疲劳和断裂读书报告
机械结构疲劳与断裂性能研究
机械结构疲劳与断裂性能研究引言：机械结构疲劳与断裂性能是一个关键的研究领域，它涉及到各种工程材料和结构的寿命分析和设计。
随着工程技术的不断发展，越来越多的机械结构需要在恶劣环境和高强度工况下工作，因此对于疲劳与断裂性能的研究变得非常重要。
疲劳性能与断裂性能：机械结构的疲劳性能是指在循环加载下材料或结构经历疲劳寿命之前产生裂纹和失效的能力。
机械结构疲劳和断裂性能是相互关联的，因为疲劳载荷会加速断裂的发生。
疲劳寿命和断裂性能是工程设计和材料选择的关键因素之一。
研究方法：研究机械结构疲劳与断裂性能的方法有很多种，其中最常用的方法之一是实验研究。
实验研究可以通过在不同的加载条件下对材料和结构进行测试来评估其疲劳性能和断裂特性。
这些测试可以通过应力-应变曲线、疲劳寿命曲线和断裂韧性等参数来衡量。
另一种研究方法是数值模拟，通过建立材料和结构的数学模型来分析其疲劳和断裂行为。
数值模拟可以提供更详细和全面的信息，如应力分布、裂纹扩展轨迹和疲劳寿命预测。
影响因素：机械结构的疲劳与断裂性能受到多种因素的影响，其中最主要的是材料的力学性能和结构设计的合理性。
材料的力学性能包括强度、韧性和硬度等。
结构设计的合理性涉及到载荷、几何形状和连接方式等因素。
此外，温度、腐蚀、应力集中和加载频率等环境因素也对机械结构的疲劳与断裂性能有重要影响。
应用：机械结构疲劳与断裂性能的研究对于各行各业的工程应用具有重要意义。
例如，在航空航天行业，机械结构必须能够承受极高的应变和温度变化。
同时，在汽车工业中，机械结构需要具有较长的使用寿命和高可靠性。
因此，对于机械结构的疲劳与断裂性能研究，可以为各个工程领域提供更安全和可靠的设计。
未来发展：随着新材料的不断涌现和工程设计的不断创新，机械结构疲劳与断裂性能的研究将继续深入。
同时，随着计算力的提升和数值模拟技术的发展，数值模拟将成为研究疲劳与断裂性能的有力工具，能够更准确地预测材料和结构的疲劳寿命和断裂特性。
疲劳断裂的概念
疲劳断裂的概念你有没有想过，那些看起来坚固无比的东西，怎么就突然坏掉了呢？就像你每天都骑的自行车，某一天脚蹬子突然断了，害得你差点摔个狗吃屎。
又或者是那座你每天上下班都要经过的大桥，要是有一天桥的某个钢梁断了，那可就不是闹着玩的了。
这里面可能就藏着一个“大坏蛋”——疲劳断裂。
啥是疲劳断裂呢？咱先打个比方。
人要是长时间干活，累得不行了，身体就会出毛病，对吧？材料也是这样。
你看那飞机的机翼，在天空中一次又一次地承受着巨大的压力，就像一个人不停地扛着重物，而且是无数次地扛。
每次承受压力，虽然可能看起来都没有造成什么大的破坏，但是就像在材料的身体里种下了一颗颗小“种子”。
我有个朋友叫小李，他是个机械工程师。
有一次他就跟我抱怨说，他们厂子里有一批机械零件，看着都好好的，在测试的时候却老是出问题。
一开始，他们以为是材料本身的强度不够，就换了更高级的材料。
结果呢？还是不行。
小李那叫一个头疼啊，头发都掉了好几把。
后来经过深入研究才发现，原来是疲劳断裂在捣鬼。
那些零件虽然在短时间内能够承受住压力，可是经过长时间的使用，就像一个马拉松选手跑到后半程一样，渐渐体力不支，最后就断了。
你再想象一下，材料就像一个有生命的东西。
疲劳断裂就像是一种慢性病，不是一下子就要了它的命，而是慢慢地折磨它。
比如说汽车的发动机零件，发动机一启动，这些零件就在那里不停地工作，就像一群勤劳的小蜜蜂，嗡嗡嗡地转个不停。
每一次的运转，都对零件有一点点的损伤，这种损伤可能小到你都察觉不到，就像小蚂蚁咬了一口，不痛不痒的。
可是时间一长，这无数个小蚂蚁咬的小伤口加起来，就变成了一个大伤口，最后零件就断裂了。
这时候你就会想，哎呀，这东西怎么说坏就坏呢？其实啊，它早就被疲劳断裂这个“病魔”给缠上了。
那疲劳断裂是怎么产生的呢？这里面的原因可不少。
一方面是材料本身的特性。
有些材料天生就比较“脆弱”，就像那些娇弱的花朵，经不起太多的风吹雨打。
而另一些材料可能比较“强壮”，但是也架不住长时间的折磨。
017 第十七章 疲劳与断裂简介
2 2 5、应力幅度： max min max min a ; ( a ) 2 2
m
max min
; ( m
max min
)
应力变程（应力幅）： max min ; ( max min )
0 r
n
14
15
16
k
r
构件的疲劳极限
材料的疲劳极限
