第5章疲劳断裂第2节疲劳裂纹萌生

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疲劳裂纹萌生机理

疲劳裂纹萌生机理是材料疲劳性能研究中的重要内容。材料在连续循环荷载下，会出现疲劳损伤，包括裂纹的萌生和扩展。疲劳裂纹萌生是疲劳寿命的起始阶段，对材料的疲劳性能和工程设计有着重要影响。

疲劳裂纹萌生机理主要涉及材料微结构、应力场、裂纹极限尺寸、断口形态等因素。下面将从这些方面逐一阐述。

1. 材料的微结构

材料的微观结构对疲劳裂纹萌生影响较大。材料中包括晶格等多个组成部分，这些组成部分对于疲劳裂纹的萌生和扩展起着一定的作用。这是由于材料中的缺陷和组织结构是疲劳裂纹萌生的重要因素，缺陷包括金属脆性材料中的气孔、夹杂、析出物等，以及铸造、锻造、热处理等工艺引起的缺陷。另外，材料的组织结构也将对材料的疲劳裂纹萌生产生影响。组织结构包括晶格、晶界、非金属夹杂物、晶粒尺寸等。

2. 应力场分析

应力场分析是揭示材料疲劳裂纹萌生机理的主要方法之一。在应力场分析中，通过对载荷情况和应力场的定量分析，研究疲劳裂纹的萌生机制。应力场分析的优点是能

够给出车件中裂纹萌生位置和方向。在断口形态上也能够给予算法定量计算依据，方便后续疲劳状态的有效预测。

3. 裂纹极限尺寸

裂纹极限尺寸是疲劳裂纹萌生的重要参数之一。通常认为裂纹极限尺寸是指能够被载荷识别的缺陷大小。如果裂纹大小小到无法被载荷识别（尤其是高速载荷下）则会变成制造缺陷而不是真正的裂纹。

4. 断口形态

断口形态也为疲劳裂纹萌生提供了重要参考依据，诸如沙漏断口、铁芯断口、穿肠断口等，这些不同的断口形态指向了不同的疲劳裂纹萌生机制。

总之，疲劳裂纹萌生机理十分复杂，不仅涉及材料的微结构、应力场等多个因素，还需要综合考量裂纹极限尺寸和断口形态等多方面因素，才能够真正理解裂纹萌生的机制。只有深入研究裂纹萌生机理，才能够更好地掌握材料的疲劳损伤机制，从而为提高材料的疲劳性能和减少材料的失效风险提供实用的工程技术方案。

材料断口分析(第5-6章)

3
应力腐蚀发生的条件及涉及的学科
4
3、断裂过程裂纹形成：占全部时间的90% 裂纹扩展：占全部时间的10%
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引起表面膜局部破裂的因素：
◆环境因素：可能存在破坏钝化膜的活性离子，如Cl-、 Br-等
◆冶金因素：金属表面的缺陷，如夹杂物、位错露头等 ◆力学因素：在应力作用下产生的突出表面的滑移台阶 ◆机械破损
2、类型:依负载和环境条件的不同，分为五类：高周疲劳：材料在低应力（σ＜σ0.2）的作用下而寿命较高
（Nf ＞ 105）的疲劳低周疲劳：材料在反复变化的大应力或大应变作用下，使材
料的局部应力往往超过σ0.2 ，在断裂过程中产生较大塑性变形，是一种短寿命（Nf ＜ 102 — 105）的疲劳
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12
§2 氢脆断裂
一、引言 1、定义: 金属材料由于受到含氢气氛的作用而引起的低应力脆断 2、类型内部氢脆：材料在熔炼、焊接、高温锻造、轧制和热处理等
过程中吸收了过量的氢气而造成的环境氢脆：在应力和含氢介质的联合作用下引起的一种低应
力脆断。如贮氢压力容器材料发生的断裂两者区别：氢的来源不同，而脆化本质是否相同目前尚未
蠕变断裂：由于蠕变变形而最后导致材料的低应力脆断 2、发生条件
0K—Tm范围内都会产生蠕变，但只有高于0.3Tm时才较显著
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3、蠕变曲线
典型的蠕变曲线

