疲劳和断裂读书报告
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。
航空器材料的疲劳与断裂分析
航空器材料的疲劳与断裂分析在现代航空领域，航空器的安全与可靠性是至关重要的。
而航空器材料的疲劳与断裂问题，一直是影响其性能和安全性的关键因素。
为了确保航空器在长时间的飞行和复杂的环境条件下能够稳定运行，对航空器材料的疲劳与断裂进行深入分析是必不可少的。
首先，我们来了解一下什么是材料的疲劳。
简单来说，疲劳是指材料在循环载荷作用下，经过一定次数的循环后，发生的局部永久性结构变化和裂纹萌生、扩展，最终导致材料失效的现象。
对于航空器而言，其在飞行过程中会不断经历各种形式的载荷变化，如起飞、降落、飞行中的气流颠簸等，这些都会导致材料产生疲劳。
航空器材料的疲劳现象具有一些显著的特点。
其一，疲劳失效往往发生在材料的应力集中部位，例如零件的尖角、孔洞、焊缝等。
这些部位由于几何形状的不连续性，会导致局部应力增大，从而加速疲劳裂纹的形成和扩展。
其二，疲劳破坏通常是在低于材料屈服强度的应力水平下发生的，这使得通过传统的强度设计方法难以准确预测疲劳失效。
其三，疲劳裂纹的萌生和扩展是一个渐进的过程，需要经过长时间的累积，这使得疲劳失效具有一定的隐蔽性，难以在早期被发现。
接下来，我们探讨一下航空器材料疲劳的影响因素。
载荷的特性是其中一个重要方面。
载荷的大小、频率、波形等都会对疲劳寿命产生影响。
较大的载荷、较高的频率以及复杂的波形通常会加速材料的疲劳损伤。
材料的性质也是关键因素之一。
材料的强度、韧性、硬度、组织结构等都会影响其疲劳性能。
一般来说，高强度材料具有较好的抗疲劳性能，但同时也可能存在韧性不足的问题，导致在疲劳过程中容易发生脆性断裂。
环境条件同样不容忽视。
高温、低温、腐蚀介质等环境因素会加速材料的疲劳损伤，降低其疲劳寿命。
而断裂则是材料在受到外力作用时，发生的突然性破坏。
航空器材料的断裂通常分为脆性断裂和韧性断裂两种类型。
脆性断裂是在没有明显塑性变形的情况下发生的，断裂面通常比较平整，呈现出结晶状的特征。
这种断裂往往具有突然性和灾难性，会对航空器的安全造成极大威胁。
损伤理论读书报告
硕士研究生课程«损伤理论及其应用»读书报告院(系): 土木工程与建筑学院专业：结构工程任课教师: 余天庆教授博士生导师研究生姓名:王熊珏学号: ********* 成绩：日期： 2014年4月30 日目录摘要┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2损伤力学基础理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3损伤力学文献综述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5损伤力学在桥梁工程中的应用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12摘要既有桥梁总会存在着不同程度的结构累积损伤, 这不但影响桥梁的正常运营,而且会危及结构的使用安全。
常规桥梁承载能力试验与新近发展起来的健康监测技术都很难独自对会导致桥梁脆性破坏的损伤累积进行有效检测。
因此,提出基于损伤机理的结构损伤安全评定方法的设想,采用局部无损探测和整体、长期健康监测相结合的损伤判断、定位技术,在正确诊断桥梁损伤基础上,综合应用基于损伤力学、疲劳断裂、可靠度理论等多种方法和理论进行损伤安全评定。
因此本文根据实时安全评定结果, 按照不同桥梁结构的损伤特点,即时给出桥梁维护管理对策,以便桥梁管理部门采取相应措施保障桥梁安全使用。
关键词：损伤理论工程AbstractThere is always a different level structure of cumulative damage of bridge, this will not only affect the normal operation of bridges, but will also endanger the structure of safety. General carrying capacity of bridge health monitoring of the test and the newly developed technology of is difficult alone can lead to brittle failure of bridges for effective detection of cumulative damage. Therefore, make safety evaluation method of structural damage based on damage mechanism envisaged adopting nondestructive detection and overall, long-term health monitoring of local damage judgments, the combination of positioning technology, in correct diagnosis of bridge damage on the basis of integrated application based on damage mechanics, fatigue fracture reliability theory, and a variety of methods and theory in safety assessment of damage. Therefore this article according to the assessment results in real time, in accordance with the different characteristics of bridge structure damage, instant for bridge maintenance and management countermeasures in order to bridge in bridge management sector, to take appropriate measures to ensure the safe use.Keywords：bridge; damage; safety assessment ; maintenance management strategy第一部分损伤力学基础理论（课本）1、机械设备工程结构中的构件，从毛坯制造到加工成形的过程中，不可避免地会使构1的裂纹或空隙等)。
疲劳与断裂
变幅载荷
随机载荷
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Three primary fatigue analysis methods which are the stress-life approach, strainlife approach, and the fracture mechanics approach, will be discussed. These methods have their own region of application with some degree of overlap between them.