0 rrK; ( K Nhomakorabea
k
);
0 r
r
K
; ( K
k
)
五、疲劳的强度计算：
max r
0 r
n
10
本章小结
一、交变应力的基本参量： 1、循环特征： 2、平均应力：
min min r ; (r ) max max
min min r ; (r ) max max
6
3、循环特征： r min ; (r min ) max max （1）、r=-1，对称循环； r≠-1，非对称循环； （2）、 r=0，脉动循环； （3）、 r=1，静荷载作用下的应力； （4）、σmax、σmin 数值始终保持不变，称为稳定的交变应力。 4、平均应力：
2、构件尺寸的影响——“尺寸影响系数”＜1
( r ) d
r
;
( r ) d
r
3、构件表面质量的影响——“表面状态系数”
( r ) ( r ) d
;
( r ) ( r ) d
试件表面磨光加工的疲劳极限
9
0 r
自然科学知识：材料和结构的疲劳和断裂
自然科学知识：材料和结构的疲劳和断裂在工程学领域中，材料的疲劳和断裂是非常重要而且常见的现象。
在使用过程中，不同材料经常会受到不同程度的负载作用，这种负载会导致材料在受力时间的不断变形和损耗，最终可能导致材料的疲劳或断裂。
因此，对于材料疲劳和断裂的研究和防范至关重要。
疲劳是指由反复的应力作用所引起的材料的损耗现象。
当材料受到周期性的应力加载时，材料会出现应力与时间相互作用的疲劳现象。
在材料的正常使用中，疲劳现象是经常出现的，它会使得材料的机械性能逐渐减退甚至最终崩溃。
疲劳引起的断裂主要有以下几种类型：1、疲劳龟裂疲劳龟裂是一种在交替应力作用下出现的微裂纹，一般从材料的表面开始，然后慢慢向内扩展，最终导致材料的断裂。
这种龟裂是通过应力循环来触发的，循环次数越多，龟裂就会越容易形成。
2、疲劳裂纹的扩展当材料遭到负载后，疲劳损伤的形成通常已经在开始阶段完成。
此时，如果继续加载，则已有裂纹将会扩展，导致更大的损伤。
这种情况在机械应用中是十分常见的。
3、中心断裂中心断裂是因为在应力集中区域的过度紧张，在短时间内发生的剪切然后导致在材料的中央产生一条缝隙，这样会在刚性区域出现明显的裂纹。
材料的断裂是指突然发生的材料破裂现象。
材料的断裂在许多行业中都是极为严重的问题。
材料的断裂常常是由过载引起的。
对于那些承受周期性应力的材料来说，这种过载主要来自于不当的使用或维护，未按照文档或建议的使用限制来操作的情况。
材料的疲劳和断裂通常与材料的结构有关。
材料的结构可以被看作是由一种材料元素的不同组合形成的。
这些元素可以是薄片、棒材、管道等形式。
材料的结构对于其对应的机械性能具有至关重要的作用。
当材料的结构发生损伤时，其对应的机械性能会相应地减弱，这也会影响材料的寿命。
为了避免材料的疲劳和断裂，一些重要的策略可供参考。
首先，在设计过程中，应当避免过度的负载和应力极值。
其次，材料的制造应尽可能地遵守相关的规范，以确保材料的质量和结构的稳定性。
弹塑性力学读书报告
弹塑性力学读书报告绪言“光阴似箭，日月如梭”。
弹指一挥间，弹塑性力学的课程已经结束了，而我来到北京工业大学也已经有三个月了。
回顾过去，感觉时间过的很快，但回想老师第一次上课时的情景却历历在目，仿佛就在昨天。
虽然未曾与范老师见过面，但老师那雄性又带有喜感的声音让我倍感亲切，这也是我能够坚持听完网课的重要因素之一。
对于弹塑性力学，虽说大学时学过弹性力学，但却学的很浅，而且早就忘了大部分的内容，所以在研一学习是十分有必要的，而且恰到好处。
感谢范老师的精彩授课，使得我对弹塑性力学的内容有了更深刻的了解与认识。
当然我也知道，对于一个以后与力学打交道的人来说，我所学到的、掌握的弹塑性力学知识还完全不够，在今后的学习工作中仍需不断学习。
而本篇弹塑性力学读书报告我主要从对弹塑性力学部分章节的学后感，对弹塑性教学的建议以及弹塑性力学与自己所从事研究结合的展望等方面谈谈自己的理解与感悟。
一、弹塑性力学部分章节读后感学习任何一门课程都要从它最基本的定义入手，弹塑性力学是固体力学的一个分支学科，它研究可变性固体受到外荷载、温度变化及边界约束变动等作用时，弹塑性变形和应力状态的科学。
它的研究对象包括实体结构、板壳结构以及杆件。
弹塑性力学研究问题的基本方法是在受力物体内任取一点（单元体）为研究对象，通过分析单元体的受力建立应力理论、分析单元体的变形建立变形几何理论、分析单元体受力与变形间的关系建立本构理论，即通过相应的分析建立起普遍适用的理论与解法。
