材料的疲劳性能
材料性能_ 材料的疲劳性能_7-4 疲劳抗力指标_
（4）材料成分及组织的影响
合金成分：结构钢中碳的作用（间隙固溶 强化，第二相弥散强 化），提高疲劳强度； 夹杂物和缺陷降低疲劳强度；
显微组织：细化晶粒，提高疲劳强度；组 织不同，疲劳强度不同。
dN
（2）疲劳裂纹扩展门槛值
ΔKth是疲劳裂纹不扩展的 临界值，称为疲劳裂纹 扩展门槛值，表示材料阻止裂纹开始疲劳扩展的性能。
根据定义可以建立裂纹不疲劳断裂(无限寿命)的 校核公式：
∆K = Y∆σ a ≤ ∆Kth
若如已知裂纹件的裂纹尺寸 a 和材料的疲劳门槛 值 ΔKth ，即可求得该件无限疲劳寿命的承载能力：
环境介质：使材料表面产生微观腐蚀， 降低疲劳强度。
（2）表面状态和尺寸因素
表面状态：表面缺口导致应力集中，形成疲 劳源，引起疲劳断裂；
尺寸因素：尺寸增大，疲劳强度降低（尺寸 效应）。
（3）表面强化和残余应力
提高表面塑变抗力（强度和硬度），降低 表面拉应力，提高弯曲、扭转载荷下材料的 疲劳强度。
qf反映了疲劳过程中材料发生应力重分布 的能力，即降低应力集中的能力。
5、影响疲劳强度的因素
（1）工作条件
载荷条件 • 应力状态、平均应力； • 过载将降低疲劳强度和寿命； • 次载锻炼，可提高疲劳强度； • 间歇效应，对应变时效材料，可提高疲劳强度。
环境温度：温度↑，疲劳强度↓；温度↓， 疲劳强度↑
7-4 疲劳抗力指标
材料的疲劳抗力指标包括疲劳极限、疲 劳裂纹扩展门槛值、过载持久值和疲劳缺口 敏感度等。
1、疲劳极限（强度）
德国人Wohler（维勒）针对火车车轴疲劳进行 研究，得到了循环应力（S）与疲劳循环寿命（N） 之间的关系，称为疲劳曲线（S-N曲线）。
材料的疲劳性能
图5－11
2020/5/4
● 三、 过载持久值及过载损伤界 ●研究意义： ●过去人们一直认为，承受交变载荷作用的机件
按-1确定许用应力是安全的，但是没有考虑特
殊情况。实际上，机件在服役过程中不可避免 地要受到偶然的过载荷作用，如汽车的急刹车、 突然启动等。还有些机件不要求无限寿命，而 是在高于疲劳极限的应力水平下进行有限寿命 的服役。在这些情况下，仅依据材料的疲劳极 限是不能全面准确评定材料的抗疲劳性能的， 所以我们要了解过载持久值和过载损伤界。
2020/5/4
规则周期变动应力（循环应力） 无规则随机变动应力
变动应力如图5－1 所示。
生产中机件正常工作 时，其变动应力多为循 环应力，实验室也容易 模拟，所以研究较多。
应力大小变化
应力大小、方向无规则变化
应力大小、方向都变化
2020/5/4
图5－1 变动应力示意图
σ
r=0 r=–1
r=–∞
1 1
2
2
8
3
3 5 7 9
4
46
5
6
10 12 14
11 13
水平下进行，如图5－8所示。
图5－8 升降法测定疲劳极限示意图
原则是：凡前一个试样达不到规定的循环周次就断裂(用
表示)，则后一个试样就在低一级应力水平下进行试验；若
前一个试样在规定循环周次下仍然未断(用 表示)，则后一个
试样就在高一级应力水平下进行，如此得到13个以上的有效
●本章主要介绍:
● 金制 属。 疲介 劳绍 的估 基算 本裂 概纹 念形 和成 一寿 般命 规的 律方 。法 疲。 劳 失 效 的 过 程 和 机
2020/5/4
第一节疲劳破坏的一般规律
材料疲劳性能
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。 ❖ 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
第10页/共39页
三、疲劳断口的宏观特征
1、典型疲劳断口具有3个特征区 —疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区。
2、疲劳源： (1)多出现在机件表面，
常和缺口、裂纹等缺陷及内部冶金缺陷(夹杂、白点等)有关。 (2)疲劳源区比较光亮，该区表面硬度有所提高。 (3)疲劳源可以是一个，也可以是多个。
第11页/共39页
第12页/共39页
三、疲劳断口的宏观特征
4、瞬断区： (1)KⅠ≥KⅠc时，裂纹就失稳快速扩展，导致机件瞬时断裂．
断口粗糙，脆性断口呈结晶状； 韧性断口，在心部平面应变区呈放射状或人字纹状，
边缘平面应力区则有剪切唇区存在。 (2)瞬断区一般应在疲劳源对侧。
第13页/共3机理
一、金属材料疲劳破坏机理 二、非金属材料疲劳破坏机理（自学）
第15页/共39页
一、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。
第16页/共39页
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。
§3-1 材料的疲劳特性.
通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是 导致低应力断裂的内在原因。
对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方 面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增高而下降。因此，用传统 的强度理论计算高强度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。 断裂力学——是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和 变形规律的学科。准确的说，上述裂纹是指宏观裂纹，即用肉眼或低倍 显微镜能看得见的裂纹。工程中常认为裂纹尺寸大于0.1mm,就称为宏 观裂纹。断裂力学建立了构件的裂纹尺寸、工作应力以及材料抵抗裂纹 扩展能力三者之间的定量关系。
z r s
m s rN N s rm N 0 C
s rN s r （N N D )
有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为：
s rN s
m N0 r Nr
K Ns r
式中， sr、N0及m的值由材料试验确定。KN寿命系数.