疲劳断裂第二节疲劳裂纹萌生

基体位错结构
PSB结构与性质
驻留滑移带：循环硬化饱和的材料，滑移过程局部化结果。 PSB比基体软，在循环应力应变曲线中，PSB承担全部应变。
什么是PSB? Cu单晶表面PSB
PSB处萌生裂纹
裂纹萌生其它方式晶界开裂模型
沿晶界的疲劳裂纹
第二相界面开裂
所有裂纹形成方式均与滑移有关！！！
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 晶界萌生疲劳裂纹的必要条件
• 晶界位相差大 • 滑移角度 • 晶界角度大
晶内滑移系晶界与表面交线
疲劳裂纹其他萌生方式
4030钢疲劳裂纹
第二相界面开裂
所有裂纹形成方式均与滑移有关！！！
疲劳裂纹扩展
第1阶段扩展机制
塑性钝化模型
位移模型
第1阶段扩展机制
4030钢疲劳裂纹
沿孪晶界形成疲劳裂纹
挤入挤出模型（Cottrell－Hull）
挤入挤出形成的机制
1.交滑移 2.试样形状变化或不同滑移面上应力不同 3.滑移产生点缺陷 4.滑移不对称
结果：在PSB处不同滑移面上产生不同的净滑移量
•腐蚀环境 •高温条件 •晶间应力
疲劳裂纹沿晶界萌生
晶界开裂模型
第6章疲劳断裂
第1节疲劳裂纹的萌生
循环硬化与软化
恒定应变幅下实验循环硬化
恒定应变幅下实验循环软化

材料失效分析(第五章-疲劳)

贝纹线是宏观特征线，因交变应力幅度变化或载荷停歇等造成的辉纹是显微特征线，是一次交变应力循环裂纹尖端塑性钝化形成的
7178铝合金
25
铜合金
4340钢
高温镍基合金
低碳低合金钢
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2、辉纹四要素（特点） ①辉纹相互平行并且垂直于局部裂纹扩展方向 ②辉纹间距随循环应力强度因子振幅而变化 S = C(△K)n ③辉纹个数等于负载循环次数
7
4、疲劳断裂过程
疲劳裂纹的萌生: 表面（次表面、内部）疲劳裂纹的扩展（两个阶段）
8
第一阶段：裂纹起源于材料表面，向内部扩展
范围较小，约2—5个晶粒之内显微形貌不好分辨与拉伸轴约成45°角，裂纹扩展主要是由于τ 的作用
扩展速度很慢，每一应力循环只有埃数量级
第二阶段：断面与拉伸轴垂直，凹凸不平裂纹扩展路径是穿晶的扩展速度快，每一应力循环微米数量级显微特征：疲劳辉纹
影响疲劳断口形貌的因素
1、载荷类型与应力大小
不同弯曲载荷和应力集中条件下棒材疲劳断口形貌示意图
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星形断口及形成过程示意图
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2、材质
3、晶界在晶界附近，裂纹尖端受阻碍，当裂纹由一个晶粒
扩展到另一个晶粒时，其裂纹扩展方向发生变化。
4、夹杂物或第二相阻止裂纹的扩展，当遇到较大的第二相粒子时，辉纹弯曲形成台阶可形成轮胎压痕 5、环境介质疲劳裂纹在一定的环境介质下才产生辉纹，在真空中不

