第5章 疲劳断裂失效分析-学路网-学习路上 有我相伴
第5章 疲劳断裂失效分析
来源：DOCIN &责任编辑：李志 &
第三章疲劳强度计算练习题-答案答：六年级数学应用题1一、分数的应用题1、一缸水，用去1／2和5桶，还剩30%，这缸水有多少桶？2、一根钢管长10米，第一次截去它的7／10，第二次又截去余下的1／3，还剩多少米？3、修筑一条公路，完成了全长的2／3后,离中点16.5千米，这条公路全长多...疲劳寿命最长的是锰系磷化涂层电梯钢丝绳答：锰系磷化涂层电梯钢丝绳，疲劳寿命是光面电梯钢丝绳的3-4倍，最高达到5倍，是钢丝绳制造行业最先进技术，也是目前使用寿命最长的。锰系磷化涂层电梯钢丝绳几乎不磨损所以使用寿命超长答：是的,锰系磷化膜极其耐磨,这是锰系磷化涂层电梯钢丝绳疲劳寿命大幅度提高的原因所在。疲劳试验数据表明,锰系磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是光面钢丝绳疲劳寿命...第5章疲劳断裂失效分析(图2)第5章疲劳断裂失效分析(图4)第5章疲劳断裂失效分析(图6)第5章疲劳断裂失效分析(图8)第5章疲劳断裂失效分析(图11)第5章疲劳断裂失效分析(图14)什么是疲劳断裂,它的特点如何在交变应力作用下,虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点,但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生断裂的现象称为金属的疲劳。疲劳破坏的特征如下:1、疲劳断裂时并...防抓取，学路网提供内容。==========以下对应文字版==========工程失效分析上疲劳断裂和过载断裂的异同点有哪些?详细点称为疲劳断裂。疲劳断裂是工程中最常见的零件失效模式,占工程断裂故障的40%-90%.常见的疲劳断裂类型有高周疲劳、低周疲劳、接触疲劳腐蚀疲劳和热疲防抓取，学路网提供内容。疲劳断裂是金属构件断裂的主要形式之一，在金属构件疲劳断裂失效分析基础上形成和发展了疲 劳学科。齿轮在疲劳断裂后端面是什么样的1)疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低,甚至屈服极限低,2)不管脆性材料或塑像材料,疲劳断裂口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂,3)疲劳断裂是损伤的...防抓取，学路网提供内容。自从Whler的经典疲劳著作发表以来，人 们充分地研究了不同材料在各种不同载荷和环境条 件下试验时的疲劳性能。金属疲劳断裂是怎样产生的金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下,在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤,经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。当材料和结构受...防抓取，学路网提供内容。尽管大多数工程技术人员 和设计人员已经注意到疲劳问题，而且已积累了大 量的实验数据，目前仍然有许多设备和机器发生疲 劳断裂。齿轮在疲劳断裂后端面是什么形状凡是疲劳断裂的断面都有一个共同的特点。就是边缘是光光滑的而中间是粗糙的。这是因为先是在表面产生裂纹然后裂纹越来越深到最后它的实际截面强度不够了就断了。防抓取，学路网提供内容。疲劳设计现在已从无限寿命设计发展到有限寿命设计。金属材料三种疲劳断裂金属材料的断裂是裂纹生成和裂纹发展的过程。一般可分为:脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂。防抓取，学路网提供内容。零件、构件和设备的寿命估算，已成为疲 劳强度的一个重要组成部分。机械零件的疲劳断裂和哪些因素有关假如你是考试的话,可以这样回答:1)应力幅的大小,2)应力循环特性,3)应力作用次数,4)材料的许用疲劳强度,5)综合影响系数(包括应力集中、表面质量、尺寸系数、表面强防抓取，学路网提供内容。疲劳已从一个古老的 概念发展成为材料科学、力学和工程设计相结合的 一门新兴学科――疲劳强度。什么叫疲劳断裂?便会产生剧痛,随之让人寝食难安。这种病变80%发生在足部,而且由于这种伤害都是发生在训练量很大的人,因此,这种伤情对运动员损害极大。青年体育训练中发生胫骨疲劳性...防抓取，学路网提供内容。