三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）
材料的疲劳特性
不同应力比时材料的疲劳极限也不相同，可用极限应力线图表示。
第三章 机械零件的强度
§3-1 材料的疲劳特性
§3-2 机械零件的疲劳强度计算 §3-3 机械零件的抗断裂强度 §3-4 机械零件的接触强度
材料的疲劳特性
二、 s－N疲劳曲线 疲劳极限：应力循环特性r一定时，应力经 过N次循环而材料不发生疲劳破坏的最大应 力。 r一定时，极限应力与应力循环次数的关系 曲线称为疲劳曲线。
二、 材料的疲劳曲线
材料的疲劳特性
材料的疲劳特性
疲劳曲线
机械零件的疲劳大多发生在s－N曲线的 CD段，可用下式描述：
m s rN N C ( NC N ND ) D点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着 无限寿命区其方程为：
材料疲劳测试
材料疲劳测试材料疲劳测试是对材料的疲劳性能进行评估的一种方法。
疲劳是指材料在反复加载下产生裂纹、破坏和失效的过程。
材料的疲劳性能与其使用寿命密切相关，因此对材料进行疲劳测试可以预测其在实际使用中的寿命及可靠性。
材料疲劳测试通常分为恒振幅疲劳测试和变振幅疲劳测试两种。
恒振幅疲劳测试是在相同的振幅下进行的，其目的是评估材料在同一应力水平下的疲劳性能。
变振幅疲劳测试则是在不同的振幅下进行的，模拟材料在实际使用中的不同应力水平，以评估其在不同应力水平下的疲劳性能。
材料疲劳测试过程中需要考虑的因素有很多，例如加载方式、频率、环境温度等。
加载方式通常有拉伸、压缩、弯曲等，不同的加载方式会对材料的疲劳性能产生不同的影响。
频率是指加载的循环次数，较高的频率会加速材料的疲劳过程。
环境温度也会对材料的疲劳性能产生影响，通常情况下，高温环境下材料疲劳性能下降。
材料疲劳测试的结果主要通过疲劳曲线来表示。
疲劳曲线是材料在不同循环次数下的应力应变关系曲线。
疲劳曲线通常呈S 形，即开始时应变随循环次数增加而逐渐增加，直至达到一个极限值，然后应变开始减小直至断裂。
通过分析疲劳曲线中的相关参数，如疲劳寿命、疲劳极限等，可以评估材料的疲劳性能。
除了疲劳曲线，材料疲劳测试还可以获得其他参数，如裂纹扩展速率、循环可逆延伸率等。
这些参数可以进一步帮助评估材料的疲劳性能及其失效机制。
总之，材料疲劳测试是评估材料疲劳性能的重要方法。
通过对材料进行疲劳测试可以预测其在实际使用中的寿命及可靠性，为材料的设计和应用提供参考依据。
同时，材料疲劳测试还可以深入研究材料的疲劳失效机制，为材料改进和优化提供指导。
材料疲劳曲线
材料疲劳曲线
材料疲劳曲线是指在材料疲劳过程中，应力与循环次数之间的关系曲线。
材料
的疲劳性能是指在受到交变应力作用下，材料在一定循环次数内所能承受的应力幅值。
材料的疲劳性能对材料的使用寿命和安全性有着重要的影响。
因此，了解材料的疲劳性能对于材料的设计和使用具有重要意义。
材料疲劳曲线通常是以应力幅值和循环次数为坐标轴，绘制出的曲线。
在曲线上，通常会有一个疲劳极限，即材料在一定循环次数内所能承受的最大应力幅值。
当应力幅值超过疲劳极限时，材料就会发生疲劳破坏。
因此，疲劳极限是评价材料疲劳性能的重要指标之一。
材料的疲劳曲线受到多种因素的影响，如材料的组织结构、应力水平、环境条
件等。
在绘制材料疲劳曲线时，需要考虑这些因素对材料疲劳性能的影响，并进行相应的修正。
只有准确地绘制出材料的疲劳曲线，才能更好地评估材料的疲劳性能，指导材料的设计和使用。
了解材料的疲劳曲线对于材料的设计和选择具有重要的意义。
通过对材料的疲
劳曲线进行分析，可以选择出合适的材料，设计出更加耐用的产品。
此外，还可以通过对材料疲劳曲线的研究，改进材料的疲劳性能，提高产品的使用寿命和安全性。
总之，材料的疲劳曲线是评价材料疲劳性能的重要指标之一，了解材料的疲劳
曲线对于材料的设计和使用具有重要的意义。
只有准确地绘制出材料的疲劳曲线，才能更好地评估材料的疲劳性能，指导材料的设计和使用。
通过对材料的疲劳曲线进行分析，可以选择出合适的材料，设计出更加耐用的产品。
此外，还可以通过对材料疲劳曲线的研究，改进材料的疲劳性能，提高产品的使用寿命和安全性。
材料疲劳与耐久性
材料疲劳与耐久性材料的疲劳与耐久性一直是工程材料研究领域的重要议题之一。
随着科学技术的不断进步，人们对于材料疲劳和耐久性的要求也越来越高。
本文将探讨材料的疲劳机理、测试方法以及提高材料耐久性的策略。
第一部分：材料疲劳机理疲劳是指材料在交变或周期性载荷作用下的损伤累积现象。
这种载荷可能是拉伸、压缩、弯曲等力的作用。
疲劳可能导致材料的断裂，特别是在应力集中或缺陷存在的区域。
材料的疲劳机理主要涉及到以下几个方面：1. 微观裂纹生成：在材料受到压力作用下，微观裂纹会逐渐生成并扩展。
2. 裂纹扩展：一旦微观裂纹生成，它们会在接下来的载荷作用下扩展，最终导致材料的断裂。
3. 疲劳寿命：疲劳寿命是指材料在一定载荷下能够承受多少次循环载荷，通常用S-N曲线表示。
第二部分：材料疲劳测试方法为了评估材料的疲劳性能，科学家和工程师发展了各种各样的疲劳测试方法。
以下是一些常用的疲劳测试方法：1. 拉伸-压缩疲劳测试：将材料置于拉伸和压缩载荷之间，通过循环加载和卸载来评估材料的疲劳性能。
2. 弯曲疲劳测试：将材料放置在弯曲装置中，施加循环载荷以模拟实际使用条件下的应力情况。