材料性能学 5.疲劳

结果处理：
1
1 m
n i 1
vi i
m－有效试验总次数（包括破坏和通过试验）； n －试验应力水平级数； σi －第 i 级应力水平； vi －第 i 级应力水平的试验次数（i = 1, 2, ……, n）。
3、疲劳极限与静强度之间的关系
实验表明，材料的抗拉强度（σb ）越高，则其疲劳极限（σ-1 ）也越高。对中、低强度钢，σ-1 与σb 大体呈线性关系（一般σ-1 = 0.5σb ）。针对不同的材料有下列经验关系：
各种类型的疲劳断口形态示意图
第二节疲劳抗力指标－疲劳宏观表征
在传统的机械设计中，材料的疲劳应力判据是疲劳设计的基本理论，其中作为疲劳抗力的有：疲劳极限、过载持久值及疲劳缺口敏感度，都是材料的疲劳力学性能指标。
第二节疲劳抗力指标－疲劳宏观表征
疲劳应力和疲劳寿命之间的关系曲线。一、疲劳曲线
界裂纹长度 ac ；
– 选择疲劳裂纹速率扩展公式，从a0 积分到ac ，便得到
剩余疲劳寿命：
Nc
ac
da
Nc dN
n
0
a0 C Y a
四、低周疲劳寿命
• 工程上所谓的“低周疲劳”包括下列几个特征：
– 断裂周次＜105次； – 交变应力频率较低； – 交变应力幅度较大（在每次应力循环中均产生塑性应
2）循环稳定滞后环

第五章金属疲劳

3. 疲劳实验（包括机器的设计、载荷的测定、
数据的统计与分析以及疲劳寿命的计算）。
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5.2 金属疲劳的基本现象与规律
(Basic phenomenon and regulation of metal fatigue)
一、交变载荷及循环应力 (Alternative loads and circulative stress)
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定义：
交变载荷：指载荷大小、方向均随时间发生变化的载荷。
交变载荷又可分为规则周期变动应力（称为循环应力）和无规随机变动应力两种（见图 5-1）。
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规则变化应力（即循环应力）有：
a)正方形波 b) 矩形波 c)三角形波
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注：Paris公式一般适用于多周疲劳（即低应力疲劳）
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2、 Forman 公式
Forman考虑了应力比γ和断裂韧度KIC（或KC）对da/dN的影响，具体如下：
da/dN＝c（ΔK）n/[(1－γ) KC－ΔK]
3、综合式
根据以上的讨论，可以得到以下的综合公式：
da/dN＝c（ΔK－ΔKth）n/[(1－γ) KC－ΔK] 从上式可见：当ΔKΔKth，da/dN＝0，即疲劳裂纹不扩展。

材料性能与测试第五章材料的疲劳性能

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§目录
§5.1 疲劳破坏的一般规律 §5.2 疲劳破坏的机理 §5.3 疲劳性能指标和测试 §5.4 影响疲劳断裂的因素 §5.5 热疲劳
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§5.1 疲劳破坏的一般规律
一、疲劳破坏的变动应力
工件在变动载荷和应变长期作用下，因累计损伤而引起的断裂现象。
变动载荷：载荷大小方向随时间变化；
变动应力：变动载荷除以单位面积的平均值；分为循环应力和随机应力；
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§5.2 疲劳破坏的机理
一、金属材料疲劳破坏的机理
——疲劳裂纹的萌生和扩展Crack Initiation and Propagation
1、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
Kf =σ-1/σ-1N；
0<qf<1;
故有明显的裂纹萌生和缓慢亚稳扩展阶段，相应的断口上有明显的疲劳源和疲劳扩展区，这是疲劳断裂的主要断口特征。
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4、疲劳宏观断口分析
1)、典型疲劳断口具有3个特征区 —疲劳源、疲劳裂纹扩展区(疲劳区)、瞬断区。
2)、疲劳源特点： ✓ 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。 ✓ 疲劳源区比较光亮，该区表面硬度有所提高。 ✓ 疲劳源可以是一个，也可以是多个。

