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
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● 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。
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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
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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
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第一节疲劳破坏的一般规律
§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。
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。
§3-1 材料的疲劳特性 §3-2 机械零件的疲劳强度计算
§3-2 机械零件的疲劳强度计算
OM与AG的交点M'的应力值即为计算时的所用的极限应力。
s ae 。 联解OM及AG两直线的方程式，可求出点M‘的坐标值 s me σa 列出OM与AG的直线方程， A M' G σ ' ae 解方程组即可。 N'
s s me s 1 K s s ae s a s ae s m s me
σmax
σmin
σ
T σa σm
sm
s max s min
2
sa
s max s min
2 s min r
r ─应力比（循环特性）
s max
o
t
描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有两个参数是独立的。
σ o
σ
σ
最不利
r = -1 对称循环应力 smax＝σ-1
r =+1
t o
r=0 脉动循环应力 smax＝σ0
s max s min
2
A
M'
M
G
N' C σm
σa
O
N
sa c' －－是一条过原点和M点 sm 的直线。
σm
σ'me
掌握图解法，尺子量。公式不必记忆
☻工作点M：位于AOG区域，零件疲劳损坏，疲劳强度条件是： s 'max s 'ae s 'me s 1 Sca S s max sa sm Ks s a s s m ☻工作点N：位于GOC区域，零件屈服失效，静强度条件为： s ' s 'me sS Sca ae S sa sm sa sm
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。
材料的疲劳性能
材料的疲劳性能一、疲劳破坏的变动应力材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。
变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。
变动载荷在单位面积上的平均值称为变动应力，分为规则周期变动应力（或称循环应力）和无规则随机变动应力两种。
1、表征应力循环特征的参量有：①最大循环应力：σmax；②最小循环应力：σmin；③平均应力：σm=（σmax+σmin）/2；④应力幅σa或应力范围Δσ：Δσ=σmax-σmin，σa=Δσ/2=（σmax- σmin）/2；⑤应力比（或称循环应力特征系数）：r=σmin/σmax。
2、按平均应力和应力幅的相对大小，循环应力分为：①对称循环：σm=（σmax+σmin）/2=0，r=-1，大多数旋转轴类零件承受此类应力；②不对称循环：σm≠0，-1<r<1。
发动机连杆或结构中某些支撑杆、螺栓承受此类应力，σa>σm>0，-1<r<0；③脉动循环：σm=σa>0，r=0，齿轮的齿根及某些压力容器承受此类应力。
σm=σa<0，r=∞，轴承承受脉动循环压应力；④波动循环：σm>σa，0<r<1，发动机气缸盖、螺栓承受此种应力；⑤随机变动应力：循环应力呈随机变化，无规律性，如运行时因道路或者云层的变化，汽车、拖拉机及飞机等的零件，工作应力随时间随机变化。
二、疲劳破坏的概念和特点1、疲劳破坏概念在变动应力作用下，材料内部薄弱区域的组织逐渐发生变化和损伤累积、开裂，当裂纹扩展达到一定程度后发生突然断裂的过程，是一个从局部区域开始的损伤积累，最终引起整体破坏的过程。