它的基本任务包括以下几点：（1）建立求解固体的应力、应变和位移分布规律的基本方程和理论；（2）给出初等理论无法求解的问题的理论和方法以及对初等理论可靠性与精确度的度量；（3）确定和充分发挥一般工程结构物的承载能力，提高经济效益；（4）进一步研究工程结构物的强度、刚度、振动、稳定性、断裂、疲劳和流变等力学问题，奠定必要的理论基础。
当然，为了使弹塑性力学问题得以简化，我们一般做如下基本假设：连续性假设，均匀性假设，各项同性假设，力学模型简化假设以及小变形假设。
故障诊断报告
《机械故障诊断技术》读书报告滚动轴承诊断案例分析综述Diagnosis of Rolling bearing Case Analysis were Review学院：机械与汽车工程学专业：机械设计制造及其自动化班级：中外三班姓名：余星海学号： 1402225188指导教师：王平学年学期： 2017-2018学年第一学期随着科技的发展，现代工业的高速发展，工业设备的更新换代。
工业正逐步向生产设备大型化、高速化、自动化方向发展，这使得生产率有了大幅度的提高，成本的降低，能源的节约，并且产品质量方面得到了极大的保证。
但是，由于故障所引起的灾难性事故及其所造成的对生命与财产的损失和对环境的破坏等也是很严重的。
滚动轴承是机械设备中最常见的零部件，其性能与工况的好坏直接影响到与之相联的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整个机器设备的性能。
因此，研究滚动轴承的失效机理，提出相应的预防和维护措施，对于降低设备的维修费用，延长设备维修周期，提高经济效益，保证设备的长期安全稳定运行，均有现实的意义。
关键词：滚动轴承故障诊断案例分析AbstractWith the development of science and technology, the rapid development of modern industry and the renewal of industrial equipment. Industry is developing towards large-scale production, high speed and automation. The productivity has been greatly improved, the cost has been reduced, energy saving has been made, and the quality of products has been greatly guaranteed. However, the catastrophic accidents caused by the failure and their loss of life and property and the destruction of the environment are also very serious. Rolling bearing is the most common component in mechanical equipment. Its performance and working conditions directly affect the performance of the gear shaft and the whole machine equipment installed on the shaft. Therefore, studying the failure mechanism of rolling bearings and putting forward corresponding preventive and maintenance measures are of practical significance for reducing equipment maintenance costs, prolonging equipment maintenance cycle, increasing economic benefits and ensuring long-term safe and stable operation of equipment.Keywords：Rolling