3. 旋转弯曲疲劳测试：用于评估材料在旋转装置中承受循环载荷时的疲劳性能。
4. 疲劳寿命预测：通过分析材料疲劳寿命的S-N曲线，可以预测材料在实际工作条件下的使用寿命。
第三部分：提高材料耐久性的策略为了提高材料的耐久性和抗疲劳性能，科学家和工程师们采取了一系列策略。
下面是一些常见的策略：1. 材料优化设计：通过选择适当的材料和处理方法，可以使材料在条件限制下具有更好的抗疲劳性能。
2. 表面处理：通过对材料表面进行机械、化学或热处理，可以增强材料的表面硬度和耐疲劳性能。
3. 应力控制：通过合理控制应力分布和应力集中的位置，可以降低材料的疲劳损伤。
4. 增加材料强度：通过增加材料的强度和硬度，可以提高其抗疲劳性能。
5. 定期检测和维护：定期对材料进行检测和维护，可以及早发现并修复潜在的疲劳损伤。
材料的疲劳性能评估与寿命
材料的疲劳性能评估与寿命材料的疲劳性能评估是一个重要的领域，它在工程和科学领域中具有广泛的应用。
评估材料的疲劳性能能够帮助工程师和科学家预测材料在实际使用中的寿命，从而确保材料的可靠性和安全性。
本文将探讨材料的疲劳性能评估方法以及与寿命的关系。
一、疲劳性能的概念疲劳性能指的是材料在受到交变应力作用下，随时间逐渐发生的损伤或破坏。
疲劳性能通常通过疲劳寿命来评估，即材料在特定应力水平下可以承受多少次疲劳循环，直到发生破坏。
疲劳性能的评估对于许多行业来说至关重要，比如航空航天、汽车制造和桥梁建设等。
二、疲劳性能评估方法1. 疲劳试验疲劳试验是评估材料疲劳性能最常用的方法之一。
它通过施加交变载荷，在不同应力水平下进行循环加载，记录材料的变形和裂纹扩展情况。
通过分析试验数据，可以得到材料的疲劳寿命和疲劳强度等参数。
疲劳试验需要考虑许多因素，如载荷频率、温度和湿度等。
2. 数值模拟数值模拟是一种通过计算机仿真来评估材料疲劳性能的方法。
数值模拟可以基于实验数据或材料的力学性质来建立模型，通过加载历史和材料特性来预测疲劳寿命。
数值模拟方法可以提供更快速和经济的评估过程，并且可以帮助优化材料设计。
3. 材料参数估计材料参数估计是一种通过测量材料的组织结构和物理性质来评估疲劳性能的方法。
通过分析材料的晶粒结构、晶界特征和组织形态等参数，可以预测材料的疲劳寿命。
材料参数估计方法需要依赖先进的显微镜技术和材料科学的知识。
三、疲劳性能与寿命的关系材料的疲劳性能与寿命密切相关。
材料的疲劳性能评估可以帮助工程师确定材料在实际工作条件下的可靠性和安全性，并预测材料的使用寿命。
优秀的疲劳性能可以延长材料的使用寿命，提高产品的质量和可靠性。
在实际工程中，为了评估材料的疲劳性能和寿命，需要考虑材料的强度、韧性、断裂韧性和变形能力等因素。
这些因素对于材料的疲劳行为和性能有着重要的影响。
此外，材料的疲劳性能也与环境因素有关。
温度、湿度和腐蚀等环境条件会影响材料的疲劳性能和寿命。
疲劳性能的名词解释
疲劳性能的名词解释疲劳性能是指材料在循环加载下抵抗疲劳破坏的能力。
在工程领域中，疲劳性能是一个重要的指标，因为大部分工程材料都会承受来自振动、震动、往复负荷等循环加载的作用，而长时间的循环加载容易导致材料疲劳破坏。
材料的疲劳性能由多种因素影响，包括材料的结构、组织、力学性质以及实际应用环境等。
在解释疲劳性能之前，我们需要先了解一下疲劳现象的发生机制。
疲劳破坏是由于材料在交变载荷下，发生了局部的应力和应变集中，导致了微小裂纹的产生和扩展，最终引起裂纹扩展至材料的断裂。
这个过程可以用疲劳寿命曲线来描述，曲线上通常包含着几个特殊阶段。
首先是初始阶段，此时材料受到振动或往复负荷作用的初期，应力集中在材料表面，形成微小裂纹。
其次是传播阶段，随着循环次数的增加，裂纹开始扩展并逐渐影响材料的整体性能。
最后是失效阶段，当裂纹扩展至一定程度，无法再承受正常负载时，材料会发生疲劳破坏。
疲劳性能评价的一个重要参数是疲劳寿命，即材料在特定循环次数下发生疲劳破坏的时长。
疲劳寿命通常由S-N曲线（应力-循环次数曲线）来表示，它显示了材料在不同应力水平下的疲劳寿命。
该曲线上通常有三个关键指标，即疲劳极限、疲劳强度和疲劳极限循环次数。
疲劳极限是指材料在无限次循环加载下不发生疲劳破坏的应力水平，它是材料疲劳性能的重要指标之一。
疲劳强度是指材料在特定的循环次数下能够承受的最大应力水平。
而疲劳极限循环次数表示在特定的应力水平下，材料能够承受多少次循环加载，才会发生疲劳破坏。
材料的疲劳性能受到多种因素的影响。
首先是材料的组织结构，如晶粒大小、晶界特性等。
细小的晶粒和良好的晶界结合会提高材料的疲劳性能。
其次是应力水平和应力幅度，较低的应力水平和较小的应力幅度会延长材料的疲劳寿命。
此外，温度、湿度、腐蚀环境等也对材料的疲劳性能有影响。
为了改善材料的疲劳性能，人们采取了一系列的措施。
例如，通过增加材料的硬度和强度，改变材料的组织结构，提高晶界的结合力等方式来增强材料的疲劳性能。
材料的疲劳极限名词解释
材料的疲劳极限名词解释在物理学和工程领域，材料的疲劳极限是指材料在连续循环加载中能够承受的最大应力水平。
疲劳极限是衡量材料抗疲劳性能的一个重要指标，了解疲劳极限能够帮助我们预测材料在实际使用中的寿命和耐久性。
材料在使用过程中经历的力量往往是变化的，而不是一成不变的。
例如，机械零件在运行中会承受拉伸、压缩、弯曲等各种形式的力量。
即使这些力量远低于材料的屈服极限，长期受力仍可能导致材料疲劳破裂。
