材料裂纹的产生及扩展的原因分析
裂纹原因分析报告
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裂纹原因分析报告1. 背景介绍裂纹是物体表面或内部出现的细微断裂,可能会导致物体的破坏或失效。
在工程领域中,对于裂纹的原因分析十分重要,以便采取适当的措施来预防和修复裂纹。
本文将通过一系列步骤,对裂纹的原因进行分析,并提供解决方案。
2. 数据收集在进行裂纹原因分析之前,需要收集相关的数据和信息。
这些数据可以包括物体的历史记录、使用环境、操作条件、材料特性等。
通过收集充分的数据,可以更好地理解裂纹形成的背景和条件。
3. 观察和检测观察和检测是裂纹原因分析的关键步骤之一。
需要对物体进行仔细的观察,并使用适当的检测工具来检测裂纹的形态和位置。
这可能包括使用显微镜、探伤仪器或其他非破坏性检测方法。
4. 裂纹形态分析在观察和检测的基础上,对裂纹的形态进行分析。
裂纹的形态可以提供有关裂纹的起源和扩展方式的重要线索。
需要注意裂纹的长度、深度、形状以及是否存在支裂纹等特征。
5. 材料分析裂纹的形成和扩展通常与材料的性质和特性有关。
在这一步骤中,需要对裂纹周围的材料进行分析。
可以对材料的组成、硬度、强度等进行测试,以确定是否存在材料缺陷或异常。
6. 应力分析裂纹的形成和扩展与物体所受的应力有关。
在这一步骤中,需要对物体受力情况进行分析。
可以使用有限元分析等方法,计算和模拟物体在不同应力条件下的行为,以确定裂纹可能的起因。
7. 环境分析物体所处的环境条件也可能对裂纹的形成起到一定的影响。
在环境分析中,需要考虑温度、湿度、腐蚀性物质等因素。
通过分析物体所处的环境条件,可以确定裂纹形成的环境因素。
8. 结果总结通过以上步骤的分析,可以得出裂纹形成的可能原因。
根据分析结果,可以制定相应的解决方案。
可能的解决方案包括材料更换、改变使用条件、增加支撑结构等。
9. 结论裂纹原因分析是预防和修复裂纹的重要步骤。
通过收集数据、观察和检测、裂纹形态分析、材料分析、应力分析和环境分析等步骤,可以找到裂纹形成的原因,并采取相应的措施来解决问题。
混凝土裂纹扩展原理
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混凝土裂纹扩展原理一、概述混凝土裂纹扩展是混凝土结构中常见的问题之一,其产生的原因包括荷载作用、温度变化、湿度变化、材料老化等多种因素。
混凝土裂纹扩展的严重程度会对混凝土结构的安全性和使用寿命产生重大影响。
因此,了解混凝土裂纹扩展的原理对于混凝土结构的设计、施工和维护都具有重要的指导意义。
二、混凝土的材料性质混凝土是一种由水泥、骨料、粉煤灰等材料混合而成的复合材料,其材料性质包括力学性质、物理性质和化学性质等多个方面。
1.力学性质混凝土的力学性质包括抗拉强度、抗压强度、弹性模量、剪切强度等。
其中,抗拉强度是混凝土的薄弱环节,一旦受到拉力就容易发生裂纹。
混凝土的抗拉强度一般只有其抗压强度的1/10左右。
2.物理性质混凝土的物理性质包括密度、吸水性、渗透性等。
混凝土的密度一般在2200-2500kg/m³之间,吸水性和渗透性较强,容易受到水分的影响而发生变化。
3.化学性质混凝土的化学性质与水泥的化学性质密切相关。
水泥与水反应生成水化产物,使混凝土硬化。
但是,水化反应是一种放热反应,会产生热量,如果热量不能及时散发出去,就会导致混凝土内部温度升高,从而产生内部应力,加速混凝土的老化和开裂。
三、混凝土的裂纹形成机理混凝土结构中的裂纹主要来源于以下几个方面:1.荷载作用混凝土结构在使用过程中,由于荷载作用,内部会产生应力,如果荷载超过混凝土的承载能力,就会产生裂纹。
荷载作用是混凝土结构裂纹形成的主要原因之一。
2.温度变化混凝土结构在温度变化过程中,由于热胀冷缩,内部会产生应力,从而导致裂纹的形成。
温度变化是混凝土裂纹形成的另一个主要原因。
3.湿度变化混凝土结构在湿度变化过程中,由于水分的吸附和释放,内部会产生应力,从而导致裂纹的形成。
湿度变化也是混凝土裂纹形成的一个重要原因。
4.材料老化混凝土结构在使用过程中,由于材料老化,其强度和韧性会逐渐降低,从而导致裂纹的形成。
材料老化是混凝土裂纹形成的另一个重要原因。
裂纹扩展的基本形式
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裂纹扩展的基本形式裂纹扩展是材料在受外力作用下发生应力集中导致裂纹出现,并随着外力的继续作用而扩展的现象。
在材料的设计和极限状态的评估中,裂纹扩展行为是非常重要的考虑因素。
1.静态裂纹扩展:在静态加载(恒定荷载或较低的加载速率)下,裂纹产生并快速扩展,材料发生失效。
静态裂纹扩展的速率较慢,通常以数毫米至数厘米为单位。
一般情况下,静态裂纹扩展是裂纹疲劳失效的前期过程。
2.疲劳裂纹扩展:在交变荷载循环加载下,由于应力集中,材料开始出现裂纹并随着荷载循环的进行而扩展,最终导致材料失效。
疲劳裂纹扩展速率一般较快,依赖于加载频率、应力幅值和裂纹尺寸等因素。
疲劳裂纹扩展还受到材料的韧度和强度等机械性能的影响。
3.脆裂纹扩展:脆材料在受载时,会突然发生大幅度的扩展,形成明显的裂纹,称为脆裂纹扩展。
脆裂纹扩展速率很快,可能在无明显预警的情况下突然失效。
脆裂纹扩展往往发生在温度较低的环境中,如低温下的金属结构。
4.粘性裂纹扩展:粘性材料在受到荷载后,由于材料内部的粘滞特性,裂纹扩展速率较慢,并出现较大的能量消耗。
粘性裂纹扩展过程中的材料变形和裂纹面上的摩擦阻尼会导致能量损耗,降低裂纹扩展速率。
粘性裂纹扩展常发生在高温材料中,如高温合金。
裂纹扩展还可以按照裂纹形态分类。
常见的裂纹形态有直线型、曲线型和分叉型等。
直线型裂纹扩展速率较快,通常发生在高强度的材料中。
曲线型裂纹扩展速率较慢,常发生在韧性材料中。
分叉型裂纹扩展在材料受到复杂应力状态作用下产生,扩展速率较快且不稳定。
总之,裂纹扩展的形式多种多样,不同材料在不同加载条件下呈现出不同的裂纹扩展特征。
