材料疲勞的兩種類別

tags:    時間:2014-03-07 10:26:09
材料疲勞的兩種類別簡介
    機械零件材料的抗疲勞性能是通過試驗決定的。即在材料的標準試件上加上循環特性為r的等幅變應力,通常是加上循環特性為r=σmin/&sigma……
材料疲勞的兩種類別正文

    機械零件材料的抗疲勞性能是通過試驗決定的。即在材料的標準試件上加上循環特性為r的等幅變應力,通常是加上循環特性為r=σmin/σmax=-1的對稱循環變應力或者r=0的脈動循環(也叫零循環)的等幅變應力,並以循環的最大應力σmax表徵材料的疲勞極限,通過試驗,記錄出在不同最大應力下引起試件疲勞破壞所經歷的應力循環次數N,即可得到疲勞曲線,通稱σ— N 曲線。

    載入過程如應力循環圖中實線oa部分所示,它代表一個整循環oabcd的1/4。這實際上是靜載入的情況,a點的值為材料的強度極限σB。

    靜應力強度(AB段):應力循環次數N≤1000以前,使材料試件發生破壞的最大應力值基本不變,這時的變應力強度可看作是靜應力強度的狀況。

    低周疲勞(BC段):隨著循環次數的增加,使材料發生疲勞破壞的最大應力不斷下降。觀察試件在這一階段的破壞斷口,可見到材料已發生塑性變形的特徵。C點相應的循環次數大約在10000左右。這一階段的疲勞現象稱為應變疲勞。由於應力循環次數相對很小,所以也叫做低周疲勞。有些機械零件,例如一次性使用的火箭發動機的某些零件、導彈殼體等,在整個使用壽命期間應力變化次數只有幾百到幾千次,故其疲勞屬於低周疲勞。但對絕大多數通用零件來說,當其承受變應力作用時,其應力循環次數總是大於10000的。所以本課程不討論低周疲勞問題。

    高周疲勞(CD段):CD段代表有限壽命疲勞破壞。在此範圍內,試件經過相應次數的變應力作用后總會發生疲勞破壞。在D點以後,如果σmax<σD 時,則無論應力變化多少次,材料都不會破壞。故D點以後的水平線代表了試件無限壽命疲勞階段。這兩段曲線所代表的疲勞統稱高周疲勞。大多數通用機械零件及專用零件的失效都是由高周疲勞引起的。CD上任何一點所代表的材料的疲勞極限,均稱為有限壽命疲勞極限,用符號σrN表示。腳標r代表該變應力的循環特性,N代表達到疲勞破壞時所經歷的應力循環次數。D點所代表的是材料的無限壽命疲勞極限,也稱為持久疲勞極限,用符號σr∞表示。

 

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