5.1 5.1.1 疲劳断裂失效的基本形式 按交变载荷的形式不同，可分为拉压疲劳、弯曲疲劳、扭转疲劳、接触疲劳、振动疲 ）可分为高周疲劳（N 按零件服役的温度及介质条件可分为机械疲劳（常温、空气中的疲劳）、高温疲劳、 低温疲劳、冷热疲劳及腐蚀疲劳等。为什么疲劳断裂对机械零件危害性较大举个简单的例子你用手不停的上下弯曲一根铁丝铁丝会断裂这样的断裂叫做疲劳断裂自己想想如果换在机械零件上为还会不会大你坐在汽车上汽车传动轴疲劳断裂了车还...防抓取，学路网提供内容。但其基本形式只有两种，即由切应力引起的切断疲劳及由正应力引起的正断疲劳。什么是金属材料的疲劳断裂?产生疲劳断裂的原因是什么金属疲劳断裂承受交变负荷时,虽然这是承受的应力值低于材料的屈服极限,但当较长时间工作后仍会发生断裂的现象叫做金属的疲劳。由于金属疲劳引起的断裂称为疲劳防抓取，学路网提供内容。其它形式的疲劳断裂，都是由这两种基本 形式在不同条件下的复合。防抓取，学路网提供内容。1.切断疲劳失效 切断疲劳初始裂纹是由切应力引起的。男士护肤小技巧：三分钟按摩　男士护肤小技巧　　三分钟按摩。男性要记得，你在洗脸的时候，不管你用何种的洗面奶，不要只是抹上面，然后搓两下，就用水冲掉。这是不对的。最好的，就是花三分钟的时间，把洗面奶充分防抓取，学路网提供内容。切应力引起疲劳初裂纹萌生的力学条件是： 切应力/缺口切断强度1；正应力/缺口正断 强度＜1。什么是家庭暴力?目前法律界尚无统一界定的概念。有人认为家庭暴力是指对家庭成员进行肉体上的折磨、伤害和压迫等人身强暴行为；有人认为家庭暴力是家庭中一方对另一方的殴打、凌辱、肆虐，使其屈从；有人认为家庭暴防抓取，学路网提供内容。切断疲劳的特点是：疲劳裂纹起源处的应力应变场为平面应力状态；初裂纹的所在 平面与应力轴约成45角，并沿其滑移面扩 由于面心立方结构的单相金属材料的切断强度一般略低于正断强度，而在单向压缩、拉伸及扭转条件 下，最大切应力和最大正应力的比值（即软性系数） 分别为2.0、0.5、0.8，所以对于这类材料，其零件 的表层比较容易满足上述力学条件，因而多以切断 形式破坏。感谢邀请。。。。你要问迈克是什么样子的人，我只能回答他不是人。。。。他是神如果非要纠结他到底是什么样子的人，我只能回答他就是一个普通人；作为人有缺点、有优点、有感情、有社会、有责任罢了答主想说他真的不是人，就是神防抓取，学路网提供内容。例如铝、镍、铜及其合金的疲劳初裂纹， 绝大多数以这种方式形成和扩展。我在非洲走访，感受到中国手机在非洲销售的情况。个人觉得说国产手机好用，是因为中国手机切合了当地人的需求吧。肯尼亚手机市场主要的品牌有华为、OPPO、三星……但这些经常在中国电视上看到广告的牌子，在非洲防抓取，学路网提供内容。低强度高塑性材 料制作的中小型及薄壁零件、大应力振幅、高的加 载频率及较高的温度条件都将有利于这种破坏形式 的产生。酸白菜食材：白菜5000g、辣椒100g、盐500g、生姜250g、米醋1000g。做法：将白菜去老叶洗净切成条，晾至半干，放入坛中，加入调料拌匀，腌约2天即可。糖醋蒜头食材：鲜蒜头5000g、盐10防抓取，学路网提供内容。2.正断疲劳失效 正断疲劳的初裂纹，是由正应力引起的。日系的混合动力车属于非插电式混动，在政府层面不属于新能源，因此补贴是不存在的。现在来看日系的混动应该是最经济、实用的引擎，而且还有潜力可以开发。纯插电的电动成本太高，比亚迪电动因为有国家补助你觉得价格防抓取，学路网提供内容。初裂纹产生的力学条件是：正应力/缺口正断 强度1，切应力/缺口切断强度＜1。我是坚决赞成物业驱逐流浪狗的。因为人永远比狗重要。但是比驱逐流浪狗更重要的是应该知道怎么处理流浪动物。首先，喂养流浪狗会造成更多的流浪狗。流浪狗大多未做绝育，喂流浪狗使流浪狗聚集，生存环境变好，促使流防抓取，学路网提供内容。正断疲劳的特点是：疲劳裂纹起源处的应力应变场为平面应变状态；初裂纹所在平面大 致上与应力轴相垂直，裂纹沿非结晶学平面 或不严格地沿着结晶学平面扩展。为什么医生老要我们拔智齿？你是不是也问过牙医下面这些问题？对话1患者1：我的智齿不痛不痒，为什么医生你要我拔掉？医生：虽然你的智齿不痛不痒，但是位置不正，先上两张直观图看看。（智齿位置不正）（智齿位置防抓取，学路网提供内容。大多数的工程金属构件的疲劳失效都是以正断形式进行的。荣耀9的音质绝对要比小米6的强，无论是外放还是还是插孔。想要知道外放音质好的条件是什么就要看这部手机的音频设备，因为无论是一部手机想要外放还是耳机孔，输出的的音乐质量都是该手机的音频设备决定的。