材料性能学第五章材料的疲劳性能

§5.1疲劳破坏的一般规律
一、疲劳破坏的变动应力
工件在变动载荷和应变长期作用下,因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。
变动载荷意指载荷大小,甚至方向随时间变化的载荷。变动载荷在单位面积上的平均值称为变动应力，可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, 可用应力－时间曲线描述，如图5-1示。
一般机件承受的变动应力多为循环应力。循环应力是周期性变化的应力，变化的波形有正弦波,矩形波和三角波等。其中最常见的为正弦波。
表征应力循环特征的参量
• ①最大循环应力 σmax，最小循环应力 σmin；
• ②平均应力 σm＝(σmax+σmin)/2；
• ③应力幅σa或应力范围△σ:
• σa＝△σ/2＝(σmax－σmin)/2； • ④ 应力比 r＝σmin/σmax。
2.过载损伤界
机件在高于σ-1应力下运行称为过载, 由过载运行一定周次后造成的损伤称为过载损伤。实验证明,材料在过载应力水平下只有运转一定周次后,疲劳强度或疲劳寿命才会降低,造成过载损伤。把在每个过载应力下运行能引起损伤的最少循环周次连接起来就得到该材料的过载损伤界。
疲劳强度与抗拉强度间大体呈线性关系。
计算各对称循环应力时材料的疲劳强度的经验公式。
结构钢: 铸铁:
铝合金:
σ −1 = 0.27(σ s + σ b )

《高等工程力学》5 疲劳断裂

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5 疲劳断裂
1．宏观断口形貌(续2) 贝纹线的产生：是由于在疲劳裂纹的扩展过程中构件承受载荷的剧烈变动所引
起的。贝纹线的间距与机件过载的频率有关，过载频率较高，贝纹线间距较密，反之则较疏。
贝纹线的粗细：与材料的性质有关，材料的塑性较好，贝纹线较粗而明显；反之，材料塑性很差，贝纹线则较细，甚至不具有明显的贝纹线。
⑵ 贝纹线是疲劳裂纹缓慢扩展区的重要特征，也是疲劳断裂的主要证据。所谓贝纹线是指以疲劳源区为出发点向外凸出的一层一层的波纹线(如图5-6)，因其外貌像贝壳的表面花纹而得名。其凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。靠近疲劳源区附近其间距较密，此期间裂纹扩展比较缓慢，远离疲劳源区贝纹线间距较大，裂纹扩展速度较快。
相似的表达形式，只不过所表示的物理量的内容不同，前者描述应力疲劳，后者
描述应变疲劳。
若用对数形式表示式(5-8)、式(5-9)，则有
lg e 2
lg
/ f
E
b lg 2N f
(5-10a)
lg p 2
lg
/ f
c lg
2N f
(5-10b)
上述方程在双对数坐标中均为直线，如图5-5中直线a、b所示，其中直线a表示
5 疲劳断裂
5 疲劳断裂
5.1疲劳断裂现象
5.2高周疲劳与低周疲劳
5.3疲劳断口形貌特征

疲劳破坏产生的条件,疲劳断裂过程

一、疲劳破坏产生的条件

疲劳破坏是材料在交变应力作用下，在应力远低于其静态强度极限下，由于交变应力的作用而引起的破坏现象。在工程材料中，由于外力交

变作用引起的疲劳破坏是一种常见的破坏形式。疲劳破坏产生的条件

主要包括：交变应力和循环次数。

1. 交变应力：材料在外力作用下，会产生应力。当外力是交变应力时，材料内部会产生周期性的应力变化，这种交变应力会导致材料疲劳破

坏的产生。交变应力的大小和频率直接影响着材料的疲劳寿命，如果

交变应力的幅值过大或频率过高，就会加速材料的疲劳破坏过程。

2. 循环次数：材料在外力作用下，经历了多个循环过程，每个循环过

程都会对材料产生一定的影响。当循环次数达到一定数量级时，材料

就会发生疲劳破坏。循环次数也是造成材料疲劳破坏的重要条件之一。

二、疲劳断裂过程

疲劳断裂是由于材料在受到交变应力作用下，经历了很多次的应力循

环后，最终导致材料断裂的现象。疲劳断裂过程主要包括疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展和终期疲劳断裂三个阶段。

1. 疲劳裂纹萌生：在外力作用下，材料表面会逐渐出现微小的裂纹，

这些微小的裂纹称为疲劳裂纹。这些裂纹通常在材料表面的晶界、夹

杂物的周围或应力集中的区域产生。疲劳裂纹的萌生是疲劳断裂的起

始阶段，也是疲劳破坏的先导阶段。

2. 疲劳裂纹扩展：一旦疲劳裂纹产生，它们会随着应力的循环不断扩展。每个循环过程都会使裂纹的长度增加，最终导致了材料的疲劳断裂。在这个阶段，裂纹的扩展速度通常会随着循环次数的增加而逐渐