准确理解裂纹扩展形式对材料的设计和工程实践具有重要意义,有助于预测和控制材料失效。
裂纹原因分析报告
![裂纹原因分析报告](https://img.taocdn.com/s3/m/b6d20f40773231126edb6f1aff00bed5b9f37335.png)
裂纹原因分析报告1. 引言本报告旨在对裂纹产生的原因进行分析和解释。
通过对裂纹的形成机制、材料特性、工艺参数等方面的研究,对裂纹的产生原因进行归纳总结,并提供相应的解决方案。
2. 裂纹的定义裂纹是指材料中的断裂缝隙,通常由于外部力、热膨胀或其他因素引起。
裂纹的存在对材料的性能和使用寿命都会产生重大影响,因此对裂纹的原因进行深入研究具有重要意义。
3. 裂纹的分类根据裂纹的形态和产生原因,裂纹可以分为以下几种类型:3.1 表面裂纹表面裂纹是指在材料表面形成的裂纹,通常由于外部力或疲劳等因素引起。
表面裂纹的主要特点是易被观察到,并且对材料的疲劳寿命影响较大。
3.2 内部裂纹内部裂纹是指在材料内部形成的裂纹,通常由于材料内部的缺陷或应力集中等因素引起。
内部裂纹的存在对材料的强度和韧性产生较大影响。
3.3 焊接裂纹焊接裂纹是指在焊接过程中产生的裂纹,通常由于焊接材料和基材的热膨胀系数不匹配或焊接过程中的应力集中等因素引起。
焊接裂纹的存在对焊接接头的强度和密封性产生重要影响。
4. 裂纹产生的原因裂纹产生的原因复杂多样,以下列举了几个常见的原因:4.1 材料特性材料的特性是裂纹产生的重要原因之一。
例如,材料的强度、韧性、热膨胀系数等特性会直接影响裂纹的形成和扩展。
如果材料强度较低或韧性较差,则裂纹很容易形成并扩展。
4.2 外部力外部力是裂纹产生的常见原因之一。
当材料受到外部力的作用时,会产生应力集中,从而导致裂纹的形成。
例如,弯曲、拉伸、压缩等外部力都可能引起裂纹的产生。
4.3 工艺参数工艺参数是影响裂纹产生的重要因素之一。
例如,焊接过程中的温度、焊接速度、焊接压力等参数都会对焊接接头的质量产生重要影响。
如果工艺参数设置不当,就会导致焊接裂纹的产生。
4.4 环境条件环境条件是裂纹产生的重要因素之一。
例如,温度变化、湿度变化等环境条件的改变都可能引起材料的热膨胀或收缩,从而导致裂纹的形成。
此外,化学腐蚀等环境因素也会加速裂纹的扩展。
裂缝产生的原因及处理方法
![裂缝产生的原因及处理方法](https://img.taocdn.com/s3/m/6166b124cbaedd3383c4bb4cf7ec4afe05a1b176.png)
裂缝产生的原因及处理方法
裂缝产生的原因及处理方法如下:
一、裂缝产生的原因
1.温度变化:由于温度变化导致的热胀冷缩,会使墙面、地面等
处出现裂缝。
这种情况下,要请专业人员评估并修复裂缝,防止其扩大。
2.施工不当:施工过程中的一些问题,如材料使用不当、施工工
艺不规范等,都可能导致裂缝的产生。
3.建筑物的沉降:由于地基处理不当或外力影响,建筑物的沉降
也可能导致裂缝的产生。
4.建筑材料问题:如果使用的材料质量不好,或者材料之间的兼
容性不好,也可能导致裂缝的产生。
二、裂缝的处理方法
1.表面修复法:对于一些较小的裂缝,可以采用表面修复的方法。
例如,可以用水泥、石膏等材料对裂缝进行填充,然后对表面进行处理,使其看起来更加美观。
2.注浆法:对于一些较大的裂缝,可以采用注浆的方法。
具体来
说,就是将水泥浆或其他适当的填充物注入到裂缝中,然后通过压力使填充物硬化并填补裂缝。
3.加固法:对于一些非常严重的裂缝,可能需要采用加固的方法。
例如,可以在裂缝周围增加钢筋网,或者在墙体内部增加支撑,以增强结构的稳定性。
4.拆除重建:如果裂缝非常严重,或者由于建筑物的沉降等原因
导致裂缝无法修复,那么可能需要拆除重建。
总之,对于不同类型的裂缝,需要采用不同的处理方法。
在处理裂缝之前,一定要仔细评估裂缝的性质和严重程度,以便选择最合适的方法进行处理。
同时,也要注意施工安全和质量,避免因操作不当而导致更大的损失。
碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施
![碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施](https://img.taocdn.com/s3/m/fbd23a9bcf2f0066f5335a8102d276a201296042.png)
碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施碳钢焊接是工程行业常见的一种焊接方式,但在实际操作中,碳钢焊接裂纹的产生是一个比较常见的问题。
裂纹不仅会影响焊接件的整体质量,还会导致安全隐患,因此我们有必要对碳钢焊接裂纹的产生原因进行深入了解,并采取相应的预防措施,以最大程度地避免碳钢焊接裂纹的产生。
碳钢焊接裂纹产生的原因:1. 焊接残余应力:在焊接过程中,焊接区域产生了残余应力,这些残余应力会使焊缝区域发生形变,从而导致裂纹的产生。
2. 焊接材料内部结构缺陷:碳钢焊接材料本身存在内部结构缺陷,比如夹杂物、气孔等,这些缺陷会成为裂纹的起始点,导致裂纹进一步扩展。
3. 焊接温度过高或过低:焊接温度过高会导致焊接材料过热,从而引发晶界腐蚀和变形;而焊接温度过低则会使焊接材料发生脆化,增加了裂纹的产生风险。
4. 焊接残余氢元素:在焊接过程中,如果残余氢元素过多,会导致焊接区域发生氢脆,进而引发裂纹的产生。
5. 焊接速度不均匀:焊接速度不均匀会导致焊接区域产生温度梯度,从而引发焊接残余应力,增加了裂纹的产生风险。
碳钢焊接裂纹的预防措施:1. 合理控制焊接残余应力:采用合适的焊接工艺参数,减小焊接残余应力,比如采用低氢电极焊接,采用后继焊接对残余应力进行消除等。
2. 做好焊接材料预处理工作:在焊接前,对焊接材料进行预处理,包括除去氧化膜、清除油污等,以减少内部结构缺陷的存在。
3. 控制焊接温度:采用适当的焊接温度,避免焊接温度过高或过低,减少焊接材料的脆化风险。