音频设防抓取，学路网提供内容。特别是体心立方金属及其合 金以这种形式破坏的所占比例更大；上述力 学条件在试件的内部裂纹处容易得到满足， 但当表面加工比较粗糙或具有较深的缺口、 刀痕、蚀坑、微裂纹等应力集中现象时，正 断疲劳裂纹也易在表面产生。装修房子对很多人来说是一件重要的事情，谁都希望花钱把房子装修成自己心仪的样子，但在装修时总会有各种各样的问题和遗憾，总结下来，业主装修时最担心的问题有以下几点：1、担心找不到好的装修公司或施工队现在每个地方都有各种各样的装修公司或者施工队，在选择时很难，装修公司是不是正规，费用是不是很贵，施工队有没有保障，装修出了问题能不能处理，这都是需要考虑的问题；2、担心设计师的方案不能实施现在装修房子都要找防抓取，学路网提供内容。高强度、低塑性的材料、大截面零件、小应力振幅、低的加载频率及腐蚀、低温条件均 有利于正断疲劳裂纹的萌生与扩展。　　琥珀由于颜色艳丽收到了不少人的喜爱，不过琥珀品种繁多，怎么选择适合自己的呢?MQ水晶小铺的小编来帮你解答一下这个问题，喜欢的可以点个关注，教你更多文玩知识哦!　　明谢肇J《五杂俎?物部四》：“琥珀防抓取，学路网提供内容。5.1.2 疲劳断裂失效的一般特征 金属零件在使用中发生的疲劳断裂具有突发性、高度局部性及对各种缺陷的敏感性 等特点。杨幂从来不缺少话题，是当下最为赚钱的明星之一，时不时爆出与刘恺威离婚消息，尤其是成为老板之后自己的小花小鲜肉们也是为她带来许多关注度，下面回到题目上分析下为什么杨幂从不喜欢像其他明星一样各种花式晒娃：防抓取，学路网提供内容。引起疲劳断裂的应力一般很低， 断口上经常可观察到特殊的、反映断裂各 阶段宏观及微观过程的特殊花样。当初报名考驾照，真的是看别人都学，所以我就跟风报名了。交了钱，考了科目一就开始后悔。每天要上班，就周日休息，还要去练车，大太阳底下，能晒出油。所以一直不想去学，教练总打电话让我去，后来拖到冬天了，想着防抓取，学路网提供内容。1、疲劳断裂的突发性 疲劳断裂虽然经过疲劳裂纹的萌生、亚临界扩展、失稳扩展三个过程，但是由于断 裂前无明显的塑性变形和其它明显征兆， 所以断裂具有很强的突发性。中国和中东地区在气候环境、汽车法规、用车条件等方面有着本质的差异性，这也使得中东版普拉多2700在国内并不适用。NO.1【排放不达标】中东版排放不能达到国V标准，一线大城市无法上牌NO.2【机油散热慢防抓取，学路网提供内容。即使在静拉 伸条件下具有大量塑性变形的塑性材料， 在交变应力作用下也会显示出宏观脆性的 断裂特征。街拍是一种源于欧美国家的文化，最早是源于时尚杂志的需求，用相机捕捉街上的时尚元素，还要传递来自民间的流行信息，于是所谓“街头秀”就应运而生。如今，“街拍”活动正逐步成为国内年轻人一项新的街头文化活动。防抓取，学路网提供内容。因而断裂是突然进行的。在《爸爸去哪儿》首播时曾曝光了各个萌娃家庭的住宅，而号称“科技中心”的林志颖，却只在镜头前呈现了kimi琳琅满目堆满玩具的房间，乍一眼看去，传说中的高科技豪宅竟与普通家庭相差无几。但作为台湾某科技公司防抓取，学路网提供内容。2、疲劳断裂应力很低 循环应力中最大应力幅值一般远低于材料的强度极限和屈服极限。今日头条问答时尚频道的粉丝，你好！iEVER美课很高兴为你解答，分享实用的观点~，遇见最美的自己~（打字不容易，还请多多点赞评论支持噢~）啦啦啦，下面iEVER美课来为大家来解答#最强美妆#无妆胜有妆防抓取，学路网提供内容。例如，对于旋转弯曲 疲劳来说，经107次应力循环破断的应力仅为 静弯曲应为的20～40%；对于对称拉压疲劳 来说，疲劳破坏的应力水平还要更低一些。老人在咽气之前，从小到大的所有事情都会出现在眼前。人死的时候，六根渐渐坏死。耳根废了，眼根坏了。顿时就到了一种无闻无视的情况，生大恐怖，所以流下恐惧的眼泪。之前和粉丝聊到这个话题的时候，他给我讲了一个防抓取，学路网提供内容。对于钢制构件，在工程设计中采用的近似计 算公式为： 疲劳断裂不是立即发生的，而往往经过很长的时间才完成的。聊文玩，找空空，关注文玩讲堂头条号，学习文玩知识！首先空空只代表个人的意见，这份建军九十年周年纪念币收藏价值以及收藏前景并不容乐观，为什么这么说，空空从以下几点为大家分析吧。建军九十周年纪念币收藏价值防抓取，学路网提供内容。疲劳初裂纹的萌生与 扩展均是多次应力循环损伤积累的结果。　　它是油炸熟的洋芋片，形如其名，像一个小巧的荷包，静躺在盘子里，等待你的靠近。内部虑空，脆皮外鼓，变凉后不瘪　　方法/步骤　　1将洋芋去皮，切片；　　2将洋芋片放入油锅中浸炸，边炸边翻搅至六七成熟至防抓取，学路网提供内容。