bearing fault diagnosis case analysis1机械设备故障诊断概述 (4)2机械设备故障诊断的发展过程 (4)3设备故障诊断技术的现状及发展趋势 (4)4滚动轴承的故障形式 (5)5滚动轴承产生故障的原因 (6)6高压电机滚动轴承的故障分析 (8)6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................6 ....................................................................................................................................................1.机械设备故障诊断概述随着科学技术的不断发展与进步，工业设备逐渐趋向复杂，外型向大型化不断发展，系统逐渐实现自动化，这使得生产成本大大降低、生产效率不断提高、残品率有所下降、能源损耗相应减少。
损伤与断裂力学读书报告
中国矿业大学2012 级硕士研究生课程考试试卷考试科目损伤与断裂力学考试时间2012. 12学生姓名张亚楠学号ZS12030092所在院系力建学院任课教师高峰中国矿业大学研究生院培养管理处印制《损伤与断裂力学》读书报告一．断裂力学1．基本概念及研究内容断裂力学是为解决机械结构断裂问题而发展起来的力学分支，它将力学、物理学、材料学以及数学、工程科学紧密结合，是一门涉及多学科专业的力学专业课程。
随时间和裂纹长度的增长，构件强度从设计的最高强度逐渐地减少。
假设在储备强度A点时，只有服役期间偶而出现一次的最大载荷才能使构件发生断裂；在储备强度B点时，只要正常载荷就会发生断裂。
因此，从A点到B点这段期间就是危险期，在危险期中随时可能发生断裂。
如果安排探伤检查的话，检查周期就不能超过危险期。
如下图所示：问题是储备强度究竟是个什么样的参量？它与表征裂端区应力变场强度的参量有何关系？如何计算它？如何测量它？它随时间变化的规律如何？受到什么因素的影响？这一系列问题如能找到答案的话，则提出的以上五个工程问题就有可能得到解决。
断裂力学这门学科就是来解决这些问题的。
1.1影响断裂力学的两大因素a．荷载大小b.裂纹长度考虑含有一条宏观裂纹的构件，随着服役时间后使用次数的增加，裂纹总是愈来愈长。
在工作载荷较高时，比较短的裂纹就有可能发生断裂；在工作载荷较低时，比较长的裂纹才会带来危险。
这表明表征裂端区应力变场强度的参量与载荷大小和裂纹长短有关，甚至可能与构件的几何形状有关。
1.2脆性断裂与韧性断裂韧度（toughness ）：是指材料在断裂前的弹塑性变形中吸收能量的能力。
它是个能量的概念。
脆性（brittle ）和韧性（ductile ）：一般是相对于韧度低或韧度高而言的，而韧度的高低通常用冲击实验测量。
高韧度材料比较不容易断裂，在断裂前往往有大量的塑性变形。
如低强度钢，在断裂前必定伸长并颈缩，是塑性大、韧度高的金属。
金、银比低强度钢更容易产生塑性变形，但是因为强度太低，因此吸收能量的能力还是不高的。
疲劳和断裂读书报告
材料的疲劳和断裂读书报告在这个报告里，首先阐述材料的疲劳和断裂机理、规律，其次阐述钛合金的疲劳和断裂，以及解决方法。
在之前的本科课程里《工程材料力学性能》、《》、《失效分析》，对金属的疲劳、断裂、蠕变都进行了较为详细的阐述。
同时，也进行了TC4合金的疲劳性能实验，因此对疲劳相关的知识有了一定的了解。
在大多数情况下，零件承受的并不是静载荷，而是交变载荷。
在交变载荷作用下，材料往往在低于屈服强度的载荷下，发生疲劳断裂。
例如，汽车的车轴断裂，桥梁，飞机等。
因此对于疲劳断裂的研究是很有意义的。
一般来说，疲劳的定义是：金属材料或构件在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象称为疲劳。
断裂的定义是：由弥散分布的微裂纹串接为宏观裂纹，再由宏观裂纹扩展为失稳裂纹，最终材料发生断裂。
在此，需要明确疲劳和断裂的关系。
疲劳和断裂在机理研究和工程分析时是紧密相连的，只是疲劳更侧重于研究裂纹的萌生，断裂力学则侧重于裂纹的扩展，即带裂纹体的强度问题。
对于疲劳，阐述的思路是疲劳分类及特点，疲劳机理与断口，疲劳性能表征，影响疲劳的因素。
对于断裂，从宏观和微观的角度分别阐述。
