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【华辰有限元】疲劳破坏的机理

时间 : 2019-07-28   浏览量:...


金属材料疲劳破坏机理分为三个主要阶段:1. 疲劳裂纹形成;2. 疲劳裂纹扩展,3. 当裂纹扩展达到临界尺寸时,发生最终的断裂。

1、疲劳微裂纹的形成

疲劳微裂纹由不均匀滑移和显微开裂引起。

①表面滑移带开裂;第二相、夹杂物与基体相界面或夹杂物本身断裂;晶界或亚晶界处开裂。

②在环载荷作用下,即使循环应力不超过屈服强度,也会在试件表面形成滑移带, 称为循环滑移带。

③拉伸时形成的滑移带分布较均匀,而循环滑移带则集中于某些局部区域。而且在循环滑移带中会出现挤出与挤入,从而在试件表面形成微观切口。

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2、表面滑移带开裂

循环滑移带的持久性:

● 疲劳的初期,出现滑移带。随着循环数的增加,滑移带增加。

● 除去滑移带,重新循环加载,滑移带又在原处再现。

● 这种滑移带称为持久滑移带(Persist Slip Band)。

● 在持久滑移带中出现疲劳裂纹。v形成的微裂纹在循环加载时将继续长大。当微裂纹顶端接近晶界时,其长大速率减小甚至停止长大。这必然是因为相邻晶粒内滑移系的取向不同。

● 微裂纹只有穿过晶界,才能与相邻晶粒内的微裂纹联接,或向相邻晶粒内扩展,以形成宏观尺度的疲劳裂纹。v因为晶界有阻碍微裂纹长大和联接的作用,因而有利于延长疲劳裂纹形成寿命和疲劳寿命。

3、疲劳微裂纹的形成

● 较大的夹杂物或第二相,会由于夹杂物与基体界面开裂而形成微裂纹。

● 第二相在循环加载,会形成沿晶裂纹。

4、疲劳抗力指标,按应力状态分:有弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、接触疲劳及复合疲劳


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