4. 降低残余氢含量:采用低氢电极、预热焊接材料、热后处理等措施,降低焊接区域的残余氢含量。
5. 均匀控制焊接速度:控制焊接速度的均匀性,减小温度梯度,避免焊接残余应力的产生。
碳钢焊接裂纹的产生原因主要包括焊接残余应力、焊接材料内部结构缺陷、焊接温度过高或过低、焊接残余氢元素和焊接速度不均匀等因素。
为了预防碳钢焊接裂纹的产生,我们应该采取合理控制焊接残余应力、做好焊接材料预处理、控制焊接温度、降低残余氢含量和均匀控制焊接速度等措施。
开裂分析报告
![开裂分析报告](https://img.taocdn.com/s3/m/cd4e8d8eba4cf7ec4afe04a1b0717fd5360cb296.png)
开裂分析报告1. 引言开裂是指在材料或结构中出现裂纹或裂缝的现象。
开裂可能会导致材料强度下降、失去使用价值甚至发生事故。
因此,对于开裂的分析和研究具有重要意义。
本文将对开裂的原因、分类和解决方法进行分析,并提供相关案例作为参考。
2. 开裂原因开裂的原因可以分为内部因素和外部因素。
2.1 内部因素内部因素是指与材料本身的特性和结构有关的因素,主要包括以下几个方面:•缺陷:材料中的缺陷是引起开裂的主要原因之一。
常见的缺陷包括气孔、夹杂物和非金属夹杂物等。
•组织不均匀性:材料的组织不均匀性会导致应力集中,从而引起开裂。
例如,晶体结构的缺陷、晶界的错位和位错等。
•内应力:材料内部存在的应力也是导致开裂的原因之一。
内应力可以由工艺过程、热处理、冷却速率等因素引起。
2.2 外部因素外部因素是指与材料外部环境、加载条件等有关的因素,主要包括以下几个方面:•温度变化:温度的变化会导致材料的膨胀和收缩,从而引起开裂。
•湿度变化:湿度的变化会导致材料的膨胀和收缩,同时也会发生腐蚀和氧化反应,从而引起开裂。
•加载条件:过大的载荷或不均匀的加载会引起材料内部的应力集中,从而引发开裂。
3. 开裂分类根据开裂的形态和性质,开裂可分为以下几种类型:3.1 动态开裂动态开裂是指在材料或结构受到动态加载时出现的裂纹。
动态加载包括冲击、振动和爆炸等。
动态开裂的特点是裂纹扩展速度较快。
3.2 静态开裂静态开裂是指在材料或结构受到静态加载时出现的裂纹。
静态加载包括静力加载和恒定载荷等。
静态开裂的特点是裂纹扩展速度较慢。
3.3 磨损开裂磨损开裂是指材料或结构在与其他物质的接触和摩擦过程中出现的裂纹。
磨损开裂的特点是裂纹形态多样,可以呈现为刮擦、疲劳和磨耗等形式。
4. 开裂解决方法针对不同类型的开裂,可以采取不同的解决方法:•提高材料质量:通过加强材料的制造工艺和质量控制,减少内部缺陷和组织不均匀性,以提高材料的抗裂性。
•减小应力集中:通过设计合理的结构,在可能产生应力集中的位置采取措施,例如添加过渡区域、使用锥度结构等,以减小应力集中。
混凝土结构中裂纹产生的原因及处理方法
![混凝土结构中裂纹产生的原因及处理方法](https://img.taocdn.com/s3/m/3470911cbc64783e0912a21614791711cd797956.png)
混凝土结构中裂纹产生的原因及处理方法一、前言混凝土结构的裂纹是常见的问题,其产生的原因有很多,如温度变化、荷载作用、材料性能等等。
裂纹的存在不仅会影响建筑物的美观度,还会影响其承载力和使用寿命。
因此,对于混凝土结构中裂纹的产生原因及处理方法进行研究具有重要意义。
二、混凝土结构中裂纹产生的原因1、温度变化:混凝土结构在温度变化的作用下,由于不同材料的线膨胀系数不同,会引起结构的变形,从而产生裂纹。
2、荷载作用:混凝土结构在受到荷载作用时,由于混凝土的弹性模量较小,较容易发生变形,从而引起裂纹的产生。
3、材料性能:混凝土结构中如果使用的水泥、骨料等材料质量不好,或者掺杂了一些有害物质,就会降低混凝土的强度和耐久性,从而容易引起裂纹的产生。
4、施工工艺:混凝土结构的施工工艺也是影响裂纹产生的重要因素。
如果施工不规范,如振捣不均匀、浇注速度过快等,就会引起混凝土内部的温度和应力不均衡,从而导致裂纹的产生。
三、混凝土结构中裂纹的处理方法1、预防措施预防措施是避免裂纹产生的最好方法。
具体措施如下:(1)控制混凝土的水灰比,保证混凝土的强度和耐久性。
(2)选择质量好的材料,避免掺杂有害物质。
(3)控制温度和湿度,在混凝土浇注和养护过程中,要控制温度和湿度,防止混凝土内部的温度和应力不均匀,从而导致裂纹的产生。
(4)选择合适的施工工艺,规范施工流程,保证混凝土的振捣均匀,浇注速度适中,避免混凝土内部的应力不均衡。
2、修补处理如果混凝土结构已经产生了裂纹,需要进行修补处理。
具体方法如下:(1)表面裂纹的修补:表面裂纹较浅,可以采用填缝材料进行修补。
填缝材料应选择附着力强、耐久性好的材料,如环氧树脂等。
(2)深度裂纹的处理:深度裂纹较深,需要进行破损处理。
先将裂纹部位清理干净,然后采用浇注或打孔灌浆的方法进行修补。
(3)局部破损的处理:局部破损可以采用局部修补的方法,先清理破损部位,然后在破损处涂抹修补材料,保证修补材料与原材料的粘结力和硬度相同。
针对生产过程中各个环节分析高锰钢铸件裂纹产生的原因
![针对生产过程中各个环节分析高锰钢铸件裂纹产生的原因](https://img.taocdn.com/s3/m/3ef4592ba200a6c30c22590102020740be1ecd82.png)
针对生产过程中各个环节分析高锰钢铸件裂纹产生的原因高锰钢铸件是一种重要的材料,广泛应用于许多重要的行业。
然而,在生产和使用过程中,高锰钢铸件经常会出现裂纹问题,这会给工业生产和使用带来很大的危害和损失。
本文将分析高锰钢铸件裂纹产生的原因,并提出相应的解决方法,以期减少这一问题的出现率。
生产过程中的原因:一、铸造过程1.1 模具:模具的设计、制作和使用不合理,会导致铸件的局部冷却速度不同,进而引发裂纹。
同时,模具的尺寸精度和表面质量也会对铸件的质量产生影响。
因此,模具设计和制作过程需要严格控制。