疲劳破坏是循环应力引起的延时断裂，其断裂应力水平往往低于材料抗拉强度，甚至低于其屈服强度。
机件疲劳失效前的工作时间称为疲劳寿命，疲劳断裂寿命随循环应力不同而改变。
应力高，寿命短；应力低，寿命长。
当应力低于材料的疲劳强度时，寿命可无限长。
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。
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。
材料疲劳与耐久性
材料疲劳与耐久性材料疲劳是指材料在受到交替应力作用下产生的裂纹、变形和破坏现象。
疲劳破坏是材料在连续或交替应力作用下，经历了多次加载周期后，在应力远低于其静态强度时，由于应力集中造成的局部过载而导致的材料破坏现象。
而耐久性是材料在使用过程中能够持续保持其性能和功能的能力。
材料的疲劳性能与其耐久性息息相关，下文将从原理、影响因素、检测方法和提升措施等角度进行探讨。
原理材料在受到交替应力加载时，会引起晶体内部的位错滑移、位错聚集、裂纹扩展等过程，最终导致材料疲劳破坏。
疲劳破坏具有随机性和周期性，主要表现为疲劳寿命、疲劳极限等。
疲劳寿命是指材料在一定应力幅下经受循环加载所能承受的循环次数，一般用S-N曲线表示。
S-N曲线通过实验数据绘制而成，可以直观地显示材料在不同应力幅下的疲劳性能。
疲劳极限是指在经过一定次数的循环载荷后，材料受到的最大应力值，超过该应力值后材料将会迅速破坏。
影响因素材料的疲劳性能和耐久性受到多种因素的影响，主要包括材料本身的性能、工作条件、表面状态和制造工艺等。
材料的组织结构、晶格缺陷、杂质含量等直接影响了其抗疲劳性能。
工作条件包括应力水平、加载频率、温度及环境介质等，这些因素会影响疲劳破坏的形式和速度。
材料表面状态如粗糙度、氧化层等对疲劳性能也有一定影响。
而制造工艺如残余应力、表面处理等也会影响材料的疲劳性能和耐久性。
检测方法为了评估材料的疲劳性能和耐久性，常常需要进行疲劳试验和寿命预测。
疲劳试验是通过施加交替载荷，并记录应力应变曲线来评估材料的疲劳性能。
通过搭建疲劳试验系统，可以获得材料的S-N曲线和疲劳寿命。
寿命预测是通过建立疲劳损伤演化模型，结合实验数据和数值模拟得出材料的寿命预测结果。
此外，还可以借助非破坏性检测方法如超声波检测、磁粉探伤等对材料进行质量评估。
提升措施为了提升材料的疲劳性能和耐久性，可以采取一系列措施。
首先是优化材料的组织结构和制造工艺，去除杂质、提高晶粒度、减少残余应力等措施可以提高材料的抗疲劳性能。
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。
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一.本章的教学目的与要求本章主要介绍材料的疲劳性能，要求学生掌握疲劳破坏的定义和特点，疲劳断口的宏观特征，金属以及非金属材料疲劳破坏的机理，各种疲劳抗力指标，例如疲劳强度，过载持久值，疲劳缺口敏感度，疲劳裂纹扩展速率以及裂纹扩展门槛值，影响材料疲劳强度的因素和热疲劳损伤的特征及其影响因素，目的是为疲劳强度设计和选用材料建立基本思路。
二．教学重点与难点1. 疲劳破坏的一般规律（重点）2．金属材料疲劳破坏机理（难点）3. 疲劳抗力指标（重点）4.影响材料及机件疲劳强度的因素（重点）5热疲劳（难点）三．主要外语词汇疲劳强度：fatigue strength 断口：fracture 过载持久值：overload of lasting value 疲劳缺口敏感度：fatigue notch sensitivity 疲劳裂纹扩展速率：fatigue crack growth rate 裂纹扩展门槛值：threshold of crack propagation 热疲劳：thermal fatigue四. 参考文献1.张帆，周伟敏.材料性能学.上海：上海交通大学出版社，20092.束德林.金属力学性能.北京：机械工业出版社，19953.石德珂，金志浩等.材料力学性能.西安：西安交通大学出版社，19964.郑修麟.材料的力学性能.西安：西北工业大学出版社，19945.姜伟之，赵时熙等.工程材料力学性能.北京：北京航空航天大学出版社，19916.朱有利等.某型车辆扭力轴疲劳断裂失效分析[J]. 装甲兵工程学院学报，2010,24（5）：78-81五．授课内容第一节疲劳破坏的一般规律1、疲劳的定义材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。