1疲劳1.1疲劳分类及特点疲劳分类方法如下：（1）按应力状态不同，可以分为弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳及复合疲劳；（2）按环境和接触情况不同，分为大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、接触疲劳；（3）按照断裂寿命和应力高低不同，分为高周疲劳和低周疲劳，其中高周疲劳也是低应力疲劳，低周疲劳即高应力疲劳。
疲劳特点如下：（1）材料在交变载荷峰值远低于材料强度极限时，就可能发生破坏，表现为低应力脆性断裂特征。
这是因为，疲劳时应力较低（低于屈服强度），因此在宏观上看，材料没有塑性变形。
在裂纹扩展到临界尺寸时，发生突然断裂。
（2）材料疲劳是一个累积过程，尽管疲劳断裂表现为突然断裂，但是在断裂前经历了裂纹萌生，微裂纹连接长大，裂纹失稳扩展的过程。
而形成裂纹后，可以通过无损检测的方法来判断裂纹是否达到临界尺寸，从而来判断零件的寿命。
疲劳与断裂结课小结
金属疲劳与断裂学习报告院（系）：材料科学与工程学院专业班级：研1308学生姓名：王红伟指导教师：周勇完成日期：2014年5月25日1 绪论疲劳(Fatigue)与断裂(Fracture)是引起工程结构和构件失效的最主要的原因。
在面向21世纪的今天，人们对传统强度(静载荷作用、无缺陷材料的强度)的认识已相当深刻，工程中强度设计的实践经验和积累也十分丰富，对于传统强度的控制能力也大大增强。
因此，疲劳与断裂引起的失效在工程失效中越来越突出。
19世纪中叶以来，人们为认识和控制疲劳破坏进行了不懈的努力，在疲劳现象的观察、疲劳机理的认识、疲劳规律的研究、疲劳寿命的预测和抗疲劳设计技术的发展等方面积累了丰富的知识。
20世纪50年代断裂力学的发展，进一步促进了疲劳裂纹扩展规律及失效控制的研究。
疲劳断裂失效涉及到扰动使用载荷的多次作用，涉及到材料缺陷的形成与扩展，涉及到使用环境的影响等等，问题的复杂性是显而易见的。
因此，疲劳断裂的许多问题的认识和根本解决，还有待于进一步深入的研究。
尽管如此，了解现代研究成果，掌握疲劳与断裂的基本概念、规律和方法，对于广大工程技术在实践中成功地进行抗疲劳断裂设计无疑是十分有益的。
发生断裂是因为有裂纹存在，而裂纹萌生并扩展到足以引起断裂的原因则很少不是由于疲劳。
如二次大战期间美国制造的全焊接船舶，有近千艘出现开裂，200余艘发生严重断裂破坏。
1952年，第一架喷气式客机（英国的慧星号）在试飞300多小时后投入使用。
1954年元月一次检修后的第四天，飞行中突然失事坠入地中海。
打捞起残骸并进行研究后的结论认为，事故是由压力舱的疲劳破坏引起的，疲劳裂纹起源于机身开口拐角处。
1967年12月15日，美国西弗吉尼亚Point Pleasant桥突然毁坏，46人死亡，事故是由一根带环拉杆中的缺陷在疲劳、腐蚀的作用下扩展到临界尺寸而引起的。
1980年3月27日下午6时半，英国北海Ekofisk 油田的Alexander L. Kielland号钻井平台倾复，127人落水只救起89人。
疲惫的真相 读书笔记
《疲惫的真相》这本书让我对疲劳有了更深入的理解。
作者通过丰富的科学研究和实例，揭示了疲劳的真相以及应对疲劳的有效策略。
首先，作者强调了睡眠的重要性。
睡眠不仅是为了恢复体力，还是为了整理并强化记忆、调节激素分泌、保护免疫系统等。
长期的睡眠不足可能会导致一系列健康问题，包括心理压力、肥胖、糖尿病等。
其次，作者指出，饮食对疲劳的影响不可忽视。
营养不足、不平衡或摄入过多的糖分和加工食品都可能导致疲劳。
相反，均衡的饮食，包括丰富的蔬菜、水果、全谷物、健康脂肪和瘦肉，可以帮助提高能量水平并改善情绪。
此外，作者还提到了慢性压力的影响。
长期处于高压力状态会削弱免疫系统，增加心理压力，甚至导致失眠。
应对压力的有效方法包括运动、冥想、呼吸练习等。
这本书还强调了人际关系的重要性。
社交隔离或人际关系问题可能导致孤独、抑郁和疲劳。
与家人和朋友保持联系，参与社交活动，可以带来快乐和安慰，有助于缓解疲劳。
最后，作者提出了一些实用的建议来应对疲劳。
例如，建立固定的睡眠时间表，避免在晚上使用电子设备，注意饮食质量，找到适合的运动和放松方式，以及寻求医疗帮助来解决任何可能影响健康的慢性问题。
总的来说，《疲惫的真相》是一本非常有价值的读物，它提供了关于疲劳的全面视角和实用的解决方案。