疲劳裂纹萌生的孕育期与应力幅的大小、试件的形状及应力集中状况、材料性质、 温度与介质等因素有关。谢邀！我觉得，有一句话可以很形象的描述旅游方和游客方这样的现状，叫做苍蝇不叮无缝的蛋！“低价团”，“购物团”这样的旅游团能够存在，而且存在的时间已经不短，就算不断的被爆出一些不好的新闻，但是还是很多人防抓取，学路网提供内容。在工程上通常把试件上产生一条可见的初裂纹的应力循环周次（N 与试件的总寿命N ）作为表征材料疲劳裂纹萌生孕育期的参量。我会陪孩子一同看的，那可是经典一部啊。许多研究报告指出，看电视是现代儿童主要的休闲活动，其中动画片是儿童最喜欢的电视节目。孩子不只在家中接触电视动画片，在幼儿园中，有时动画片也是电视教学或是引起动机的防抓取，学路网提供内容。部分材料的N 值影响的趋势影响因素 变化 值影响的趋势应力幅 增加 降低 应力集中 加大 降低 材料强度 增加 升高 材料塑性 增加 降低 升高降低 腐蚀介质 降低4、疲劳断裂对材料缺陷的敏感性 金属的疲劳失较具有对材料的各种缺陷均为敏感的特点。最主要是竞争力差了和防守压力小了。说竞争力以前一人一城，配合一堆角色球员，最多双核也是内外搭配。现在都是球星一堆，强队是强了，可弱队基本没有抵抗力。以前东部前二和西部前四谁也没有必胜的把握，现在联盟就2到3只队伍争冠军季后赛经常程度下降了。（别急着反驳我，你仔细看看篮彩这些年的赔率变化就清楚了）防守压力小，以前得高分很少收纯投手的是，都是一次次往篮下杀，得50分左右的基本篮下得分（包括造杀伤罚球）防抓取，学路网提供内容。因为疲劳断裂总是起源于 微裂纹处。其实大家讨论了那么久都离不开房子被毁，然后怎么解决，这里很容易绕来绕去。那么很简单，我就当房子没毁(实际已经毁了)，找银行说我房子不要了，你拿走吧，我也不还钱了。接下来赔偿的事就是国家和银行之间的问题防抓取，学路网提供内容。这些微裂纹有的是材料本身的 冶金缺陷，有的是加工制造过程中留下的， 有的则是使用过程中产生的。在我国白酒酿造的传统技艺中，一般酿酒师傅在白酒的蒸馏过程中都是通过“观花择酒”来掌握白酒度数的高低，至今仍在采用这项技艺。而“观花量度”则是根据不同浓度的酒精与水的混和液，在一定的压力和温度下，酒液表防抓取，学路网提供内容。5、疲劳断裂对腐蚀介质的敏感性 金属材料的疲劳断裂除取决于材料本身的性能外，还与零件运行的环境条件有着密 切的关系。因为品牌价值。卡地亚手镯卖的是品牌，而非产品。买卡地亚Love手镯的消费者，买的也是品牌而非手镯。其实卡地亚手镯并没有非常特别，一个小号卡地亚love手镯，也就二十来克重量，还是18K金，所以以金的成防抓取，学路网提供内容。对材料敏感的环境条件虽然对 材料的静强度也有一定的影响，但其影响 程度远不如对材料疲劳强度的影响来得显 著。在现实生活中的夫妻俩，是基本天天在一起的。就是白天都忙于工作，一般没什么事情，下班后也都会回到自己的家里，吃过饭后不是一块看电视，就是各忙各的，看手机看电脑玩游戏，总之是该干嘛就干嘛了。这说的是平常没防抓取，学路网提供内容。大量实验数据表明，在腐蚀环境下材 料的疲劳极限较在大气条件下低得多，甚 至就没有所说的疲劳极限。为什么会很害怕看社会惨案的新闻，这是因为我们心里面都有一种很善良的心态，我们都是心太软，太温柔善良的人，才会有这种表现，而我也是如此，每次当我看到那些不公不平看到那些欺负弱小事件的时候，心中真的是悲愤防抓取，学路网提供内容。5.2 5.2.1 疲劳断口的宏观特征 1.金属疲劳断口宏观形貌 由于疲劳断裂的过程不同于其他断裂，因而形成了疲劳断裂特有的断口形貌，这是 疲劳断裂分析时的根本依据。狗千万不能吃老鼠！我养的一只三十斤重的小黄就因为它吃了一只老鼠让我后悔不迭……我有天一回家，就发现狗不见了。遂问老婆，它叼着一只老鼠跑出去了。老婆平淡地答。我顿时就埋怨老婆，急忙跑出去，四处召唤，寻找防抓取，学路网提供内容。图5-1 疲劳断口示意图 典型的疲劳断口的宏观形貌结构可分为疲劳核心、疲劳源区、疲劳裂纹的选择发展 区、裂纹的快速扩展区及瞬时断裂区等五 个区域。一般疲劳断口在宏观上也可粗略 地分为疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时 断裂区三个区域，更粗略地可将其分为疲 劳区和瞬时断裂区两个部分。大多数工程 构件的疲劳断裂断口上一般可观察到三个 区域，因此这一划分更有实际意义。图5-2 实际的疲劳断口 （1）疲劳源区。