这是因为材料在加载过程中存在微小的应力集中，这些应力集中容易导致材料内部的裂纹形成和扩展，最终引发断裂。
疲劳极限与常规的屈服极限不同。
屈服极限是指材料在静态加载下产生塑性变形的临界强度，而疲劳极限是指材料在动态加载下承受无数次循环应力后出现裂纹扩展的应力水平。
尽管疲劳极限往往较低于屈服极限，但它对材料在实际使用中的寿命和可靠性具有重要影响。
材料的疲劳极限是通过疲劳试验来测定的。
疲劳试验通常采用拉伸、弯曲或旋转等加载方式，通过施加不同的应力水平和频率，以确定材料在循环应力下的疲劳性能。
试验结果会得出一个疲劳寿命曲线，其中包括疲劳极限和破裂区域。
除了应力水平，材料的疲劳寿命还受到许多其他因素的影响，例如温度、湿度、试样形状和大小、表面处理等。
这些因素会改变材料的内部结构，进而影响材料的疲劳强度。
为了提高材料的抗疲劳性能，工程师和科学家们进行了大量的研究和改进。
一种常见的方法是改善材料的微观结构，例如通过更均匀的组织和减少缺陷来提高材料的疲劳寿命。
此外，合适的热处理和表面处理也可以显著影响材料的疲劳性能。
工程师们还会考虑加载条件和设计参数，以减少材料的疲劳应力集中。
疲劳失效是一种非常危险的事故形式，尤其在机械和航空等重要工程应用中。
如果材料疲劳失效，不仅会导致设备损坏和生产停止，还会引发重大的安全隐患。
因此，对材料的疲劳极限的了解和评估在工程实践中至关重要。
总结一下，材料的疲劳极限是指材料在连续循环加载中所能承受的最大应力水平。
《材料性能学》课件——第五章 材料的疲劳性能
前言
材料的疲劳问题研究从近150多年开始一直受到人们的关注，原因 之一就是工程中的零件或构件的破坏80%以上是由于疲劳引起。
图5-5 疲劳微裂纹的3种形式
晶界或亚晶 界处开裂
1、疲劳裂纹的萌生 在循环载荷的作用下，会在试件表面形成循环滑
移带。循环滑移带在表面加宽过程中，还会出现挤出 脊和侵入沟，随着挤出脊高度与侵入沟深度的不断增 加。侵入沟就像很尖锐的微观缺口，应力集中严重， 疲劳微裂纹也就易在此处萌生。
图5-6 金属表面“挤出”与“侵入”并形
三、疲劳断口的宏观特征
机件疲劳破坏的疲劳源可以是一个，也可以是 多个，它与机件的应力状态及过载程度有关。如单 向弯曲疲劳仅产生一个源区，双向反复弯曲可出现 两个疲劳源。过载程度愈高，名义应力越大，出现 疲劳源的数目就越多。若断口中同时存在几个疲劳 源，可根据每个疲劳区大小、源区的光亮程度确定 各疲劳源产生的先后，源区越光亮，相连的疲劳区 越大，就越先产生；反之，产生的就晚。
3、复合材料的疲劳破坏机理
疲劳破坏特点： (1)有多种疲劳损伤形式：如界面脱粘，分层、 纤维断裂、空隙增长等。实际上，每种损伤模 型都是由多种微观裂纹(或微观破坏)构成的。 损伤沿着最佳方位起始和扩展，可以一种或多 种形式出现。
3、复合材料的疲劳破坏机理
⑵复合材料不会发生瞬时的疲劳破坏，常常难以确 认破坏与否，故不能沿用金属材料的判断准则。常 以疲劳过程中材料弹性模量下降的百分数(如下降l ％~2％)、共振频率变化(如1~2Hz)作为破坏依据。
材料的疲劳性能
应力范围△σ越大 ，则裂纹扩展越快 ， Np、ac越小。
40
材料旳疲劳裂纹扩展速率与Δσ和a 有关。 将应力范围△σ与a复合定义为应力 强度因子范围△K ：
K Kmax Kmin Ymax a Ymax a Y a
△K：控制裂纹扩展旳复合力学参量
（1）将a-N曲线上各点旳da／dN 值用图 解微分法或递增多项式计算法计算出来; （2）利用应力强度因子幅(ΔKⅠ)公式将 相应各点旳ΔKⅠ值求出， （3）在双对数坐标系上描点连接即得
在变动载荷作用下，随机件尺寸增大使疲劳强度下降旳现象，称为 尺寸效应，可用尺寸效应系数ε来表达
48
三、表面强化及残余应力旳影响
机理：提升机件表面塑变抗力，降低表面旳有效拉应力，即可 克制材料表面疲劳裂纹旳萌生和扩展，有效提升承受弯曲与扭 转循环载荷下材料旳疲劳强度
lgda/dN-lgΔKⅠ曲线。
41
lg(da/dN)-lgΔKⅠ曲线：
I区是疲劳裂纹旳初始扩展阶段:
da/dN = 10-8～10-6 mm/周次；
从ΔKth开始，ΔKⅠ↑， da/dN迅 速提升，但ΔKⅠ范围较小，裂纹扩 展有限。
Ⅱ区是疲劳裂纹扩展旳主要阶段，占据亚稳扩展旳绝大部分，是决 定疲劳裂纹扩展寿命旳主要构成部分，da/dN = 10-5～10-2 mm/周次，
第五章 材料旳疲劳性能
§5-1疲劳破坏旳一般规律 §5-2疲劳破坏旳机理 §5-3疲劳抗力指标 §5-4影响材料及机件疲劳强度旳原因 §5-5热疲劳
1
机械零件总是处于不断运动状态
曲轴
连杆
2
第一节 疲劳破坏旳一般规律
一、疲劳破坏旳变动应力
疲劳：工件在变动载荷和应变长久作用下，因累积 损伤而引起旳断裂现象。
材料疲劳测试
材料疲劳测试材料疲劳测试是指在材料受到交变载荷作用下，通过对其进行疲劳试验，来评价材料在疲劳加载下的耐久性能。
疲劳是指在交变应力作用下，材料在一定的应力幅值下发生断裂的现象。
材料的疲劳性能对于工程结构的安全性和可靠性具有重要的影响，因此疲劳测试是材料力学研究中的重要内容之一。
疲劳测试的目的是为了评价材料在疲劳加载下的性能，预测材料的寿命和耐久性。
在进行疲劳测试时，首先需要确定材料的疲劳极限，即材料在疲劳加载下的最大承载能力。
其次，需要确定材料的疲劳寿命，即材料在一定应力幅值下能够承受的循环次数。