这本书让我认识到疲劳并不是一个单一的问题，而是由多种因素综合作用导致的。
通过调整生活习惯和采取有效的应对策略，我们可以减轻疲劳感并提高生活质量。
断和离读书心得体会优秀6篇
断和离读书心得体会优秀6篇（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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疲倦读后感
疲倦读后感第1篇：疲倦美文有一次，我把一条旧呢裤送到街上的干洗店。
师傅看了以后，说：我会尽力洗熨的。
但是，你的裤子这一回穿得太久了，恐怕膝盖前面的鼓包是没法熨平了，它疲倦了。
我吃惊地说：裤子——它居然也会疲倦？又一次，我在一家工厂，看到一种特别的合金，能折弯无数次，韧度不减。
我说：天下无双了。
总工程师摇摇头道：它有一个强大的对手，就是它自己的疲劳。
我讶然，金属也会疲劳啊？总工程师说：是啊！如果不在它的疲劳限度之前让它休息，那么，它会突然断裂，引发灾难。
那一瞬，我知道了疲倦的厉害。
钢打铁铸的金属尚且如此，遑论肉胎凡身！疲倦发生的时候，如同一种会流淌的灰暗，在皮肤表面蔓延，使人整个地困顿和蜷缩起来。
我们了无热情，心灰意懒。
我们不再关注春天何时萌动，秋天何时飘零。
我们迷茫地看着孩子的微笑，不知道他们为何快乐。
我们不爱惜自己，觉察不到自己的珍贵。
我们不热爱他人，因为他人是使我们厌烦的源头。
我们得过且过地敷衍着工作，因为它已不是创造性思维的动力。
疲倦对我们的伤害，需要平心静气地休养生息。
让目光重新敏锐，让步伐恢复轻捷，让天性生长快乐，让手足温暖有力，让耳朵能够捕捉到蜻蜓的呼吸，让发梢能够感受到阳光的抚摸，让微笑能如鲜橙般耀眼，让眼泪能如菩萨般慈悲……疲倦是可以战胜的，法宝就是珍爱我们自己。
疲倦是可以化险为夷的，战术就是宁静致远。
疲倦考验着我们，折磨着我们。
疲倦也锤炼着我们，升华着我们。
第2篇：不知疲倦的人不知疲倦的人陈景润叔叔是孜孜不倦地学习和工作，决不放弃一分一秒的人。
当黎明到来之前大地还是一片寂静的时候，陈叔叔住的小屋已经响亮起朗读的外语的声音；当曙光初照时，他床头已积起了许多数学演算手稿；上班铃声还没响呢，他已来到图书门口看书等待开门。
陈叔叔每天进入图书馆，就沉浸在书海之中，忘掉自己，忘掉一切。
有一次，已是中午时刻，图书馆里静悄悄的，下班时间已过了，管理员大声问里面有没有人，没人回答，管理员锁好门去吃饭了。
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材料的疲劳和断裂读书报告在这个报告里，首先阐述材料的疲劳和断裂机理、规律，其次阐述钛合金的疲劳和断裂，以及解决方法。
在之前的本科课程里《工程材料力学性能》、《》、《失效分析》，对金属的疲劳、断裂、蠕变都进行了较为详细的阐述。
同时，也进行了TC4合金的疲劳性能实验，因此对疲劳相关的知识有了一定的了解。
在大多数情况下，零件承受的并不是静载荷，而是交变载荷。
在交变载荷作用下，材料往往在低于屈服强度的载荷下，发生疲劳断裂。
例如，汽车的车轴断裂，桥梁，飞机等。
因此对于疲劳断裂的研究是很有意义的。
一般来说，疲劳的定义是：金属材料或构件在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象称为疲劳。
断裂的定义是：由弥散分布的微裂纹串接为宏观裂纹，再由宏观裂纹扩展为失稳裂纹，最终材料发生断裂。
在此，需要明确疲劳和断裂的关系。
疲劳和断裂在机理研究和工程分析时是紧密相连的，只是疲劳更侧重于研究裂纹的萌生，断裂力学则侧重于裂纹的扩展，即带裂纹体的强度问题。
对于疲劳，阐述的思路是疲劳分类及特点，疲劳机理与断口，疲劳性能表征，影响疲劳的因素。
对于断裂，从宏观和微观的角度分别阐述。
疲劳疲劳分类及特点疲劳分类方法如下：按应力状态不同，可以分为弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳及复合疲劳；按环境和接触情况不同，分为大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、接触疲劳；按照断裂寿命和应力高低不同，分为高周疲劳和低周疲劳，其中高周疲劳也是低应力疲劳，低周疲劳即高应力疲劳。