是疲劳裂纹的萌生区，由多 个疲劳裂纹萌生点扩散并相遇而形成的区 （2）疲劳裂纹扩展区。是疲劳裂纹的亚临界扩展区，是疲劳断口上最重要的特征区域。（3）瞬时断裂区。即快速静断区。当疲劳 裂纹扩展到一定程度时，构件的有效承载 面承受不了当时的载荷而发生快速断裂。图5-3 疲劳断裂叶片断口 图5-6 螺栓疲劳断裂断口 2.疲劳断口宏观形貌的基本特征 疲劳弧线（or贝纹线、贝克花样、海滩花 样）：它是以疲劳源为中心，与裂纹扩展 方向相垂直的呈半圆或扇形的弧形线。疲劳台阶：包括一次疲劳和二次疲劳台阶。疲劳断口上的光亮区。5.2.2 疲劳断口各区域的位置与形状 不同的金属构件在各种应力状态下的疲劳 源及疲劳断裂区的分布 1、拉压疲劳断裂 通常情况下，拉压疲劳断裂的疲劳核心多源于表面而不是内部，这一点与静载拉伸断裂时不同。但当构件内部存在有明显的缺陷时，疲劳初裂纹 将起源于缺陷处。此时，在断口上将出现两个明 显的不同区域，一是光亮的圆形疲劳区（疲劳核 心在此中心附近），周围是瞬时断裂区。在疲劳 区内一般看不到疲劳弧线，而在瞬时断裂区具有 明显的放射花样。应力集中和材料缺陷将影响疲劳核心的数量及其所在位置，瞬时断裂区的相对大小与负荷大小及 材料性质有关。2、弯曲疲劳断裂 金属零件在交变的弯曲应力作用下发生的疲劳破坏称为弯曲疲劳断裂。弯曲疲劳又 可分为单向弯曲疲劳、双向弯曲疲劳及旋 转弯曲疲劳三类。其共同点是初裂纹一般 源于表面，然后沿着与最大正应力垂直的 方向向内扩展，当剩余截面不能承受外加 载荷时，构件发生突然断裂。（1）单向弯曲疲劳断裂 像吊车悬臂之类的零件，在工作时承受单向弯曲负荷。承受脉动的单向弯曲应力的零件，其疲劳 核心一般发生在受拉侧的表面上。疲劳核心一般 为一个，断口上可以看到呈同心圆状的贝纹花样， 且呈凸向。最后断裂区在疲劳源区的对面，外围 有剪切唇。构件的次表面存在较大缺陷时，疲劳核心也可能在次表面产生。在受到较大的应力集中的影响时， 疲劳孤线可能出现反向（呈凹状），并可能出现 多个疲劳源区。（2）双向弯曲疲劳断裂 某些齿轮的齿根承受双向弯曲应力的作用一。零件在双向弯曲应力作用下产生的疲劳断裂，其疲 劳源区可能在零件的两侧表面，最后断裂区在截 面的内部。两个疲劳核心并非同时产生，扩展速 度也不一样，所以断口上的疲劳断裂区一般不完 全对称。材料的性质、负荷的大小、结构特征及 环境因素等都对断口的形貌有影响，其趋势与单 向弯曲疲劳断裂基本相同。（3）旋转弯曲疲劳断裂 旋转弯曲疲劳断裂时，疲劳源区一般出现在表面，但无固定地点，疲劳源的数量可以是一个也可以 是多个。疲劳源区和最后断裂区相对位置一般总 是相对于轴的旋转方向而逆转一个角度。由此可 以根据疲劳源区与最后断裂区的相对位置推知轴 的旋转方向。当轴的表面存在较大的应力集中时，可以出现多个疲劳源区。此时最后断裂区将移至轴件的内部。3.扭转疲劳断裂 各类传动轴件的断裂主要是扭转疲劳断裂。扭转疲劳断裂的断口形貌，主要有三种类型。（1）正向断裂 断裂表面与轴向成45角，即沿最大正应力作用的平面发生的断裂。单向脉动扭转时为螺旋状；双 向扭转时，其断裂面呈星状，应力集中较大的呈 锯齿状。（2）切向断裂 断面与轴向垂直，即沿着最大切应力所在平面断裂，横断面齐平。正向断裂的宏观形貌一般为纤维状，不易出现疲劳弧线。切向断裂较易出现疲劳弧 横断面呈阶梯状，即沿着最大切应力所在平面起裂并在正应力作用下扩展引起的断 图5-10锯齿状断口形成过程示意图 图5-11 锯齿状断口 5.2.3 疲劳断口的微观形貌特征 疲劳断口微观形貌的基本特征是在电子显微镜下观察到的条状花样，通常称为疲劳 条痕、疲劳条带、疲劳辉纹等。疲劳辉纹 是具有一定间距的、垂直于裂纹扩展方向、 明暗相交且互相平行的条状花样。疲劳辉纹的形貌随金属材料的组织结构、晶粒位向及载荷性质的不同而发生多种变 化，通常具有以下特征： a）塑性疲劳纹（1000） b）塑性疲（1000） 图5-12 疲劳断口中的疲劳辉纹花样 （1）疲劳辉纹的间距在裂纹扩展初期较小， 而后逐渐变大。每一条疲劳辉纹间距对应 一个应力循环过程中疲劳裂纹前沿向前的 推进量； （2）疲劳辉纹的形状多为向前凸出的弧形条 痕。随着裂纹扩展速度的增加，线的曲率 加大。裂纹扩展过程中，如果遇到大块第 二相质点的阻碍，也可能出现反弧形或S形 弧线疲劳辉纹； （3）疲劳辉纹的排列方向取决于各段疲劳裂 纹的扩展方向。