通过疲劳测试可以得到材料的疲劳曲线，从而分析材料在疲劳加载下的性能表现。
疲劳测试的方法主要有拉伸-压缩疲劳测试、弯曲疲劳测试、扭转疲劳测试等。
在进行疲劳测试时，需要根据材料的使用条件和实际工况选择合适的测试方法。
在测试过程中，需要控制载荷的幅值、频率和循环次数，以模拟实际工况下的疲劳加载情况。
通过对材料进行疲劳测试，可以评价材料的疲劳性能，并为工程结构的设计和使用提供参考依据。
疲劳测试的结果可以用于指导材料的选择和设计，提高工程结构的安全性和可靠性。
通过对不同材料进行疲劳测试，可以比较它们在疲劳加载下的性能差异，从而选择合适的材料用于工程结构。
同时，疲劳测试也可以用于评价材料的使用寿命和耐久性，预测材料在实际工况下的性能表现。
总之，材料疲劳测试是评价材料在疲劳加载下性能的重要手段，对于提高工程结构的安全性和可靠性具有重要意义。
通过疲劳测试可以评价材料的疲劳性能，为工程结构的设计和使用提供参考依据。
因此，在材料力学研究和工程实践中，疲劳测试具有重要的意义，需要引起足够的重视和关注。
材料的疲劳性能
滑ห้องสมุดไป่ตู้带开裂
（1）驻留滑移带 在交变载荷作用下，永留或能再现的循环滑移
带，称为驻留滑移带。 通过位错的交滑移，使驻留滑移带加
（2）挤出脊和侵入沟 滑移带在表面加宽过程中，还会向前或向后移
动，形成挤出峰和挤入槽。 （3）循环过程中，峰、槽不断增加，增高（或变
深）。（柯垂耳-赫尔模型）。 孪晶处也易出现挤出峰和挤入槽。
陶瓷材料的疲劳破坏机理 静态疲劳、循环疲劳和动态疲劳 循环疲劳与金属疲劳具有相同含义，同属长期 变动应力作用下，材料的破坏行为 静态疲劳则相当于金属中的延迟断裂，即在一 定载荷作用下，材料耐用应力随时间下降的 现象 动态疲劳是在恒定速率加载条件下研究材料断 裂失效对加载速率的敏感性。
1、疲劳源 裂纹的萌生地；裂纹处在亚稳扩展过程中。 由于应力交变，断面摩擦而光亮。且表面加工硬化。 随应力状态及其大小的不同，可有一个或几个疲劳源。
2、疲劳区（贝纹区） 断面比较光滑，并分布有贝纹线。 循环应力低，材料韧性好，疲劳区大，贝纹线细、明显。 有时在疲劳区的后部，还可看到沿扩展方向的疲劳台阶
应力低（<σs ），所以也叫低应力疲劳。 低周疲劳（ Nf {102-105}周次），由于断裂 应力水平高， ≥σs ，往往伴有塑性变形， 故称为高应力疲劳（或应变疲劳） 破坏原因 机械疲劳、腐蚀疲劳、热疲劳。
疲劳宏观断口的特征
断口拥有三个形貌不同的 区域：疲劳源、疲劳区、瞬断 区。
随材质、应力状态的不同， 三个区的大小和位置不同。 （表5-1）
疲劳造成的事故
1998年6月3日，德国一列高速列车在行驶中突然 出轨，造成100多人遇难身亡的严重后果。事后经过 调查，人们发现，造成事故的原因竟然是因为一节车 厢的车轮内部疲劳断裂而引起。从而导致了这场近 50年来德国最惨重铁路事故的发生。 2001年11月7日，四川宜宾南门大桥一断为三，造 成两死两伤。专家分析，断桥是多种因素共同作用的 结果：落后的工艺无法杜绝吊索生锈，而过度的金属 疲劳加速了大桥夭折。
材料疲劳试验
材料疲劳试验材料疲劳试验是一种用于评估材料在受到交变应力作用下的耐久性能的实验方法。
在工程实践中，材料的疲劳性能对于零部件的设计和使用寿命具有重要意义。
本文将介绍材料疲劳试验的基本原理、常用方法和应用领域。
1. 基本原理。
材料在受到交变应力作用下会发生疲劳损伤，其疲劳寿命是材料的一个重要指标。
材料的疲劳寿命受到多种因素的影响，如应力幅值、应力比、试验温度等。
疲劳试验的基本原理是通过施加交变载荷，观察材料在不同应力水平下的疲劳寿命，从而评估其耐久性能。
2. 常用方法。
疲劳试验常用的方法包括拉伸-压缩疲劳试验、弯曲疲劳试验和旋转疲劳试验等。
拉伸-压缩疲劳试验是最常见的一种方法，通过交变拉伸和压缩载荷作用于试样上，观察其疲劳寿命。
弯曲疲劳试验适用于弯曲受力零部件的疲劳性能评价，而旋转疲劳试验则适用于轴类零部件的疲劳性能评价。
3. 应用领域。
材料疲劳试验在航空航天、汽车制造、机械制造等领域具有广泛的应用。
在航空航天领域，材料的疲劳性能直接关系到飞机的安全性，因此对于航空材料的疲劳试验尤为重要。
在汽车制造领域，发动机零部件、悬挂系统等零部件的疲劳性能也是关乎汽车安全和可靠性的重要指标。
在机械制造领域，各种机械零部件的疲劳性能评价对于设备的可靠性和使用寿命具有重要意义。
综上所述，材料疲劳试验是评估材料耐久性能的重要手段，通过对材料在交变应力下的疲劳行为进行研究，可以为工程实践提供重要的参考依据。
随着材料科学和试验技术的不断发展，疲劳试验方法也在不断创新和完善，为材料的疲劳性能评价提供了更加可靠和精准的手段。
因此，加强对材料疲劳试验的研究和应用具有重要的理论和实践意义。
材料的力学性能 材料的疲劳
5.2 疲劳断裂过程及其机理
5.2.3 疲劳裂纹扩展机制与断口微观特征
贝纹线与辉纹的差别
在疲劳断口上肉眼看到的贝纹线和在电子显微镜下看到的辉纹不是 一回事，相邻贝纹线之间可能有成千上万条辉纹。
贝纹线－ 宏观特征，是交变应力振幅变化或载荷大小改变等原因， 在宏观断口上遗留的裂纹前沿痕迹。有时在宏观断口上看不到贝纹线， 但在显微镜下却看到了疲劳辉纹。
5.1 疲劳现象
5.1.1 变动载荷
