，今天就永远是起跑线。所谓成功，就是在平凡中做出不平凡的坚持。一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多。