加快。

3. 终期疲劳断裂：当裂纹扩展到一定长度时，材料就会发生终期疲劳

第5章-疲劳断裂失效分析PPT课件

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5.2.2 疲劳断口各区域的位置与形状
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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
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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。
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图5-10 锯齿状断口形成过程示意图
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图5-11 锯齿状断口
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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。
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。
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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。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。

高等工程力学5疲劳断裂

在线弹性条件下，应力应变满足虎克定律，由式(5-7)，应力循环过程中的弹
性应变幅为 e
2
e
/ f
2N f
b
(5-8)
2E
E
疲劳曲线试验数据分散度很大，所以-N曲线应建立在概率论的基础上，-N
曲线实际上是一个曲线带，如图5-4所示，其做法为在每一个应力幅水平选用一
组试样，测定每一个试样的疲劳寿命N1，N2，…，Nn，将数据用概率统计的方法画出不同破断概率的一簇疲劳曲线，即为P--N曲线，其中P表示破断概率。
应变疲劳与应力疲劳不是截然分开的，有时可能是两种疲劳的混合状态，例如在N为105左右时，往往属于混合疲劳。
应变疲劳常用Manson-Coffin曲线来描述。由于循环应力较高，用-N来描述其疲劳曲线时，其曲线形状将如图5-3曲线a中的第Ⅰ部分，该部分斜率很小，应力的少许变化会使N发生很大的变化，所以试验数据会很分散，影响试验精度，为避免这一缺点，Manson-Coffin曲线是用p-N描述其疲劳规律的。
高应力疲劳寿命。由此可知，在实际应用中，要注意区分两类疲劳现象，如属于高周疲劳问题，
应主要考虑提高材料的强度，而对于低周疲劳，则应在保持一定强度的基础上，
尽量提高材料的塑性和韧性。
如果把式(5-8)、式(5-9)合并为一个总的疲劳方程，则有
e p f
22 2E

低周疲劳断裂的断口特征

低周疲劳断裂的断口特征包括：

1. 裂纹萌生区：这是疲劳裂纹开始形成的区域。在宏观上，这个区域可能看起来相对平滑，但在微观尺度上，这里可能会有一些细微的腐蚀坑或缺口。

2. 裂纹扩展区：这是疲劳裂纹开始扩展的区域。这个区域的断口通常会有明显的台阶状或凹凸不平的形态。这种形态是由于疲劳裂纹在每一次循环载荷作用下扩展一点所形成的。

3. 瞬断区：这是疲劳断裂的最后阶段。在这个区域，裂纹扩展得太快，以至于没有足够的时间在断口上留下痕迹。这个区域的断口通常比较平坦，有时甚至会有剪切唇的特征。

这些特征可以用来识别低周疲劳断裂，并帮助理解材料的疲劳性能和行为。

材料断口分析(第五—六章)

裂前无明显的塑性变形，是一种低应力脆断破坏现象
▲疲劳断裂是损伤累积过程的结果，是与时间相关的破坏方式。它包括裂纹萌生、扩展和失稳断裂三个阶段，不同阶段损伤方式和损伤量不同 ▲工程构件对疲劳抗力比对静载荷要敏感得多。其疲劳抗力不仅取决于材料本身特性，而且与其形状、尺寸、表面质量、服役条件环境等密切相关 ▲微观上，疲劳断裂一般为穿晶断裂，也属一种脆性穿晶
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微观形貌：
冰糖状，晶界局部熔化出现孔洞，晶界面变宽，内有氧化物，晶粒失去棱边变成表面圆滑的颗粒
(e)
2214铝合金的过烧断口
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3、过烧断裂机理
在高温加热过程中，合金元素或夹杂物（P、S、Si、 Mn等）向晶界偏聚改变了晶界成分，使其熔点降低温度继续升高，首先在三叉晶界处熔化，然后沿晶界扩展，晶界的熔化孔洞相连形成熔化块，受外力
宏观形貌：断口附近有明显的塑性变形，表面有许多龟
裂，并被一层氧化膜覆盖
高温镍基合金N-738
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微观形貌
研究得不广泛，因在高温下进行，所以断面上附着一层很厚的氧化膜，遮盖着细节。有时断口上布有涟波条纹（滑移线）或沿晶断口
耐热钢HK40的蠕变断口
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高温合金蠕变断口，涟波条纹
耐热钢蠕变断口，其上具有氧化膜显微特征
2
§1、应力腐蚀断裂
一、引言 1、定义由拉应力和腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆断。 2、共同特征 ▴只有在拉应力作用下才能引起SCC。这种拉应力可能是残