周期变动载荷又称为循环应力。它可以看成是由恒定的平均应力σm和变动的应力 半幅σa叠加而成，即在应力变化过程中，应力σ与时间t存在如下关系： σ= σm+σaf(t) 最大应力σmax—— 循环应力中数值最大的应力； 最小应力σmin—— 循环应力中数值最小的应力； 平均应力σm —— 循环应力中的应力不变部分：σm =（σmax +σmin）/2 应力半幅σa —— 循环应力中的应力变动部分的幅值:σa =（σmax－σmin）/2 应力循环对称系数（应力比）r—— 应力循环的部对称程度: r = σmin /σmax
5.2 疲劳断裂过程及其机理
5.2.3 疲劳裂纹扩展机制与断口微观特征
脆性疲劳辉纹的形成:
（a）应力为零，裂纹闭合状态； （b）受拉应力，裂纹前端解理裂 纹向前扩展； （c）很小的范围内产生局部塑性 变形； （d） 裂纹张开，发生钝化； （e）受压应力，裂纹闭合，裂纹 扩展一个条带的距离。
5.2 疲劳断裂过程及其机理
疲劳辉纹－微观特征，是用来判断是否由疲劳所引起的断裂的主要 依据之一。但是没有辉纹不能说就是不是疲劳断裂，因为有些金属在某 些条件下疲劳断裂时并不形成疲劳辉纹。
疲劳辉纹总是沿着局部裂纹扩展方向往外凸。但用这种特征来表示 宏观的扩展方向并不可靠，因为在一个断口上的疲劳辉纹可以指出裂纹 是在几个不同方向上扩展的。疲劳辉纹是相互平行的，且是等距的，没 有分枝与交叉，依次可以与其它辉纹花样区别开来。辉纹间距表示裂纹 扩展速率，间距愈宽，则裂纹扩展速率愈大。
材料的疲劳性能与损伤机理
材料的疲劳性能与损伤机理材料的疲劳性能是指材料在连续循环应力作用下出现疲劳破坏的能力。
在实际应用中，大部分材料都需要承受循环载荷，例如机械零件、构筑物、桥梁等。
因此，疲劳性能是材料工程的一个重要研究领域。
材料的疲劳性能与损伤机理密切相关。
疲劳破坏的本质是材料内部微观组织的损伤和破坏。
材料在受到循环应力时，会形成微观的损伤，例如裂纹、位错等。
这些损伤会随着循环次数的增加而逐渐扩展，最终导致材料的疲劳破坏。
材料的疲劳性能受到多种因素的影响，其中最重要的是应力水平、循环次数和材料特性。
应力水平是疲劳破坏的直接原因，循环次数是影响疲劳寿命的关键因素，而材料特性则决定了材料的抗疲劳能力。
材料的抗疲劳能力受到很多因素的影响，例如晶粒大小、晶界、位错密度、夹杂物、气孔等。
这些因素会影响材料的强度、韧性和变形能力，从而影响材料的疲劳寿命。
在材料的疲劳破坏中，裂纹是最常见的损伤形式。
裂纹的产生和扩展是疲劳破坏的核心机理。
裂纹的产生通常发生在材料表面或缺陷处，例如夹杂物、气孔等。
由于循环应力的作用，这些表面或缺陷处的应力会超过材料的极限强度，从而导致裂纹的产生。
裂纹的扩展通常是沿着材料的弱面或位错发展的。
裂纹越长，应力集中作用越明显，扩展速度也就越快。
当裂纹达到一定长度时，材料就会发生疲劳破坏。
材料的疲劳性能的研究可以借助材料科学的诸多方法，如力学测试、金相分析、电子显微镜等。
这些方法可以用来研究材料内部的微观结构和损伤机理。
例如，金相分析可以用来观察材料的微观组织、晶粒大小、晶界和夹杂物等，从而推断材料的抗疲劳能力。
电子显微镜可以用来观察裂纹的形态、跟踪裂纹的扩展速度等，从而研究裂纹的产生和扩展机制。
这些方法的应用可以使疲劳性能的研究更加深入。
总之，材料的疲劳性能是材料工程的重要研究领域。
研究材料的疲劳性能和损伤机理，可以为材料的设计、使用和维护提供重要的科学依据。
材料的疲劳名词解释
材料的疲劳名词解释材料的疲劳是一个在材料科学和工程中广泛研究的现象。
它指的是当材料在受到持续或重复的载荷作用下，会逐渐失去其强度和耐久性，导致结构或部件的破坏。
疲劳强度和寿命是评估材料耐久性的关键参数，对于许多工程应用来说至关重要。
1. 疲劳裂纹疲劳破坏的关键特征是疲劳裂纹，它是材料中由于应力作用下的微裂纹扩展所致的一种裂纹。
疲劳裂纹通常在外部无法察觉到的微小缺陷处形成并逐渐扩展，最终导致材料破坏。
疲劳裂纹的形成和扩展是疲劳破坏的主要机制之一。
2. 疲劳寿命疲劳寿命是指材料在特定应力水平下能够承受多少个载荷循环，直到发生破坏的次数。
疲劳寿命取决于材料的性质、应力水平、载荷类型以及环境条件等因素。
通过研究疲劳寿命，可以评估材料的耐久性，并设计出更耐久的材料或结构。
3. 应力幅应力幅是指材料在疲劳循环中的应力变化范围。
应力幅越大，材料的疲劳寿命通常越短。
应力幅的大小对于设计和使用材料时至关重要，过大的应力幅会导致材料失效的风险增加。
4. 疲劳强度疲劳强度是指材料在特定应力幅条件下能够承受的循环载荷次数，直到产生疲劳破坏。
疲劳强度是一个重要的材料特性，可以通过实验测试和理论分析来确定。
5. 疲劳寿命预测疲劳寿命预测是指通过实验测试、数值模拟和统计方法等手段，预测材料在特定应力水平下的疲劳寿命。
疲劳寿命预测的准确性对于工程设计和结构安全至关重要，可以帮助延长材料和结构的使用寿命。
6. 疲劳强化疲劳强化是指通过特殊的处理方法，在不改变材料物理性质的前提下提高材料的疲劳寿命和疲劳强度。
常见的疲劳强化方法包括热处理、表面处理和应力处理等，通过这些方法可以改善材料的耐久性。
7. 循环载荷循环载荷是指材料在疲劳试验中受到的重复加载和卸载作用，以模拟实际工况下的循环荷载。
循环载荷的研究可以帮助了解材料在实际使用过程中的行为，提高结构的设计安全性。
总结：材料的疲劳是一个重要的材料学和工程学领域的研究课题。