不同晶粒或同一晶粒双晶 界的两侧，或同一晶粒不同区域的扩展方 向不同，产生的疲劳辉纹的方向也不一样； （4）面心立方结构材料比体心立方结构材料 易于形成疲劳辉纹，平面应变状态比平面 应力状态易形成疲劳辉纹，一般应力太小 时观察不到疲劳辉纹； （5）并非在所有的疲劳断口上都能观察到疲 劳辉纹，疲劳辉纹的产生与否取决于材料 性质、载荷条件及环境因素等多方面的影 （6）疲劳辉纹在常温下往往是穿晶的，而在高温下也可以出现沿晶的辉纹； （7）疲劳辉纹有延性和脆性两种类型。延性疲劳辉纹是指金属材料疲劳裂纹扩展时，裂纹尖端金属发生较大的塑性变形。疲劳条痕通常是连续的，并向一个方向弯 曲成波浪形。通常在疲劳辉纹间存在有滑移带，在电镜下可以观察到微孔花样。a）10200b）12000 图5-13 疲劳辉纹 图5-14 脆性疲劳辉 纹与解理河流花样 垂直（250） 图5-15 脆性疲劳辉 纹与解理台阶不同 的位向（250） 图5-16 疲劳断口 中的轮胎花样 （6000） 图5-17 4340高强度 钢的疲劳辉纹 （15000） 脆性疲劳辉纹是指疲劳裂纹沿解理平面扩展，尖端没有或很少有塑性变形，故又称 解理辉纹。在电镜下既可观察到与裂纹扩 展方向垂直的疲劳辉纹，又可观察到与裂 纹扩展方向一致的河流花样及解理台阶。脆性金属材料及在腐蚀介质环境下工作的高强度塑性材料发生的疲劳断裂，或缓慢 加载的疲劳断裂中，其疲劳辉纹通常是脆 在一些包括面心立方结构的奥氏体不锈钢、体心立方结构的合金结构钢、马氏体不锈 钢等材料的疲劳断口上，尚可看到类似解 理断裂状河流花样的疲劳沟线及由硬质点 滚压形成的轮胎花样。在其他材料中，疲劳条痕并不像在高强铝合金那样清晰而具有规则性。例如，在钢 中，疲劳条痕的连续情况是不规则的，有 时表现出短而不连续的特征。在另外一些 观察中，却看不到疲劳条痕，只看到一些 不规则的表面特征和一些独立的韧窝。注意： 对于工业上常用的合金结构钢，特别是高强度钢零件，许多情况下断口上的大部分 面积呈现出静载断裂特征，有时甚至难以 找到疲劳辉纹，这给疲劳失效分析带来一 定的困难。断口上出现静载断裂花样与下列因素有关： （1）试样厚度 试样厚度越厚，越易出现静 载断裂花样，它能增高裂纹扩展速率； （2）材料性质 塑性材料比脆性材料更易出 现疲劳辉纹。当材料K IC 60MPam1/2时， 断口上的疲劳条带减少，而各种类型的静 载断裂花样增多； （3）晶体的结构类型 面心立方晶体较体心 立方晶体更易出现疲劳条带； （4）加载水平 静载断裂花样的出现主要取 max，而对K不敏感。K max 越高，越 易出现静载断裂花样。5.3 5.3.1 机械疲劳断裂 为了进一步分析载荷性质及环境条件等因素的影响，有必要利用断口的微观特征对零件疲劳断裂 的具体类型作进一步判别。1、高周疲劳断裂 高周疲劳断口的微观基本特征是细小的疲劳辉纹。此外，有时尚可看到疲劳沟线和轮胎花样。依此 即可判断断裂的性质是高周疲劳断裂。但要注意 载荷性质、材料结构和环境条件的影响。2、低周疲劳断裂 低周疲劳断口的微观基本特征是粗大的疲劳辉纹或粗大的疲劳辉纹与微孔花样。同 样，低周疲劳断口的微观特征随材料性质、 组织结构及环境条件的不同而有很大差别。对于超高强度钢，在加载频率较低和振幅较大的条件下，低周疲劳断口上可能不出 现疲劳辉纹而代之以沿晶断裂和微孔花样 为特征。热稳定不锈钢的低周疲劳断口上除具有典型的疲劳辉纹外，常出现大量的粗大滑移 带及密布着细小二次裂纹。高温条件下的低周疲劳断裂，由于塑性变形容易，一般其疲劳辉纹更深、辉纹轮廓 更为清晰，并且在辉纹间隔处往往出现二 次裂纹。3、振动疲劳（微振疲劳）断裂 许多机械设备及其零部件在工作时往往出现在其平衡位置附近作来回往复的运动现 象，即机械振动。机械振动在许多情况下 都是有害的。它除了产生噪音和有损于建 筑物的动负荷外，还会显著降低设备的性 能及工作寿命。由往复的机械运动引起的 断裂称为振动疲劳断裂。当外部的激振力的频率接近系统的固有频率时，系统将出现激烈的共振现象。共振 疲劳断裂是机械设备振动疲劳断裂的主要 形式，除此之外，尚有颤振疲劳及喘振疲 振动疲劳断裂的断口形貌与高频率低应力疲劳断裂相似，具有高周疲劳断裂的所有 基本特征。振动疲劳断裂的疲劳核心一般 源于最大应力处，但引起断裂的原因，主 要是结构设计不合理。因而应通过改变构 件的形状、尺寸等调整设备的自振频率等 措施予以避免。金属微振疲劳断口的基本特征是细密的疲劳辉纹，金属共振疲劳断口的特征与低周 疲劳断口相似。但在疲劳裂纹的起始部位 通常可以看到磨损的痕迹、压伤、微裂纹、 掉块及带色的粉末（钢铁材料为褐色；铝、 镁材料为黑色）。