1.2 熔炼:熔炼过程中温度、时间、成分等因素的控制不当,会导致铸件内部组织不均匀、气孔、夹杂物等缺陷增多,使得铸件易发生裂纹。
因此,在熔炼过程中需要注意炉温、熔炼时间和金属成分的控制。
1.3 浇注:浇注时铸造温度、浇口设计和浇注时间不合理,会导致铸件受到强烈的热应力,成功率减低,从而导致裂纹。
浇注时要注意铸型尺寸、铸型材料和温度的匹配,以降低热应力。
1.4 冷却:铸件冷却时冷却速率和方法不合理,会导致铸件内部温度梯度过大,产生拉应力和强度不均,致使裂纹。
正确选择冷却方法、冷却时间和冷却速率,控制温度梯度,能够有效减少铸件的热应力。
二、热处理过程高锰钢铸件在使用前通常需要进行热处理,如退火、正火、淬火等,以获得更好的性能、组织和硬度。
但热处理过程本身也可能成为产生裂纹的原因。
2.1 温度:热处理中温度过高或温度不均匀,会导致铸件内部产生应力不均,易发生裂纹。
2.2 时长:热处理时间过长或过短,也可能导致铸件内部应力过大而产生裂纹。
2.3 冷却速度和方法:热处理后的铸件需要进行冷却,若冷却过程不恰当,也会使铸件产生裂纹。
三、机械加工过程机械加工过程中裂纹通常是由过大的切削力引起的。
多余的应力作用于铸件的表面,产生一些小裂纹,其在后续加工过程中会扩大。
这是一种慢性损伤,会减少高锰钢铸件的使用寿命。
解决方法1. 完善的工艺控制:通过合理的模具、熔炼和浇注工艺及合适的冷却方式,可以减少高锰钢铸件的热应力和应力过大的问题,从而避免裂纹的产生。
增材制造过程中裂纹发生与发展的机理
![增材制造过程中裂纹发生与发展的机理](https://img.taocdn.com/s3/m/dbb11556f08583d049649b6648d7c1c708a10b9f.png)
增材制造过程中裂纹发生与发展的机理增材制造过程中裂纹发生与发展的机理主要包括以下几个方面:1.收缩应力:塔材制造过程中,材料通过逐层堆积的方式形成三维结构,不同层之间的结合以及材料本身的收缩会导致收缩应力的产生。
当收缩应力超过材料的极限抗拉强度时,就会产生裂纹。
2.热应力:增材制造过程中,材料会经历从熔融态到固态的相变过程,同时受到热膨胀和热收缩的影响,导致热应力的产生。
热应力可能会引起裂纹的产“生或者改变裂纹扩展的方向。
3.冶金缺陷:增材制造过程中,由于材料熔融和凝固的速度较快,可能会导致冶金缺陷的产生,如气孔.夹杂物等。
这些治金缺陷可能会成为裂纹的萌生源,导致裂纹的产生和发展。
4.机械应力:增材制造过程中,机械载荷的作用可能导致材料内部产“生机械应力。
当机械应力超过材料的抗拉强度时,就会产生裂纹。
5.相变诱发裂纹:某些金属材料在相变过程中会发生体积变化,导致应力集中和裂纹的产生。
6.环境因素:环境中的水分.化学物质等可能对材料产“生腐蚀或氧化作用,从而降低材料的力学性能,增加裂纹产生的可能性。
为了减少增材制造过程中裂纹的产生和发展,可以采取以下措施: 1.优化打印参数:调整打印速度、温度填充密度等参数,以减少材料内部应力和收缩应力的产生。
2.选择合适的材料:选择具有较低热膨胀系数、收缩率较小、力学性能优良的材料,以降低裂纹产“生的可能性。
3.后处理:对打印完成后的零件进行热处理、抛光.强化等后处理,以提高其力学性能和耐久性。
4.检查和检测:对打印完成的零件进行无损检测和力学性能测试,及时发现并处理裂纹等缺陷。
5.环境控制:控制打印环境,如温度、湿度、清洁度等,以确保材料的保存和打印过程中不受环境因素的影响。
6.材料改性:通过添加增强相、纤维或纳米颗粒等手段改性材料,以提高其力学性能和耐久性。
7.工艺改进:不断改进增材制造的工艺方法和技术,以提高零件的致密度、精度和力学性能。
综上所述,增材制造过程中裂纹发生与发展的机理是多方面的,需要从多个方面采取措施进行预防和控制。
烧成裂纹产生的原因
![烧成裂纹产生的原因](https://img.taocdn.com/s3/m/1f40bb1176232f60ddccda38376baf1ffc4fe338.png)
烧成裂纹产生的原因烧成裂纹是指在高温下,材料表面出现裂纹现象。
这种现象在许多行业中都会出现,如冶金、航空航天、能源等领域。
烧成裂纹的产生原因主要有以下几点:1. 温度梯度:温度梯度是指材料在烧结过程中温度分布的不均匀性。
材料表面与内部的温度差异会导致热应力的产生,从而引起裂纹的形成。
温度梯度的大小与烧结工艺参数、材料的热导率等因素有关。
2. 热应力:热应力是指材料在烧结过程中由于温度变化而引起的内部应力。
在高温下,材料的热膨胀系数会发生变化,导致材料的尺寸发生变化。
当材料的尺寸变化受到限制时,就会产生热应力,从而引发裂纹的产生。
3. 冷却速率:冷却速率是指材料在烧结过程结束后,从高温到室温的冷却速度。
如果材料的冷却速率过快,就会导致材料内部的应力无法完全释放,从而产生裂纹。
冷却速率的大小与烧结工艺参数、材料的热导率等因素有关。
4. 微观结构:材料的微观结构也会影响烧成裂纹的产生。
例如,如果材料中存在着大量的缺陷、夹杂物或晶界等不均匀性,就会使材料在烧结过程中容易发生裂纹。
此外,材料的晶粒尺寸、晶界的稳定性等也会对烧成裂纹的产生起到一定的影响。
5. 材料性能:材料的性能也是影响烧成裂纹的重要因素。
例如,材料的抗拉强度、韧性、热膨胀系数等性能参数会直接影响材料在高温下的应力分布和承受能力,从而影响烧成裂纹的产生。
为了避免烧成裂纹的产生,可以采取以下措施:1. 优化烧结工艺:合理设置烧结工艺参数,如温度、时间、压力等,以减小温度梯度和热应力,降低裂纹的产生风险。
2. 控制冷却速率:合理控制材料的冷却速率,尽量避免过快的冷却,以允许材料内部的应力得到释放,减少裂纹的形成。
3. 提高材料质量:加强材料的制备过程控制,减少缺陷和夹杂物的存在,提高材料的均匀性和稳定性,从而减少烧成裂纹的风险。
4. 优化材料配方:通过调整材料配方,改变材料的微观结构,提高材料的抗热应力能力和韧性,从而减少烧成裂纹的产生。
烧成裂纹的产生是由于温度梯度、热应力、冷却速率、微观结构和材料性能等多种因素的综合作用所致。
碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施
![碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施](https://img.taocdn.com/s3/m/f23a77e251e2524de518964bcf84b9d528ea2c0c.png)
碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施
碳钢焊接裂纹是焊接过程中常见的质量问题,其产生原因可以归结为以下几个方面:
1. 温度应力:焊接过程中,材料受到加热和冷却的影响,会产生热应力和冷却应力。
如果这些应力超过了材料的承受能力,就会导致裂纹的产生。
2. 焊接残余应力:焊接完成后,材料内部可能会留下残余应力。
这些应力可以是热
应力、冷却应力或由于金属的体积变化而产生的内部应力。
这些应力会导致材料在使用过
程中出现裂纹。
3. 晶间腐蚀:在某些条件下,焊接过程中产生的晶间腐蚀会导致裂纹的产生。
通常
是由于焊接过程中金属的组织发生变化,导致晶间的腐蚀性改变。
1. 控制焊接过程中的温度:通过控制焊接过程中的加热和冷却速度,可以减少温度
应力的产生。
可以采用预热或者控制焊接速度的方式来控制温度。
2. 降低焊接残余应力:使用合适的工艺参数,例如预热和后热处理,可以降低焊接
残余应力的产生。
合理的焊接工艺设计和材料选择也可以降低残余应力的产生。
3. 选择合适的焊接材料:合理选择焊接材料,可以降低晶间腐蚀的风险。
选择抗晶
间腐蚀性能好的焊接材料,可以减少晶间腐蚀引起的裂纹。
4. 采用适当的焊接工艺:选择合适的焊接工艺,可以减少温度和应力的集中,从而
减少裂纹的产生。
采用适当的焊接参数、焊接方法和焊接顺序等。
为了预防碳钢焊接裂纹的产生,需要从控制温度应力、降低焊接残余应力、选择合适
的焊接材料和采用适当的焊接工艺等多个方面进行综合考虑和控制。
材料裂纹的产生及扩展的原因分析
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材料疲劳裂纹的产生及影响裂纹扩展的因素摘要:文中通过对疲劳裂纹的研究,全面分析了疲劳裂纹的产生,交变应力,表面状态,载荷形式,化学成分,夹杂物等对疲劳产生的影响;分析了影响疲劳裂纹扩展的因素,载荷,腐蚀环境,热疲劳,温度对疲劳裂纹扩展的影响机理,论述了其影响效果,对进一步研究分析裂纹的产生,防止裂纹进一步扩展,提高材料的寿命有一定的帮助。
关键词:疲劳裂纹 ; 疲劳裂纹扩展Abstract: In this paper, through the study of fatigue crack, and making a comprehensive analysis of the fatigue crack produces, alternating stress, the surface, and the load form, chemical composition, inclusion has effect on the fatigue; Analyzing the effect of fatigue crack growth’s factors. and the load, corrosive environment, thermal fatigue, temperature have influence on the fatigue crack propagation, It is a great help to study further the fatigue, prevent crack further expanding, and improve the life of the materials .Keyword:fatigue crack ; fatigue crack growth1 引言机械零件在交变压力作用下,经过一段时间后,在局部高应力区形成微小裂纹,再由微小裂纹逐渐扩展以致断裂。
混凝土裂纹扩展原理
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混凝土裂纹扩展原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料,具有良好的耐久性和承载能力。
然而,在使用过程中,混凝土往往会出现裂纹,严重影响其使用寿命和安全性。
因此,了解混凝土裂纹扩展的原理对于预防和修补混凝土裂纹至关重要。
二、混凝土裂纹的形成原因混凝土裂纹的形成原因很多,主要可以分为以下几类:1.内部应力引起的裂纹:混凝土在硬化过程中会产生内部应力,当这些应力超过混凝土的强度极限时,就会产生裂纹。
2.温度变化引起的裂纹:混凝土在温度变化过程中会产生收缩和膨胀,如果温度变化过于剧烈,就会产生裂纹。
3.荷载作用引起的裂纹:混凝土承受荷载时,会产生应力集中,这些应力如果超过混凝土的强度极限,就会产生裂纹。
4.化学侵蚀引起的裂纹:混凝土在受到化学物质的侵蚀时,会发生物质变化,导致混凝土的强度降低,从而产生裂纹。
三、混凝土裂纹扩展的机理混凝土裂纹扩展的机理主要包括两个方面:裂纹的产生和裂纹的扩展。
1.裂纹的产生混凝土裂纹的产生主要与混凝土的强度、应力和环境因素有关。
当混凝土的强度不足以承受外部应力时,就会产生裂纹。
同时,在温度变化、荷载作用、化学侵蚀等外部环境因素的作用下,也会导致混凝土的强度降低,从而产生裂纹。
2.裂纹的扩展混凝土裂纹的扩展主要受到裂纹的形态、混凝土的材料性质、应力状态和外部环境因素的影响。
一般来说,混凝土中的裂纹分为两种类型:剪切裂纹和拉伸裂纹。
剪切裂纹主要受到混凝土的剪切强度和剪切应力的影响,而拉伸裂纹主要受到混凝土的抗拉强度和拉应力的影响。
当裂纹扩展到混凝土的材料强度极限时,裂纹就会继续扩展,直至混凝土的破坏。