通过研究疲劳裂纹、疲劳寿命、应力幅、疲劳强度、疲劳寿命预测、疲劳强化和循环载荷等相关参数和现象，可以深入理解材料疲劳行为，并为设计和改进工程结构提供更可靠、更耐久的材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
15
第二节 疲劳破坏的机理
材料的疲劳失效过程大致可以分为三个主要阶段：
疲劳裂纹形成，疲劳裂纹扩展，和断裂。
一、金属材料疲劳破坏机理
1、 疲劳裂纹的萌生
金属材料的疲劳过程也是裂纹萌生和扩展的过程．因 变动应力的循环作用，裂纹萌生往往在材料薄弱区或高应 力区，通过不均匀滑移、微裂纹形成及长大而完成．目前 尚无统一的尺度标准确定裂纹萌生期，低应力时，疲劳的 萌生期可占整个寿命的大半以上．
的应力低于屈服强度，也会因为损伤的积累而 引发断裂的现象叫做疲劳。 疲劳过程是指材料在小于屈服强度的变动 载荷作用下，经过长期运转而逐渐发生损伤累 积和开裂，当裂纹扩展达到一定程度后发生突 然断裂的过程。 2. 疲劳曲线 （1）疲劳寿命的概念和两种定义 疲劳寿命:机件疲劳失效前的工作时间
驻留滑移带一般只在表面形成，深度较浅．随着加载 循环次数的增加，循环滑移带会不断地加宽．
驻留滑移带在表面加宽过程中，还会出现挤出脊
和侵人沟，于是就在这些地方引起应力集中，经过一
定循环后会引发微裂纹．
18
一、金属材料疲劳破坏机理
2．疲劳裂纹的扩展 疲劳裂纹萌生后便开始扩展，其扩展一般分
19
一、金属材料疲劳破坏机理
20
二、非金属材料疲劳破坏机理
由于陶瓷、高分子、复合材料等结构材料的应用远 不如金属材料来得广泛和长远，所以对其疲劳破坏过 程的研究还很局限及浮浅，以下仅作一般概述．
1．陶瓷材料的疲劳破坏机理 常温下陶瓷材料的疲劳与金属有所不同，其含义更
广，分为： 静态疲劳、循环疲劳和动态疲劳． 循环疲劳：与金属疲劳具有相同含义，同属长期变动
对于疲劳寿命的预测就显得十分重要和必要
(订寿)．
9
二、疲劳破坏的概念和特点
（３）疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织）十分敏感， 即对缺陷具有高度的选择性．
因为缺口或裂纹会引起应力集中，加大对材料的
损伤作用；组织缺陷（夹杂、疏松、白点、脱碳等），
将降低材料的局部强度，二者综合更加速疲劳破坏的
起始与发展．
伤及晶体精细结构发生变化； ③产生显微孔洞，微孔洞聚合成微裂纹，并
扩展成宏观裂纹；
26
二、非金属材料疲劳破坏机理
（4）、热疲劳： 由于聚合物为粘弹性材料，具有 较大面积的应力滞后环，所以在应力循环过程中部 分机械能会转化为热能，使导热性差的试样本身温 度急剧上升，甚至高于熔点温度或玻璃化转变温度， 从而发生热疲劳．因此与金属材料不同，热疲劳常 是聚合物疲劳失效的主要原因．
11
三、疲劳断口的宏观特征
三、疲劳断口的宏观特征
12
三、疲劳断口的宏观特征
疲劳源 是疲劳裂纹萌生的策源地，多出现在机件表面，
常和缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷相连．但若材料 内部存在严重冶金缺陷（夹杂、缩孔、偏析、白点 等），也会因局部材料强度降低而在机件内部引发出 疲劳源．疲劳源可以是一个也可以是多个，其多少与 工程应力状态及过载程度有关。 疲劳裂纹扩展区：
8
二、疲劳破坏的概念和特点
3．疲劳破坏的特点
疲劳破坏与静载或一次性冲击加载破坏比较具 有以下特点：
（1）该破坏是一种潜藏的突发性破坏
在静载下显示韧性或脆性破坏的材料，在疲劳 破坏前均不会发生明显的塑性变形，呈脆性断裂， 易引起安全事故和造成经济损失．
Байду номын сангаас2） 疲劳破坏属低应力循环延时断裂
展． 需要指明的是：高分子聚合物的疲劳过程
并不总有疲劳辉纹和斑纹出现．它们的形成与 高分子聚合物的相对分子质量、相对分子质量 分布及加载条件有关．
28
二、非金属材料疲劳破坏机理
3．复合材料的疲劳 破坏机理 与金属材料比 较，复合材料具有 良好的疲劳性能， 如图5－13．
在循环载荷的作用下，即使循环应力未超过材料 屈服强度，也会在试件表面形成循环滑移带，它与静 拉伸形成的均匀滑移带不同．循环滑移带集中于某些 局部区域（高应力或薄弱区），用电解抛光法也很难 将其去除，即使去除了，再重新循环加载后，还会在 原处再现．故称这种永留或再现的循环滑移带为驻留 滑移带（持久滑移带 Persist Slip Band）．
大量研究表明：疲劳微裂纹由不均匀滑移和显微开裂引 起． 且通常形成于试件或零件的表面。
16
一、金属材料疲劳破坏机理
主要方式有： （1）表面滑移带开裂； （2）第二相、夹杂物与基体界面或夹杂物本身开裂； （3）晶界或亚晶界处开裂．如图5－5所示．
17
一、金属材料疲劳破坏机理
驻留滑移带：
应力作用下，材料的破坏行为； 静态疲劳: 相当于金属中的延迟断裂，即在一定载荷
作用下，材料耐用应力随时间下降的现象； 动态疲劳:是在恒定速率加载条件下研究材料断裂失效
对加载速率的敏感性．
21
二、非金属材料疲劳破坏机理
陶瓷材料疲劳破坏还有特征： （1）、常温时，在应力作用下不发生或很难发生塑性
7
二、疲劳破坏的概念和特点
两种定义: A.按循环次数 B.到破坏所需
的时间
（2）疲劳曲线（S-N曲线）
A.底循环疲劳区：高应力,明显塑变,应力 超出弹性极限,循环次数低于105
B.高循环疲劳区：低应力,无明显塑变,应力 未超出弹性极限, 循环次数高于105
C.无限寿命区（安全区）:应力低于材料的 疲劳强度.