疲劳特点如下：材料在交变载荷峰值远低于材料强度极限时，就可能发生破坏，表现为低应力脆性断裂特征。
这是因为，疲劳时应力较低（低于屈服强度），因此在宏观上看，材料没有塑性变形。
在裂纹扩展到临界尺寸时，发生突然断裂。
材料疲劳是一个累积过程，尽管疲劳断裂表现为突然断裂，但是在断裂前经历了裂纹萌生，微裂纹连接长大，裂纹失稳扩展的过程。
而形成裂纹后，可以通过无损检测的方法来判断裂纹是否达到临界尺寸，从而来判断零件的寿命。
疲劳寿命具有分散性。
对于同一类材料来说，每次疲劳测试的结果都不会相同，有的时候相差很大。
因此在测量疲劳寿命时，需要采用升降法和分组法来测得存活率为50%的疲劳强度。
疲劳对于缺陷很敏感。
这些缺陷包括材料表面微裂纹，材料应力集中部分，组织缺陷等。
这些缺陷加速材料的疲劳破坏。
疲劳断口记录了疲劳断裂的重要信息，通过断口分析能了解到疲劳过程的机理。
疲劳裂纹形成和扩展机理及断口一般把疲劳分成裂纹形成和裂纹扩展过程。
而研究疲劳机理，都是借助于某一种模型来研究，这在断裂力学，蠕变过程的研究中经常看到。
裂纹形成：资料表明，疲劳微观裂纹都是由不均匀的局部滑移和显微开裂引起的。
主要包括表面滑移带开裂；第二相、夹杂物或其界面开裂；晶界或亚晶界开裂等。
裂纹形成的延性材料滑移开裂模型。
在静拉伸过程中，可以在光滑试样表面看到滑移带，这是由于位错的滑移形成的。
在交变载荷下，金属表面的滑移带出现了“挤入”和“挤出”现象。
尽管交变载荷的应力低于屈服强度，也会发生循环滑移并形成循环滑移带。
循环滑移是极不均匀的，集中分布于局部薄弱地区，并且会在试样表面形成驻留滑移带。
驻留滑移带随着循环次数的增加而加宽，在此过程中，由于位错的塞积和交割作用，在驻留滑移带处形成微裂纹，同时还会出现挤出脊和侵入沟，形成应力集中和空洞，经过一定时间形成微裂纹。
挤入和挤出可以通过交叉滑移模型来说明。
即柯垂尔-赫尔模型，但是在此模型中，挤出和挤入分别是由两个滑移系统中形成的，和实验中观察到的挤出和挤入在同一滑移系的相邻部位不一致。
因此，从这个模型中可以看出，增加位错滑移抗力能阻止疲劳裂纹萌生，提高疲劳强度。
而位错滑移抗力主要有。
因此采用固溶强化和细晶强化等能提高疲劳强度。
相界面开裂产生裂纹在这种模型中，疲劳源来自于材料中第二相或夹杂物，这分成两类，一是第二相、夹杂物和集体界面开裂，二是第二相、夹杂物本身开裂形成的疲劳裂纹。
因此其解决方法为，降低第二相或夹杂物的脆性，提高相界面强度，控制第二相的数量、形态、大小和分布，形成“少、圆、小、均”的分布，能提高疲劳强度。
（3）晶界开裂产生裂纹位错在晶粒内运动时会受到晶界的阻碍作用，在晶界处形成产生位错塞积和应力集中。
在应力不断循环下，晶界处应力超过晶界强度时就会在晶界处产生裂纹。
因此，晶界强化、净化和细化晶粒能提高疲劳强度。
一般来说，强化晶界的措施有。
空穴聚集模型循环加载会形成大量空穴，这些空穴聚集形成缺陷而最终形成裂纹。
裂纹扩展：裂纹形成后就开始扩展，根据裂纹扩展方向，裂纹扩展分成两个阶段。
沿最大切应力方向滑移微裂纹形成后，裂纹沿主滑移方向，以纯剪切方式向内扩展，多数微裂纹成为不扩展裂纹，只有少数裂纹会扩展2-3个晶粒范围。
在此阶段，裂纹扩展速率很低，每次应力循环裂纹扩展量为0.1μm。
在断口中，第一阶段的形貌特征不明显，只有一些擦伤的痕迹；但在强化材料中可看到周期解理花样或准解理花样，以及沿晶开裂的冰糖状花样。
（2）裂纹沿垂直于拉应力方向扩展裂纹扩展过程中，不断受到晶界的阻碍，裂纹的扩展路径发生变化，向垂直于拉应力的方向扩展。
此阶段为裂纹亚稳扩展，在室温和无腐蚀条件下为穿晶扩展。
其速率约为10-5-10-2mm/次。
断口分析表明，此阶段形成疲劳条带，每一条带可以视为一次应力循环的扩展痕迹。
裂纹扩展方向垂直于条带。
断口特征：（1）疲劳源疲劳源一般在材料的薄弱部位产生，如材料表面（有缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷）、材料内部（有夹杂、缩孔、偏析等缺陷）。
在裂纹亚稳扩展中，该区域不断摩擦挤压，因此显得光亮平滑。
（2）疲劳区为裂纹亚稳扩展形成的区域，其特征为：断口平滑并有贝纹线。
其中贝纹线的微观结构为疲劳条带。
一般来说，贝纹线是一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，其凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。