2、变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。
变动应力：变动载荷在单位面积上的平均值分为：规则周期变动应力和无规则随机变动应力3、循环载荷（应力）的表征①最大循环应力：σmax②最小循环应力：σmin③平均应力：σm=（σmax +σmin）/2④应力幅σa或应力范围Δσ：Δσ=σmax-σminσa=Δσ/2=（σmax-σmin）/2⑤应力比（或称循环应力特征系数）：r= σmin/σmax5、循环应力分类按平均应力、应力幅、应力比的不同，循环应力分为①对称循环σm=（σmax+ σmin）/2=0 r=-1属于此类的有：大多数旋转轴类零件。
②不对称循环σm≠0如：发动机连杆、螺栓（a）σa> σm>0，-1<r<0（b）σa> 0，σm<0，r<-1③脉动循环σm=σa>0，r=0（σmin=0）如：齿轮的齿根、压力容器。
σm=σa<0，r=∞（σmax=0）如：轴承（压应力）④波动循环σm> σa0<r<1 σmin>0 如：发动机气缸盖、螺栓。
⑤随机变动应力应力大小、方向随机变化，无规律性。
如：汽车、飞机零件、轮船。
二、疲劳破坏的特点在变动载荷作用下，材料薄弱区域，逐渐发生损伤，损伤累积到一定程度→产生裂纹，裂纹不断扩展→失稳断裂。
特点：从局部区域开始的损伤，不断累积，最终引起整体破坏。
1、潜藏的突发性破坏，脆性断裂（即使是塑性材料）。
2、属低应力循环延时断裂（滞后断裂）。
3、对缺陷十分敏感（可加速疲劳进程）。
三、疲劳破坏的分类1、按应力状态：弯曲疲劳扭转疲劳拉压疲劳接触疲劳复合疲劳2、按应力大小和断裂寿命N>105，б<бs 高周疲劳→低应力疲劳N=102～105，б≥бs 低周疲劳→高应力疲劳四、疲劳破坏的表征—疲劳寿命疲劳寿命：材料疲劳失效前的工作时间，即循环次数N 。
疲劳曲线: 应力б↑，N↓五、疲劳断口的宏观特征典型疲劳断口具有3个特征区：疲劳源 疲劳裂纹扩展区 瞬断区1、疲劳源疲劳裂纹萌生区，多出现在零件表面，与 加工刀痕、缺口、裂纹、蚀坑等相连。
特征：光亮，因为疲劳源区裂纹表面受反复挤压、摩擦次数多。
疲劳源可以是一个，也可以有多个。
如：单向弯曲，只有一个疲劳源；双向弯曲，可出现两个疲劳源。
2、疲劳裂纹扩展区（亚临界扩展区）特征：断口较光滑并分布有贝纹线或裂纹扩展台阶。
贝纹线是疲劳区最典型的特征，是一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向，近疲劳源区贝纹线较细密（裂纹扩展较慢），远疲劳源区贝纹线较稀疏、粗糙（裂纹扩展较快）。
N贝纹线（海滩花样）贝纹线区的大小取决于过载程度及材料的韧性，高名义应力或材料韧性较差时，贝纹线区不明显；反之，低名义应力或高韧性材料，贝纹线粗且明显，范围大。
名义载荷根据额定功率用力学公式计算出作用在零件上的载荷。
即机器平稳工作条件下作用于零件上的载荷。
计算载荷=载荷系数*名义载荷3、瞬断区裂纹失稳扩展形成的区域断口特征：断口粗糙，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；表面平面应力区则有剪切唇区存在。
瞬断区一般在疲劳源对侧瞬断区大小与名义应力、材料性质有关高名义应力或脆性材料，瞬断区大；反之，瞬断区小。
第二节疲劳破坏的机理一、金属材料疲劳破坏的机理1、疲劳裂纹的萌生（形核）第Ⅰ阶段在循环应力作用下，裂纹萌生常在材料薄弱区或高应力区。
通过不均匀滑移或显微开裂（如第二相、夹杂物、晶界或亚晶界）等方式完成。
通常将长0.05-0.10mm的裂纹定为疲劳裂纹核，对应的循环周期N，为微裂纹萌生期。
驻留滑移带：在循环载荷作用下，即使循环载荷未超过材料屈服强度，也会在材料表面形成循环滑移带—不均匀滑移，其与静拉伸形成的均匀滑移不同，循环滑移带集中于某些局部区域，用电解抛光法也难以去除，即使去除了，再重新循环加载，还会在原处再现。
不均匀滑移驻留滑移带在表面加宽过程中，会形成挤出脊和侵入沟，从而引起应力集中，形成疲劳微裂纹→形核（萌生）。
挤出和侵入模型表面易产生疲劳裂纹的原因（1）在许多载荷方式下，如扭转疲劳，弯曲和旋转弯曲疲劳等，表面应力最大。
（2）实际构件表面多存在类裂纹缺陷，如缺口，台阶，键槽，加工划痕等，这些部位极易由应力集中而成为疲劳裂纹萌生地。
（3）相比于晶粒内部，自由表面晶粒受约束较小，更易发生循环塑性变形。
（4）自由表面与大气直接接触，因此，如果环境是破坏过程中的一个因素，则表面晶粒受影响较大。
2、疲劳裂纹的扩展→ 第Ⅱ阶段疲劳裂纹形核后，在室温及无腐蚀条件下第Ⅰ阶段属于微裂纹扩展第Ⅱ阶段呈穿晶扩展，扩展速率da/dN 随N的增加而增大。