热疲劳的益处：疲劳循环产生的热量，有时也可用 来修补高分子的微结构损伤．如聚乙烯晶片中镶嵌 晶块在疲劳初期会变小，随后的疲劳可使其得到修 复及稳定．
27
二、非金属材料疲劳破坏机理
聚合物疲劳断口上可有两种特征的条纹： 疲劳辉纹：对应的是每周期变动应力作用时裂
纹扩展值； 疲劳斑纹：对应着不连续的、跳跃式的裂纹扩
σ m >0 ,－1＜r＜0
5
一、交变载荷及其描述
C脉动循环: σ m = σ a >0 ,r＝0; σ m = σ a <0 ,r＝-∞
D波动循环: σ m > σ a ,0＜r＜1 E随机变动应力: 应力大小、方向都作无规则
的变化
6
二、疲劳破坏的概念和特点
1．疲劳概念 材料在循环载荷的长期作用下，即使受到
为两个阶段，如图5－8所示． 第1阶段是沿着最大切应力方向向内扩展．其
中多数微裂纹并不继续扩展，成为不扩展裂纹， 只有个别微裂纹可延伸几十μ m（即2—5个晶粒） 长．并且随着名义应力范围的生高而减小。随即 疲劳裂纹便入第2阶段，沿垂直拉应力方向向前扩 展形成主裂纹，直至最后形成剪切唇为止．此过 程在显微镜下可以显示出疲劳带
（４）可按不同方法对疲劳形式分类
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；
按应力高低和断裂寿命分，有高周疲劳（N＞105）
和低周疲劳（N=102～105）
10
三、疲劳断口的宏观特征
疲劳断口保留了整个断裂过程的所有痕迹， 记载着很多断裂信息，具有明显的形貌特征，而 这些特征又受材料性质、应力状态、应力大小及 环境因素的影响，因此对疲劳断口的分析是研究 疲劳过程、分析疲劳失效原因的一种重要方法． 如图5－4所示，典型疲劳断口具有3个特征 区——疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区．
14
三、疲劳断口的宏观特征
瞬断区 是裂纹失稳扩展形成的区域．在疲劳亚临
界扩展阶段，随应力循环增加，裂纹不断增长， 当增加到临界尺寸时，裂纹尖端的应力场强度 因速子扩K展I达，到导材致料机断件裂瞬韧时性断K裂Ic．时该，区裂的纹断就口失稳比快疲 劳区粗糙，宏观特征如同静载，随材料性质而 变．脆性材料断口呈结晶状；韧性材料断口， 在心部平面应变区呈放射状或人字纹状，边缘 平面应力区则有剪切唇区存在．
24
二、非金属材料疲劳破坏机理
（2）中应力循环时：也会引发银纹，并转变为 裂纹，裂纹扩展速度比高应力区低； （3）低应力循环时：因难以引发银纹，由材料 微损伤累积及微观结构变化产生微孔洞及微裂 纹，并导致宏观破坏．
25
二、非金属材料疲劳破坏机理
对于因应力低或本身不易产生银纹的结晶 态聚合物，其疲劳过程可出现以下现象： ①整个过程，疲劳应变软化而不出现硬化； ②分子链间剪切滑移，分子链断裂，结晶损
29
二、非金属材料疲劳破坏机理
疲劳破坏有以下特点． （1） 有多种疲劳损伤形式
如界面脱粘、分层、纤维断裂、空隙增长 等．实际上，每种损伤模型都是由多种微观裂 纹（或微观破坏）构成的；由于增强纤维的牵 制，裂纹扩展可减缓或停止，以及疲劳损伤缓 和了切口（裂纹和缺陷）附近应力集中，而使 复合材料疲劳较金属材料有较大安全寿命．
22
二、非金属材料疲劳破坏机理
（4）、裂纹扩展速率还明显依赖于环境、材 料成分、组织结构等，其程度远比金属材料高， 扩展的寿命过程远比金属材料要短，并呈龟裂 状；
（5）、在陶瓷材料断口上不易观测到疲劳贝 纹和疲劳条带，循环疲劳断口与快速断裂断口 形貌之间差异十分微小，均呈现脆性断口特 征．
变形，裂纹尖端根本不存在循环应力的疲劳效应，因 此金属材料的损伤累积及疲劳机理对陶瓷材料并不适 用．但是：疲劳破坏也同样经历了裂纹萌生、疲劳裂 纹扩展、瞬时断裂的过程； （2）、疲劳裂纹萌生对表面材料的缺陷或裂缝大小十 分敏感； （3）、陶瓷材料疲劳裂纹对裂尖的应力强度因子不敏 感，而是强 烈依赖裂纹尖端的最大应力强度因子；
30
二、非金属材料疲劳破坏机理
（2）复合材料不会发生瞬时的疲劳破坏，常 常难以确认破坏与否，故不能沿用金属材料的 判断准则．常以疲劳过程中材料弹性模量下降 的百分数（如下降1％～2％）、共振频率变化 （如 1～2 Hz）作为破坏依据；