北航疲劳断裂课程复习

第二章材料在循环载荷的变形行为

应力幅：每次应力循环中的最大拉应力（取正值）和最小拉应力或压应力（拉应力取正值，压应力取负值）之差的一半称为应力幅

应力范围：疲劳试验循环最大应力和最小应力的代数差值。是反映试验所加交变应力形式的一个参数、疲劳试验中交变应力形式所起作用见应力比。

应力比：是指对试件循环加载时的最小荷载与最大载荷之比（或试件最小应力与最大应力之比），有的文献称此为循环特征系数。

棘轮效应：材料在非对称应力控制循环加载下非弹性变形的累计，又称循环蠕变或棘齿效应。材料受到拉伸或压缩时，如果力大于材料的屈服强度，那么材料就会发生塑性变形。外力卸载并反向加载，材料先是沿弹性线恢复继而发生反向变形，如果反向加载的载荷小于初始加载的载荷，那么材料反向变形大小就会小于初始变形，进而产生了残余应变。如此反复，这就是材料中的棘轮效应。

应力松弛：应力松弛是指粘弹性材料在总应变不变的条件下，由于内部的粘性应变（或粘塑性应变）分量随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致变形恢复力（回弹应力）随时间逐渐降低的现象。橡皮筋变松属于典型的应力松弛现象。

包兴格效应：某些塑性材料的一种力学性质，表现为当材料受到某一方向的载荷作用（如拉伸）进入塑性变形阶段后，若接着施加相反方向的载荷（如压缩），将会发现此时材料的屈服应力会比直接施加后一种载荷时降低。包兴格效应的一个表征——拉伸方向的塑性变形导致了材料压缩屈服应力的降低，在应力应变曲线上呈现出拉压不对称性。

第三章疲劳机理

高低周疲劳P17

热机械疲劳：温度循环与应变循环叠加的疲劳。

热疲劳：金属材料由于温度梯度循环引起的热应力循环（或热应变循环），而产生的疲劳破坏现象，称为热疲劳。金属零件在高温条件下工作时，其环境温度并不恒定，而有时是急剧反复变化的。由此造成的膨胀和收缩若受到约束时，在零件内部就会产生热应力（又称温差应力）。温度反复变化，热应力也随着反复变化，从而使材料受到疲劳损伤。塑性材料抗热应变的能力较强，故不易发生热疲劳。相反，脆性材料抗热应变的能力差，热应力容易达到材料的断裂应力故易受热冲击而破坏。

热冲击：是指由于急剧加热或冷却，使物体在较短的时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈的变化时，该物体就要产生冲击热应力，这种现象称为热冲击。金属材料受到急剧的加热和冷却时，其内部将产生很大的温差，从而引起很大的冲击热应力，这种现象称为热冲击。一次大的热冲击，产生的热应力能超过材料的屈服极限，而导致金属部件的损坏。

微动疲劳：是指构件在循环载荷的作用下，由于表面某一部位与其它接触表面产生小振

幅相对滑动而导致构件疲劳强度降低或早期断裂的现象。

腐蚀疲劳：当金属受到酸碱的腐蚀，一些部位的应力就比其他部位高得多，加速裂缝的形成，这叫“腐蚀疲劳”。化工设备中许多金属材料构件都工作在腐蚀的环境中，同时还承受着交变载荷的作用。与惰性环境中承受交变载荷的情况相比，交变载荷与侵蚀性环境的联合作用往往会显著降低构件疲劳性能，这种疲劳损伤现象称为腐蚀疲劳。

冲蚀磨损：是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损现象。其定义可以描述为固体表面同含有固体粒子的流体接触做相对运动其表面材料所发生的损耗。携带固体粒子的流体可以是高速气流，也可以是液流，前者产生喷砂型冲蚀，后者则称为泥浆型冲蚀。冲蚀磨损是现代工业生产中常见的一种磨损形式，是造成机器设备及其零部件损坏报废的重要原因之一。

接触疲劳：接触疲劳是指摩擦材料受法向载荷和切向载荷重复作用产生的疲劳。接触疲劳是工件(如齿轮、滚动轴承，钢轨和轮箍，凿岩机活塞和钎尾的打击端部等)表面在接触压应力的长期不断反复作用下引起的一种表面疲劳破坏现象，表现为接触表面出现许多针状或痘状的凹坑，称为麻点，也叫点蚀或麻点磨损。有的凹坑很深，呈“贝壳”状，有疲劳裂纹发展线的痕迹存在。在刚出现少数麻点时，一般仍能继续工作，但随着工作时间的延续，麻点剥落现象将不断增多和扩大，例如齿轮，此时啮合情况恶化，磨损加剧，发生较大的附加冲击力，噪声增大，甚至引起齿根折断。由此可见，研究金属的接触疲劳问题对提高这些机件的使用寿命有着重大的意义。

滑移带:由一组平行的滑移线构成的带。当晶体在切应力作用下产生滑移时, 在晶体表面形成显微台阶,在显微镜下观察时是一些细线,称滑移线,滑移线常成组出现,形成滑移带[1] 。滑移带是晶体发生塑性变形的重要特征。材料的塑性变形越严重的区域,滑移带越密,扩展越长,而且常出现表征多重滑移引起的滑移带网。

驻留滑移带:永留或再现的循环滑移带称为驻留滑移带。在循环载荷作用下会在试件表面形成循环滑移带，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去除，即使去除，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。

穿晶断裂：穿晶断裂时裂纹穿过晶粒内部扩展。穿晶断裂可以是宏观塑性断裂，也可以是宏观脆性断裂。如低碳钢试样在室温下进行拉伸试验时的断裂，即穿晶断裂。微孔聚合型断裂过程(见图)是在外力作用下，在夹杂物、第二相粒子与基体的界面处，或在晶界、相界、大量位错塞积处形成微裂纹，因相邻微裂纹的聚合产生可见微孔洞，以后孔洞长大、增殖，最后连接形成断裂。用电镜观察到的断口被称为韧窝的微孔覆盖着，又称韧窝断裂。韧窝是微孔的一半。韧窝有等轴型、切变型和撕裂型3种，其形状受力状态制约，参考韧窝形状可估计造成断裂时的应力状态类型。(杨觉先)ehuonjingduanlie穿晶断裂(transgranularfraeture)裂纹穿过金属多晶体材料晶粒内部的一种断裂。穿晶断裂一般是韧性断裂，材料断裂前已经承受过大量的塑性变形;但也有可能是脆性断裂。其断裂机制包括剪切、解理和准解理断裂(见解理断裂)。

沿晶断裂：当金属或合金沿晶界析出连续或不连续的网状脆性相时，在外力的作用下，这些网状脆性相将直接承受载荷，很易于破碎形成裂纹并使裂纹沿晶界扩展，造成试样沿晶界断裂，它是完全脆性的正断。金属材料中的裂纹沿晶界扩展而产生的一种断裂。当沿晶断裂断口形貌呈粒状时又称晶间颗粒断裂。多数情况下沿晶断裂属于脆性断裂，但也可能出现韧性断裂，如高温蠕变断裂。

第四章金属疲劳特性表征

Paris公式：认为裂纹尖端的应力场强度可以用应力强度因子K1来表示，那