微振疲劳最为明显的特征是在疲劳裂纹的起始部位通常可以看到磨损的痕迹、压伤、 微裂纹、掉块及带色的粉末（钢铁材料为 褐色；铝、镁材料为黑色）。只有在微振磨损条件下服役的零件，才有可能发生微振疲劳失效。通常易于发生微 振疲劳失效的零件有：铆接螺栓、耳片等 紧固件；热压、过渡配合件，花键、键槽、 夹紧件、万向节头、轴-轴套配合件，齿轮- 轴配合件，回摆轴承，板簧以及钢丝绳等。4、接触疲劳断裂 材料表面在较高的接触压应力作用下，经过多次应力循环，其接触面的局部区域产 生小片或小块金属剥落，形成麻点或凹坑， 最后导致构件失效的现象，称之为接触疲 劳，也称为接触疲劳磨损或磨损疲劳。主 要产生于滚动接触的机器零件如滚动轴承、 齿轮、凸轮、车轮等的表面。如果接触疲劳源在材料表面产生，裂纹进一步扩展会出现麻点及导致表面金属剥 落；如果接触疲劳裂纹源在材料的次表面 产生，则引起表面层压碎，导致工作面剥 接触疲劳断口和磨损疲劳断口特征基本相同。其疲劳辉纹均因摩擦而呈现断续状和 不清晰特征。图5-18 齿面硬度偏低和冶金缺陷导致的接触 疲劳（有大量的麻坑、剥落和磨损痕迹） a）断裂形貌（叶根的接触面上有接触摩 擦氧化斑痕） b）接触摩擦区组织被歪扭（铁素体内产 生滑移带，上部分非接触区，为正常的 调质组织，两部分之间有摩擦裂纹） C）断口特征（多裂纹源形成疲劳台阶并 伴有二次裂纹） 图5-19 15Cr12WMo叶片接触疲劳损坏 5.3.2 腐蚀疲劳断裂 金属零件在交变应力和腐蚀介质的共同作用下导致的断裂，称为腐蚀疲劳断裂。由于交变应力的作用，使环境介质能够与不断产生的新金属表面发生作用，使得腐 蚀疲劳初裂纹以比恒定载荷下的应力腐蚀 快得多的速度进行扩展。腐蚀疲劳断裂既不同于应力腐蚀破坏也不同于机械疲劳，同时也不是腐蚀和机械疲 劳两种因素作用的简单叠加。因为工件总 是在一定介质中工作的，实验证明在真空 或纯氮介质中工作的疲劳寿命要比空气中 高很多，因此，严格而言，实际条件下的 绝大多数疲劳断裂都可以认为是腐蚀疲劳 破坏。2、腐蚀疲劳破坏的特点 （1）腐蚀疲劳不需要特定的腐蚀系统。这一 点与应力腐蚀破坏不同。它在不含任何特 定腐蚀离子的蒸馏水中也能发生。（2）任何金属材料均可能发生腐蚀疲劳，即 使是纯金属也能产生腐蚀疲劳。（3）材料的腐蚀疲劳不存在疲劳极限。即， 金属材料在任何给定的应力条件下，经无 限次循环作用后终将导致腐蚀疲劳破坏， 这已为众多实验证实。（4）由于腐蚀介质的影响，使 ―N曲线明 显地向低值方向推移，即材料的疲劳强度 显著降低，疲劳初裂纹形成的孕育期显著 缩短。（5）腐蚀疲劳初裂纹的扩展受应力循环周次 的控制，不循环时裂纹不扩展。低应力频 率和低负荷交互作用时，裂纹扩展速度加 大。温度升高加速扩展。一般腐蚀介质的 浓度越高，则腐蚀疲劳越激烈。3、腐蚀疲劳断裂的断口特征 （1）脆性断裂，断口附近无塑变。断口上也 有纯机械疲劳断口的宏观特征，但疲劳源 区一般不明显。断裂多源自表面缺陷或腐 蚀坑底部。（2）微观断口可见疲劳辉纹，但由于腐蚀介 质的作用而模糊不清；二次裂纹较多并具 有泥纹花样。通常，随着加载频率的降低， 断口上的疲劳特征花样逐渐减少，而静载 腐蚀断裂（应力腐蚀）特征花样则逐渐增 （3）属于多源疲劳；裂纹的走向可以是穿晶型的也可能是沿晶型的，而且裂纹通常是成群的。主 裂纹附近出现多条次裂纹的现象，是腐蚀疲劳失 效的表面特征之一。（4）断口上的腐蚀产物与环境中的腐蚀介质相一 当断口上既有疲劳特征又有腐蚀疲劳痕迹时，显然可判断为腐蚀疲劳破坏。但是，当断口未见明 显宏观腐蚀迹象，而又无腐蚀产物时，也不能认 为，此种断裂就一定是机械疲劳。如钝化态的不 锈钢腐蚀疲劳。不锈钢在活化态的腐蚀疲劳的确受到严重的腐蚀，但在钝化态的腐蚀疲劳，通常并 看不到明显的腐蚀产物，而后者在不锈钢 工程事故中却是经常可以遇到的。由于影响腐蚀疲劳的因素很多，且在很多情况下，腐蚀疲劳与应力腐蚀的断口有许 多相似之处，因此，希望单凭断口特征来 判断腐蚀疲劳是危险的，必须综合分析各 种因素的作用，才能做出准确的判断。5.3.3 热疲劳断裂失效 1、概念 金属材料由于温度梯度循环引起的热应力循环（或热应变循环），而产生的疲劳破 坏现象，称为热疲劳破坏。热疲劳实质上是应变疲劳，因为热疲劳破坏起因于材料内部膨胀和收缩产生的循环 热应变。塑性材料抗热应变的能力较强，故不易发生热疲劳。相反，脆性材料抗热应变的能 力较差，热应力容易达到材料的断裂应 力，故易受热冲击而破坏。高温下工作的构件通常要经受蠕变和疲劳的共同作用。与腐蚀介质接触的部件还可能产生腐蚀性热疲劳裂纹。