第五章焊接结构的疲劳

2、热应力的产生外部约束不让材料自由膨胀；内部约束温度梯度，相互约束，产生热应力。热应变导致裂纹的萌生，扩展。 3、衡量标准一定温度幅，产生一定尺寸疲劳裂纹的循环次数。 4、提高热疲劳寿命的途径材料减小热膨胀系数，提高λ，均匀性，高温强度。工件状况减小应力集中。使用减小热冲击。
五、载荷的概念
所谓静荷载是指由零缓慢地增加到某一定值后保持不变或变动很小的荷载。构件受静荷载作用时，体内各点没有加速度，或加速度很小可忽略不计，此时构件处于静止或匀速直线运动的平衡状态。在静荷载作用下，构件中产生的应力称为静应力。相反，若构件在荷载作用下，体内各点有明显的加速度，或者荷载随时间有显著的变化，这类荷载称为动荷载。交变应力工程中的某些构件工作时，其力往往随时间作周期性变化，这种应力称为交变应力。
钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: σ-1 = (0.45～0.55)σb 条件疲劳极限：
钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108
陶瓷、高分子材料－疲劳抗力很低；金属材料－疲劳强度较高；纤维增强复合材料－较好的抗疲劳性能。
四、疲劳断裂的类型
4.疲劳断裂的类型 1、低周疲劳。由反复塑性变形所造成的破坏称为低周疲劳。低周疲劳的循环应力很高，接近或超过材料的屈服点，在每次循环中，材料都产生一定的塑性变形，在这种情况下，加载时的频率不可能很高，一般为0.2-0.5HZ，断裂周次很低，在 104-105次以下。例如，锅炉及压力容器的每一次升压“降压便产生了一次塑性变形循环，在使用期间这种反复塑性变形循环的积累，就可能造就其低周疲劳破坏。

疲劳断裂特征

AE 直线上任意点代表一定循环特性时的疲劳极限。
ES直线上任意点C’的坐标为（σ’m ，σ’a ）由三角形中两条直角边相等可求得ES直线的方程为
'max a m s
ES直线上任意点的最大应力均达到了屈服极限。
当循环应力参数（ σm，σa ）落在OABES以内时，表示不会发生疲劳破坏。
坏。
CD区间——有限疲劳寿命阶段 D点之后——无限疲劳寿命阶段
高周疲劳
有关疲劳曲线说明
1、循环基数N0 与材料性质有关，硬度愈高，循环基数愈大。
对于钢，若硬度350HB，取N0=106~107；350HB，取N0=10×107~25 × 107
一般在计算KN时取N0=107
有色金属N0=25 × 107
σ=常数 t
T
σ
σa σa
σmax σmin σm
Ｏ
循环变应力
σ
r =+1
σ
r =0
σmax
r
=-1 σa
σmax
σa σa
tＯ
σmin
σa tＯ
σm σmin
t
对称循环变应力
脉动循环变应力
循环应力下，零件的主要失效形式是疲劳断裂。
二、疲劳断裂过程：裂纹萌生、裂纹扩展、断裂
疲劳断裂过程：
裂纹萌生、裂纹扩展、断裂三、疲劳断裂的特点： ▲ σmax≤σB 甚至σmax≤σS ▲ 疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果