四、混凝土裂纹扩展的影响因素混凝土裂纹扩展的影响因素主要包括以下几个方面:1.混凝土的材料性质:混凝土的材料性质对裂纹的扩展有着直接的影响。
比如,混凝土的强度、韧度和抗裂性能都会影响裂纹的扩展。
2.裂纹的形态:不同形态的裂纹对混凝土的影响也不同。
比如,长而细的裂纹比短而宽的裂纹更容易扩展。
大型钢锭锻造过程中裂纹原因分析
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大型钢锭锻造过程中裂纹原因分析摘要:大型钢锭锻造过程中发生纵裂,对裂纹部位取样进行检测,对导致夹渣的原因进行分析,同时对可能对钢锭锻造产生裂纹的各种原因进行了分析。
关键词:钢锭;裂纹;夹渣钢锭锻造时产生裂纹与冶炼、加热、锻造有关。
虽然钢锭的裂纹有众多因素,但可归咎为两大原因,一是材料自身的内部缺陷;二是加热和锻造中产生的有害拉应力。
应力状态、变形温度和变形速度是裂纹产生和扩展的外部条件,钢锭组织结构、冶金质量是裂纹产生和扩展的内部依据。
1、钢锭裂纹及检测材质50Cr3MoV、重量55吨钢锭,镦粗时锭身中部有多处纵裂纹如下图1、2。
在钢锭裂纹开口处切一块下来,中间剖开做金相检测,发现有多处夹渣,如图3。
对试样抛光后的异常处进行电镜分析,如图4。
从裂纹处金相检测看,夹渣数量较多且尺寸较大,能谱检测夹渣成分看,夹渣中Fe、Si、Cr、Mn、和O含量较高,应为FeO、(FeMn)O、Cr2O3 、SiO2、类夹渣。
从检测分析看,产生裂纹的钢锭中存在的并非为内生的夹杂物,而是较大的外来夹渣,分析认为应该是浇注过程的某个环节带入了钢中,并且在浇注过程中无法上浮到冒口。
2、钢锭锻造裂纹产生原因分析2.1钢中第二相组织影响钢中第二相的力学性能往往和金属基体有很大的差别,因而在变形流动时会引起附加应力导致整体工艺塑性下降,一旦局部应力超过异相与基体间结合力时,则发生分离形成孔洞。
例如钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等等。
假如这些相呈密集、链状分布,尤其在沿晶界结合力薄弱处存在,高温锻压就会开裂。
2.2大型夹杂物影响分布在钢锭表层的大型夹杂物是钢锭表面缺陷和加工时产生裂纹的重要原因。
分布在下部的大型夹杂物难于发现和消除,往往使产品报废。
钢锭中大型非金属夹杂的数量及分布决定于钢液中的夹杂物数量及其被凝固钢捕获的几率,后者则主要决定于钢液中夹杂物的上浮速度与钢液结晶速度的比值。
由于钢锭表层快速结晶,使接近模壁的钢液中的夹杂物来不及上浮而易被凝固壳捕获。
钢材裂纹延伸的原因
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钢材裂纹延伸的原因
钢材裂纹延伸的原因可以有以下几点:
1. 材料性能不足:钢材在制造过程中,如合金成分、冷处理工艺等不符合要求,导致材料强度、韧性等性能不佳,容易发生裂纹并延伸。
2. 负荷作用:钢材在使用中受到的负荷作用可能引起应力集中,如果该应力超过了材料的强度极限,就会导致裂纹的发生和延伸。
3. 环境腐蚀:钢材在潮湿、酸碱等腐蚀环境中,会发生腐蚀作用,使钢材表面产生氧化膜、麻点锈等缺陷,进而加速裂纹的生成和扩展。
4. 焊接缺陷:钢材在焊接过程中,如果焊接质量不好,如焊接工艺参数不合理、焊接材料不合适等,容易出现焊接缺陷,这些缺陷会成为裂纹扩展的起点。
5. 材料疲劳:钢材在经历多次负荷循环后,容易出现疲劳损伤,即裂纹从材料表面开始扩展,最终导致材料破裂。
综上所述,钢材裂纹延伸的原因包括材料性能不足、负荷作用、环境腐蚀、焊接缺陷和材料疲劳等。
为了减少裂纹的发生和延伸,需要进行合理的材料选择、加工工艺和使用环境控制,同时进行定期检测和维护。
2.5 裂纹的起源与快速扩展
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裂纹扩展力G= πc2/E;当裂纹达到临界尺寸开始扩展,c↑使 得G↑,而dws/(2dc)=2是常数,因此,裂纹一旦达到临界尺 寸开始扩展,G就越来越大于2,直到破坏。因此,脆性材料 裂纹的起始扩展就是破坏过程的临界阶段。
由于G越来越大于 2,释放出来的多余能量一方面使裂纹扩 展加速,另一方面,能使裂纹增殖,产生分枝形成更多的新
表面。
ห้องสมุดไป่ตู้
玻璃板在不同负荷下裂纹增殖示意图
↑→G↑
2.5.3 防止裂纹扩展的措施
1. 应力小于临界应力; 2. 在材料中设置吸收能量的机构,如在陶瓷基体中添加 塑性粒子或纤维制备金属陶瓷和复合材料。 3. 在材料中造成大量极微细的裂纹(小于临界尺寸)也 能吸收能量,阻止裂纹扩展。
氧化锆
2.6 无机材料中裂纹的亚临界生长
按Griffith裂纹理论,材料的断裂强度不取决于裂纹的数 量,而是裂纹的大小,即临界裂纹尺寸决定材料的断裂强 度。 裂纹进一步扩展2dc,单位面积所释放的能量为dwe/(2dc) (
厚度为1)=πc2/E;形成新的单位表面积所需的表面能为
dws/(2dc)=2。
πc2/E=2→c=2E/(π2)
裂纹除了上述的快速失稳扩展外,还会在应力下,随着 时间的推移而缓慢扩展。这种缓慢扩展也叫亚临界生长, 或称为静态疲劳。
裂纹缓慢生长使裂纹尺寸逐渐增大,当达到临界尺寸, 就会失稳扩展而破坏。一个构件开始负荷时不会破坏, 在一定时间后会突然断裂。即应力持续时间越长,材料 的断裂强度越小。P72
2.5 裂纹的起源与快速扩展
2.5.1 裂纹的起源
1. 晶体微观结构中存在缺陷,当受到外力作用时,缺陷 处引起应力集中,导致裂纹成核。 2. 材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表面裂纹。表面 裂纹最危险,裂纹的扩展常常由表面裂纹开始。P69实例 3. 由于热应力形成裂纹。P70
金属材料热加工裂纹产生机理
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金属材料热加工裂纹产生机理
金属材料热加工裂纹产生的原因可能有以下几种:
- 金属材料内部存在缺陷:在金属材料的制造和加工过程中,材料表面易形成刮伤、刀痕等微观缺陷,这些缺陷可以被看作初始表面裂纹或裂纹源。
随着加工过程的进行,在疲劳载荷的作用下,这些裂纹会不断扩展,最终导致结构件的破坏。
- 金属材料成分不均匀:若金属材料中含有过多的C、S、P、Cu、Zn等低熔点元素及其化合物,会促使形成热裂纹。
在焊缝凝固过程期间,这些低熔点物质容易在焊缝中央聚集偏析,当焊缝边缘结晶凝固时,焊缝中心晶粒间杂质仍处于液态膜状态,在焊缝收缩产生的应力作用下产生裂纹。
- 金属材料结构不均匀:金属材料的不同部分可能存在不同的晶体结构、晶粒大小或取向,导致材料的力学性能在不同方向上存在差异。
在热加工过程中,这种不均匀性可能导致应力集中,从而引发裂纹。
- 加工工艺不当:在金属材料的热加工过程中,若加工参数设置不当,如加热温度过高、加热速度过快或冷却速度过快,可能导致材料内部产生过大的应力,从而引发裂纹。
为了减少金属材料热加工裂纹的产生,可以采取以下措施:
- 优化材料设计:选择合适的金属材料成分和组织结构,减少低熔点元素和夹杂物的含量,以提高材料的抗裂性。
- 控制加工工艺:合理设置热加工参数,如加热温度、加热速度、冷却速度等,以避免材料内部产生过大的应力。
- 采用适当的裂纹检测技术:定期检测金属材料的裂纹情况,及时发现和处理裂纹问题,以避免裂纹的进一步扩展和破坏。
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材料疲劳裂纹的产生及影响裂纹扩展的因素摘要:文中通过对疲劳裂纹的研究,全面分析了疲劳裂纹的产生,交变应力,表面状态,载荷形式,化学成分,夹杂物等对疲劳产生的影响;分析了影响疲劳裂纹扩展的因素,载荷,腐蚀环境,热疲劳,温度对疲劳裂纹扩展的影响机理,论述了其影响效果,对进一步研究分析裂纹的产生,防止裂纹进一步扩展,提高材料的寿命有一定的帮助。
关键词:疲劳裂纹 ; 疲劳裂纹扩展Abstract: In this paper, through the study of fatigue crack, and making a comprehensive analysis of the fatigue crack produces, alternating stress, the surface, and the load form, chemical composition, inclusion has effect on the fatigue; Analyzing the effect of fatigue crack growth’s factors. and the load, corrosive environment, thermal fatigue, temperature have influence on the fatigue crack propagation, It is a great help to study further the fatigue, prevent crack further expanding, and improve the life of the materials .Keyword:fatigue crack ; fatigue crack growth1 引言机械零件在交变压力作用下,经过一段时间后,在局部高应力区形成微小裂纹,再由微小裂纹逐渐扩展以致断裂。
疲劳破坏具有在时间上的突发性,在位置上的局部性及对环境和缺陷的敏感性等特点,故疲劳破坏常不易被及时发现且易于造成事故。
由于各种原因导致疲劳裂纹的产生和扩展,最终导致材料的断裂而引发事故,因而有必要对材料裂纹的产生与扩展进行综合分析,下面是对金属疲劳产生的影响因素及裂纹的扩展影响因素进行的研究分析。
2 材料疲劳裂纹的产生当材料受到小于屈服强度的交变应力时,会产生疲劳问题,即在疲劳源附近,发生裂纹的萌生和扩展,随着裂纹的扩大,结构最后发生断裂。
裂纹的产生和扩展是由局部的应力集中产生的。
防止方法,对于表面裂纹,可以尽量磨光表面,减少初始疲劳源,也可以采用表面预压的方法,如喷丸。
对于内部的,则应该注重材料的性能,减少夹杂、松孔,如把空气中铸造的改成真空铸造,精细铸造,或换成锻造,精锻。
也可以利用一些热处理,减小材料内部的残余应力或不均匀力等,或改变局部的硬度。
由于疲劳裂纹经常从零构件的表面开始,所以金属零构件的表面状态对疲劳强度会有显著的影响。
这里所指的表面就是表面加工光洁度、表面层的组织结构及应力状态等。
大量的试验研究结果表明,表面光洁度对疲劳强度有较大的影响,因为零构件经表面加工后所引起的表面缺陷是应力集中的因素。
特别是对高强度材料,表面稍有缺陷,就常成为极危险的尖锐缺口,这是疲劳源的所在地。
载荷形式( 弯曲、轴向或扭转) 对疲劳强度有一定影响。
大量的实验结果表明,在应力幅度相同时,弯曲疲劳的寿命大于轴向疲劳寿命;在给定的疲劳寿命时,轴向疲劳应力幅度小于弯曲疲劳的应力幅度,这种现象在高应力低周疲劳中更加明显。
出现这种矛盾的原因是存在应变梯度、体积效应、循环应变硬化和软化,以及表面裂纹萌生后裂纹扩展的不同。
由此可推想到旋转弯曲疲劳寿命也应当小于反复弯曲疲劳寿命。
旋转弯曲试样表面的所有材料,在不同的时间内,均能受到最大应力作用;而反复弯曲试样只有上部和下部的最外层能承受到最大应力,相比之下,旋弯试样出现裂纹的几率大,寿命短。
在对称循环载荷下,得到的S—N 曲线是基本S—N 曲线,然而在构件设计中,载荷往往并非对称循环,即平均应力不一定等于零。
因此,要考虑到平均应力对于材料疲劳性能的影响。
一般说来,在应力幅相同的情况下,拉伸平均应力使疲劳强度和寿命降低,而压缩平均应力产生的影响则比较有利。
图1 平均应力对疲劳寿命的影响化学成分也直接影响材料的疲劳特性,因为原子间的化学结合力的性质及强度决定材料的强度及韧度的可能变动范围。
一切金属及合金都受疲劳的支配。
对于所有金属,疲劳强度指数及疲劳韧度指数的可能范围大致都是相同的。