2、热疲劳破坏的特征 （1）典型的表面疲劳裂纹呈龟裂状；根据热 应力方向，也形成近似相互平行的多裂纹 形态。（2）裂纹走向可以是沿晶型的也可以是穿晶 型的；一般裂纹端部较尖锐，裂纹内有或 充满氧化物。（3）宏观断口呈深灰色，并为氧化物覆盖； 图5-22热疲劳失效的 表面裂纹呈龟纹状 图5-23 锅炉减温器套筒 热疲劳裂纹 （4）由于热蚀作用，微观断口上的疲劳辉纹 粗大，有时尚有韧窝花样； （5）裂纹源于表面，裂纹扩展深度与应力、 时间及温差变化相对应； （6）疲劳裂纹为多源。3、影响因素 （1）环境的温度梯度及变化频率越大越易产 生热疲劳； （2）热膨胀系数不同的材料组合时，易出现 热疲劳； （3）晶粒粗大且不均匀，易产生热疲劳； （4）晶界分布的第二相质点对热疲劳的产生， 具有促进作用； （5）材料的塑性差易产生热疲劳； （6）零件的几何结构对金属的膨胀和收缩的 约束作用大，易产生热疲劳。5.4 5.4.1 疲劳断裂原因分析 1、零件的结构形状 零件的结构形状不合理，主要表现在该零件中的最薄弱的部位存在转角、孔、槽、 螺纹等形状的突变而造成过大的应力集中， 疲劳微裂纹最易在此处萌生。2、表面状态 不同的切削加工方式（车、铣、刨、磨、抛光）会形成不同的表面粗糙度，即形成 不同大小尺寸和尖锐程度的小缺口。这种 小缺口与零件几何形状突变所造成的应力 集中效果是相同的。由于表面状态不良导 致疲劳裂纹的形成是金属零件发生疲劳断 裂的另一重要原因。3、材料及其组织状态 材料选用不当或在生产过程中由于管理不善而错用材料造成的疲劳断裂也时有发生。金属材料的 组织状态不良是造成疲劳断裂的常见原因。一般 的说，回火马氏体较其它混合组织，如珠光体加 马氏体及贝氏体加马氏体具有更高的疲劳抗力； 铁素体加珠光体组织钢材的疲劳抗力随珠光体组 织相对含量的增加而增加；任何增加材料抗拉强 度的热处理通常均能提高材料的疲劳抗力。组织 的不均匀性，如非金属夹杂物、疏松、偏析、混 晶等缺陷均使疲劳抗力降低而成为疲劳断裂的重 要原因。图5-25 夹杂物引起的 疲劳断裂 图5-26 拧紧力矩对疲 劳寿命的影响 4、装配与联接效应 装配与联接效应对构件的疲劳寿命有很大的影响。正确的拧紧力矩可使其疲劳寿命提高5倍上。容易出现的问题是，认为越大的拧紧力对 提高联接的可靠性越有利，使用实践和疲 劳试验表明，这种看法具有很大的片面性 5．使用环境 环境因素（低温、高温及腐蚀介质等）的变化，使材料的疲劳强度显著降低，往往 引起零件过早的发生断裂失效。例如镍铬 钢（0.28％C，11.5％Ni，0.73％Cr）， 淬火并回火状态下在海水中的条件下疲劳 强度大约只是在大气中的疲劳极限的20％。6、载荷频谱 许多重要的工程结构件大多承受复杂循环加载。在相同等效应变幅值不同应变路径下，非比例加载低周疲劳寿命远小于单轴拉压低 周疲劳寿命。非比例加载低周疲劳寿命强 烈依赖于应变路径，与各种应变路径下的 非比例循环附加强化程序直接相关。5.4.2 疲劳断裂的预防措施 预防疲劳断裂的措施与疲劳断裂发生的原因是一致的，一般为（1）改善构件的结构 设计，提高表面精度，尽量减少或消除应 力集中作用；（2）提高零件的疲劳抗力。基本途径：1、延缓疲劳裂纹萌生的时间 2、降低疲劳裂纹的扩展速率 3、提高疲劳裂纹门槛值的长度（Kth） a）未加电脉冲 处理试样 b）电脉冲处理试样 图5-27 电脉冲处理对疲劳裂纹扩展 N―a关系曲线的影响锰系磷化涂层钢丝绳耐疲劳性能最强答：锰系磷化就是一种耐磨涂层，在机械加工行业普遍使用，钢制齿轮表面、蜗轮蜗杆表面及枪械表面经过锰系磷化处理，可以大幅度提高钢材表面的耐磨性和耐蚀性，所以锰系磷化涂层钢丝绳肯定是最耐磨的钢丝绳。钢丝绳的失效原因是微动疲劳，锰系磷化涂...什么是疲劳断裂,它的特点如何在交变应力作用下,虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点,但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生断裂的现象称为金属的疲劳。疲劳破坏的特征如下:1、疲劳断裂时并...工程失效分析上疲劳断裂和过载断裂的异同点有哪些?详细点称为疲劳断裂。疲劳断裂是工程中最常见的零件失效模式,占工程断裂故障的40%-90%.常见的疲劳断裂类型有高周疲劳、低周疲劳、接触疲劳腐蚀疲劳和热疲劳。轴承材料...
- Copyright & 2017 www.xue63.com All Rights Reserved}