在多数韧性材料的第Ⅱ阶段，断口用电子显微镜可看到韧性条带而脆性材料中可看到脆性条带。
疲劳条带（辉纹）呈略弯曲并相互平行的沟槽状花样，与裂纹扩展方向垂直。
与贝纹线不同,疲劳条带是疲劳断口的微观特征。
疲劳条带形成的原因：裂纹尖端的塑性张开，钝化和闭合钝化，使裂纹向前延续扩展疲劳裂纹的形成与扩展模型。
韧性疲劳条带与脆性疲劳条带形貌疲劳条带的形成模型(Laird-Smith模型）：疲劳条带的形成模型—再生核模型（F-R）韧性条带与脆性条带的区别：二、非金属材料疲劳破坏机理1、陶瓷材料的疲劳破坏机理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。
动态疲劳在恒定加载条件下，研究材料断裂失效对加载速率的敏感性。
循环疲劳在长期变动应力作用下，材料的破坏行为。
陶瓷材料断口呈现脆性断口的特征。
2、高分子聚合物的疲劳破坏机理⑴非晶态聚合物a、高循环应力时，应力很快达到或超过材料银纹的引发应力，产生银纹，随后转变成裂纹，扩展后导致材料疲劳破坏。
b、中循环应力也会引发银纹，形成裂纹，但裂纹扩展速率较低（机理相同）。
c、低循环应力，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及微裂纹，最终裂纹扩展导致宏观破坏。
⑵结晶态高聚合物或低应力循环的非晶态高聚合物，疲劳过程有以下现象：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，结晶损伤，晶体结构变化。
③产生显微孔洞，微孔洞合并成微裂纹，并扩展成宏观裂纹。
④断口呈裂纹扩展形成的肋状形态，断口呈丛生簇状结构（拉拔）。
⑶高聚物的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，外力所做的功有相当一部分转化为热能；而聚合物导热性能差，因此温度急剧升高，甚至高于熔点或玻璃化转变温度，从而产生热疲劳。
热疲劳常是聚合物疲劳失效的主要原因。
因此疲劳循环产生的热量，使聚合物升温，可以修补高分子、的微结构损伤，使机械疲劳裂纹形核困难。
⑷聚合物疲劳断口可观察到两种特征的条纹A、疲劳辉纹每周期的裂纹扩展10μm（间距）。
聚合物相对分子量较高时，在所有应力强度因子条件下，皆可形成疲劳辉纹。
B、疲劳斑纹不连续、跳跃式的裂纹扩展，50μm间距而相对分子量较低时，在较低应力强度因子时，易形成疲劳斑纹。
3、复合材料的疲劳破坏机理⑴复合材料疲劳破坏的特点a、多种疲劳损伤形式：界面脱粘、分层、纤维断裂、空隙增长等。
b、不发生瞬断，其疲劳破坏的标准与金属不同，常以弹性模量下降的百分数1%-2%），共振频率变化（1-2HZ）作为破坏依据。
c、聚合物基复合材料，以热疲劳为主，对加载频率感。
d、较大的应变引起纤维与基体界面开裂形成疲劳源（纤维、基体的变形量不同）压缩应变使复合材料纵向开裂，故对压缩敏感。
e、复合材料的疲劳性能与纤维取向有关纤维是主要承载组分，沿纤维方向具有很好的疲劳强度；而沿纤维垂直方向，疲劳强度较低。
对于复合材料，界面结合非常重要，因为：基体与纤维的E不同，变形量不同，故界面产生很大的剪切应力。
第三节疲劳抗力指标一、疲劳试验方法实验设备：旋转弯曲疲劳试验机实验方法用一组光滑试样，测量σ—N曲线，即疲劳应力—疲劳寿命曲线。
实验标准GB4337—84旋转弯曲疲劳试验机：临界值σ–1材料的疲劳强度σ >σ–1有限循环σ≤σ–1无限循环金属材料的疲劳曲线有两类：碳钢、低合金钢、球铁等有水平线而有色合金、不锈钢、高强度的无水平线取N=106，107或108下的疲劳强度→条件疲劳强度。
二、疲劳强度在指定疲劳寿命下，材料能承受的上限循环应力。
指定的疲劳寿命：无限周次有限周次1、对称循环疲劳强度对称弯曲：σ-1对称扭转：τ-1对称拉压：σ-1p2、不对称循环疲劳强度不对称循环疲劳强度难以用实验方法直接测定。
一般用工程作图法，由疲劳图求出各种不对称循环应力下的疲劳强度。
r=-1~1个状态下的疲劳强度。
由此即可根据已知循环应力比r 求出α值作图，在AHB 上对应点的纵坐标值即为相应的疲劳强度。
注意：上述疲劳图仅适合于脆性材料，对于塑性材料，应该用屈服强度σs 进行修正。
3、不同应力状态下的疲劳强度同种材料在不同应力状态下，相应的疲劳强度也不同，存在如下关系： 钢： σ-1p =0.85 σ-1铸铁： σ-1p =0.65 σ-1钢及轻合金：τ-1=0.55σ-1铸铁： τ-1=0.80σ-1同种材料的疲劳强度： σ–1> σ–1P >τ–1因为弯曲疲劳时，试样表面应力最大，只有表面层才产生疲劳损伤。