（3）瞬断区裂纹失稳扩展形成的区域。
脆性材料的瞬断区为结晶状断口；韧性材料，在中间平面应变区为放射状或人字纹断口，在边缘平面应力区为剪切唇。
1.3疲劳性能表征疲劳强度用材料的疲劳极限来表示，即σ-1，规定循环次数N=107次（对称循环，应力比r=-1）不断裂对应的应力作为条件疲劳极限。
一般来说，疲劳极限的测定具有很大的分散性，因此测试疲劳强度需要采用升降法和分组法。
1.4 疲劳的影响因素不同应力状态的影响同一材料在不同应力状态下测得的疲劳强度不同。
例如，应力循环方式（正弦变化等），应力比（一般选择对称循环）。
材料强度的影响金属材料的抗拉强度越高，疲劳极限越大。
一般来说，疲劳极限为（0.45-0.5）σb。
过载的影响在材料实际载荷中，应力的变化并不是像实验那样，具有稳定性。
一般测得的疲劳强度都是事先确定的载荷谱，而实际载荷谱是不断变化的。
有时候会有过载，因此过载对于疲劳的影响应该被考虑。
缺口的影响缺口会引起应力集中，而在应力集中的部位易成为裂纹源，这对于材料的疲劳强度影响很大。
工程上常用疲劳缺口敏感度qf来表示。
材料表面状态的影响材料表面经常成为疲劳源，例如表面机加工后的刀痕、擦伤等。
因此材料表面存在缺陷将会使材料疲劳性能降低。
表面强化的影响实践证明，表面残余压应力能提高材料的疲劳强度。
采用喷丸强化、表面滚压、激光冲击硬化能增加表面的残余压应力，从而提高材料的疲劳强度。
材料成分的影响改变成分能沟改变材料的微观组织，改变材料的力学性能。
材料热处理影响材料热处理后，晶粒度，及第二相的形态都会发生改变，从而影响疲劳性能，其具体机理还需要进一步学习。
材料的组织缺陷的影响疲劳源产生于薄弱部分，如果材料内部有组织缺陷，如分金属夹杂，冶金缺陷，如微孔等。
则在此处容易成为裂纹源。
材料加工的影响例如，在材料轧制过程中，导致组织形成。
，从而在不同方向上，材料的疲劳强度不同。
断裂力学磨损、腐蚀、断裂是材料失效的三种形式。
由于材料断裂时，塑性变形不明显，表现为突然断裂。
断裂的危害更大。
由于没有绝对无缺陷的材料，几乎所有的材料都有微观裂纹，因此讨论断裂力学（带裂纹的材料强度问题），也是很有必要的。
一般来说，最终断裂都包括了裂纹萌生，裂纹扩展，失稳扩展阶段。
裂纹萌生主要是疲劳研究的内容，而断裂力学主要研究裂纹的扩展。
断裂力学的研究方法仍然是建立模型，推导出判断断裂的标准宏观和微观采用的模型是不同的，其中宏观模型一般采用无结构的连续介质模型，而微观模型一般是研究电子云交互作用，建立原子结合力模型。
在这个过程中，我更多的是看相关的模型及其适用范围，了解推导过程，对于具体的推导没有详细看。
在报告中主要分为宏观断裂力学和微观断裂力学。
宏观断裂力学线弹性断裂力学在这里阐述一个较为重要的断裂判断标准，应力场强度因子，即断裂韧度判据，此模型是一个无限大平板，板中预先有一个长度为2a的裂纹（张开性裂纹），板受均匀拉应力σ。
对裂纹尖端附近求应力场和位移场，欧文（G.R.Irwin）求出裂纹附近的应力场具有r-1/2奇异性，并且应力场大小取决于应力场强度因子KΙ。
因此KΙ的大小可以表示应力场的强弱程度。
一般来说KΙ的一般表达式为：KΙ=Yσ，其中Y为裂纹形状系数（无量纲），σ为应力，a为裂纹半长。
当KΙ增大到临界值时，裂纹尖端的应力较大范围内应力达到了材料的断裂强度，裂纹就失稳扩展。
把临界的KΙ记作KΙc，称为断裂韧度。
断裂韧度的作用是：线弹性断裂力学确定了裂纹尖端应力场具有r-1/2奇异性，但是真正奇异的力是不可能的，当裂尖的应力足够大时，裂尖部分屈服。
在小范围屈服条件下，为了使断裂韧度仍然适用，需要对KΙ进行修正。
因此需要知道塑性区尺寸和形状。
根据弹性力学方程，求出裂纹尖端塑性区边界曲线方程，并且考虑到应力松弛，得到塑性区的尺寸是未考虑松弛的两倍。
而在塑性区外，应力场分布仍然符合弹性力学下裂纹尖端的应力分布。
因此可以考虑，采用有效裂纹长度的方法使得KΙ判据仍然适用。
此时K Ι= Yσ，ry即为有效裂纹的塑性区修正值。
弹塑性断裂力学在线弹性断裂力学中，裂纹尖端仅有小范围屈服，采用有效裂纹修正可以使得断裂韧度判据继续使用。
而弹塑性力学的研究范围是：当裂纹尖端前缘的塑性区尺寸大到了与裂纹尺寸相近，或超过；应力场强度因子已经不再适用这种大范围屈服。