但是,疲劳强度系数及疲劳韧度系数的可能范围却视金属的不同而有很大变化。
化学成分由于变更结构或影响某一硬化程序的有效性,因而也间接地影响疲劳特性。
夹杂物和缺陷对疲劳强度的影响是多年来许多学者悉心研究的重要课题,特别是中、高强钢或高硬度钢,夹杂物和缺陷对疲劳强度的影响更加显著。
钢材中总是存在有各种各样的缺陷和夹杂物,它们周围应力分布的不均匀对疲劳裂纹萌生和早期扩展有重要作用,也是引起应力集中的原因之一,对疲劳强度影响很大。
3 影响疲劳裂纹扩展的因素3.1 载荷对疲劳裂纹扩展的影响3.1.1 残余应力对疲劳裂纹扩展的影响残余应力模型中,在加载过程中裂纹张开,裂纹尖端附近形成一个塑性区,载荷峰值越大,则塑性区尺寸就越大:卸载后,由于塑性区周围的弹性区材料要恢复原来的尺寸,为了保持变形协调,已产生了永久变形的塑性区内的材料就要受到周围弹性区的压缩而产生残余压应力。
残余应力对结构的实有应力分布有很大的影响,残余压应力使疲劳裂纹的扩展减缓。
残余应力对疲劳裂纹扩展的影响:(1)残余压应力使裂纹的两个面压紧,从而使裂纹闭合;(2)降低了裂纹的最大应力强度因子,使裂纹扩展驱动力降低。
3.1 .2超载对疲劳裂纹扩展的影响在裂纹尖端残余应力的基础上,过载使裂纹尖端形成大塑性区,而塑性区阻碍裂纹增长,使裂纹产生停滞效应。
施加过载时,裂纹尖端产生较大的残余拉应变,过载后,在随后的恒定△K作用下逐渐卸载过程中,因裂尖已形成残余拉应变,使裂纹尖端过早闭合,会产生裂纹的闭合效应,从而裂纹尖端实际的应力强度因子比实际外加值△K小,所以延缓裂纹扩展速率。
有机玻璃中,超载导致裂纹前缘严重钝化和不规则,裂纹迟滞扩展的过程实际上是从钝化的裂纹前缘重新萌生裂纹并扩展的过程。
在一定范围内,拉伸超载可以延长冲击疲劳裂纹起始寿命超载造成的残余应力是引起该钢超载效应的主要机制,而超载造成的材料性能变化对超载效应贡献不大。
3.1.3 加载频率对疲劳裂纹扩展的影响在研究周期频率对合金裂纹扩展的影响过程中,高温环境下,由于频率的影响,可从试件断口形貌特征将疲劳行为分为周期相关性、时间相关性和周期一时间相关性3种类型。
由于材料或环境的因素,加载频率对疲劳裂纹扩展速率将产生很大的影响。
加载频率对中温环境下疲劳裂纹扩展的影响。
积分范围可以作为纹扩展的参数,能很好地反映加载频率对裂纹的影响。
在试验温度为550~C时,频率的改变对直接时效GH4169高温合金疲劳裂纹扩展性能基本没有影响,其裂纹扩展的控制机理是机械疲劳;在试验温度为650oC时,在0.5Hz以上频率时,频率的改变对直接时效GH4169高温合金疲劳裂纹扩展性能基本没有影响,其裂纹扩展的控制机理是机械疲劳;但当频率降低至0.1Hz时,其疲劳裂纹扩展速率明显加快,裂纹扩展的控制机理是高温氧化。
大量研究表明,当△K较低时,dN基本不受加载频率的影响;当△K较大时,加载频率有较大影响。
加载频率降低,dN 增高;加载频率增高,dN降低。
.3.1.4 平均应力或应力比的影响当循环载荷的应力幅σa 给定时,应力比R 增大,平均应力σm也增大。
σa 与σm有如下关系:σm= (1+R)(1- R)σa故讨论应力比R 的影响就是讨论平均应力的影响。
(1)R>0 情况以R=0 的da/dN-△K 曲线为基本裂纹扩展速率曲线,应力比R 改变时,da/dN- △K 曲线的变化一般有下图所示的趋势。
R>0 时,应力循环中的σmin >0。
应力幅σa 给定时,随R的增大,循环中最大应力σmax 和最小应力σmin 均增大。
在裂纹扩展速率的三个区域内da/dN 均增大。
图中表现为曲线整体向左移动。
因此,随着R 的增大,高速率区的上限(1-R)Kc 降低,裂纹扩展的寿命减小;在低速率区,疲劳裂纹扩展速率的下限(门槛值)△Kth降低,对含一定缺陷的构件,不引起裂纹扩展的允许载荷减小。
图2 应力比的影响(2)R<0 的情况应力比R<0,即循环载荷中包括负应力部分。
与R=0 的情况相比,负应力的存在使低速率区da/dN 加快;对中速率区的da/dN 影响不大;在高速率区,因为上限(1-R)Kc增大,da/dN还有减缓的趋势。
故在不同的裂纹扩展速率区域内,负应力的存在对da/dN 的影响是不同的,情况比R>0 的复杂得多。
总之,应力比R>0 时,在裂纹扩展速率的三个区域内,da/dN 均增大。
当R <0 时,负应力的存在使低速率区da/dN 加快;对中速率区的da/dN 影响不大;在高速率区,da/dN 有减缓的趋势。
3.2 腐蚀环境对疲劳裂纹扩展的影响在腐蚀介质环境中,腐蚀疲劳是介质引起的腐蚀破坏过程和扰动应力引起的疲劳破坏过程的共同作用。
这二者的共同作用,比其中任何一种单独作用更为有害。
因为扰动应力下的裂纹扩展,使新的裂纹面不断地暴露于腐蚀介质中,加速了腐蚀;不断发生的腐蚀过程也使疲劳裂纹得以更快地形成和扩展。
在腐蚀介质环境中,疲劳裂纹扩展速率总是比在惰性介质环境中高,有时甚至高几个数量级。
而且,一般来说,液体腐蚀环境对疲劳裂纹扩展的影响比气体腐蚀环境更严重。
3.2.1应力腐蚀开裂在腐蚀介质中,即使只有静载荷作用,且裂纹尖端的应力强度因子远低于临界断裂韧性值,也可能在一定时间后发生裂纹的扩展。
将带裂纹的试件加载到K1i ( K1i<K1c,K1c为1 型裂纹的断裂韧性值)置于腐蚀介质中。
若材料对该腐蚀介质敏感,则在一定时间后裂纹将发生扩展。
记录在K1i作用下腐蚀介质中裂纹开始发生扩展的时间,可以得到下图所示的关系。
K1i- Tf 的关系①在腐蚀介质作用下,裂纹可以在应力强度因子K1i 低于K1c 的情况下发生扩展。
②作用的初始应力强度因子K1i越低,到发生裂纹扩展的时间Tf就越长。
③当K1i 趋于某极限值时,到发生裂纹扩展的时间Tf 趋于无限长,这一应力强度因子的极限值为应力腐蚀开裂的应力强度因子门槛值K1c。
若满足K1i<K1c,则将不发生应力腐蚀开裂。
3.2.2腐蚀疲劳裂纹扩展速率在腐蚀性介质中,大量实验研究结果表明,腐蚀疲劳裂纹扩展速率(da/dN) 与应力强度因子△K 的关系如下图所示三类。