二、疲劳破坏机理及断口微观特征
疲劳裂纹萌生机理：
疲劳裂纹的起始或萌生，称为疲劳裂纹成核。 疲劳裂 纹成核 扩展至临 界尺寸 断裂 发生
裂纹起源（裂纹源）在何处？ 高应力处： 1）应力集中处；缺陷、夹杂，或孔、切口、台阶等 2）构件表面； 应力较高，有加工痕迹， 平面应力状态，易于滑移发生。
16
延性金属中的滑移
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疲劳条纹(striation) 不同于海滩条带(beach mark) Cr12Ni2WMoV钢疲劳条纹:(金属学报,85)
透射电镜：1-3万倍
S
谱块
t
循环
条纹
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条带
疲劳裂纹扩展的微观机理 1976 Crooker
Cr12Ni2WMoV钢疲劳断口微观照片:(金属学报,85)
三种破坏形式:
微解理型 microcleavage
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1.5 疲劳问题研究方法
裂纹扩展规律 断裂力学规律
缺口影响 尺寸、光洁度 等影响 平均应力的影响 Goodman直线 Miner 累积损伤理论 雨流计数法
损伤容限设计 构件S-N曲线 （各种修正） 无限寿 命设计 安全寿 命设计
读书笔记之高速动车组齿轮箱疲劳裂纹机理分析研究
• 对主要工况下的时域信号进行傅里叶变换，从而获取相应的频率分布和功率
谱密度等。离散时间信号的傅里叶变换表达式。
H (exp(jw)) h(t ) exp( jwt )
0
2.3.3
典型工况振动特性分析
• 因为轨道直线段占高速线路总长 70% ～ 80% ，是高速铁路的主要组成部 分，所以列车在直线区段的运动特性能够代表列车系统的主要振动行为和 特征。该部分选取了高速直线和低速直线两种典型工况进行分析研究。可 知，高速运营时在频率为 575 Hz 附近振动最为激烈，该频率应与轨道不
着高速列车的运营安全性。该论文对确保高速列车运用安
全及齿轮箱体的新结构设计奠定了基础。
阅读过程中发现的问题以及我的思考和对策
• 1、论文选题
• 近年来，某品牌齿轮箱在列车线路运营中齿轮箱体出现了疲劳裂纹现象，严
重威胁着高速列车的运营安全，此篇文章以该型齿轮箱体为研究对象，对齿
轮箱体运用中的典型故障进行了统计，通过线路实测振动加速度信号和动应 力信号分析了高速直线和低速直线两种典型工况下轴箱和齿轮箱体的振动特
的疲劳特征——疲劳弧线，该弧线是疲劳裂纹扩展阶段形成的与裂纹扩展方 向垂直的弧形线，是疲劳裂纹瞬时前沿线的宏观变形痕迹。据统计，自
2012 年 6 月份某客车厂生产的高速动车组发生第一起齿轮箱疲劳裂纹故障
以来，截至目前，齿轮箱累积发生裂纹故障多达 100 余起,其中发生于上箱 体传感器固定码附近裂纹累计 67起。
平顺波长有关。
2.3.4
齿轮箱体疲劳裂纹产生原因
• 对该齿轮箱体进行了有限元仿真分析可得，上箱体应力较大区域为立板与 上盖板的过渡区域，其中 A 处为开裂齿轮箱体疲劳裂纹起裂部位，位于箱 体内侧拐角处。见下图
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。
飞机结构疲劳强度与断裂分析
飞机结构疲劳强度与断裂分析一、疲劳的基本概念（一）、疲劳破坏的特征1、在交变的工作应力远小于材料的强度极限，甚至比屈服极限还小的情况下，破坏就可以发生。
2、疲劳破坏是一个累积损伤的过程，要经过一定的时间历程在交变应力多次循环之后才突然发生。
3、疲劳破坏时没有明显的塑性变形。
即使塑性较好的材料，破坏时也象脆性材料那样，只有很小的塑性变形。
因此，疲劳破坏事前不易察觉。
4、疲劳破坏的断口有明显的特征，总是呈现两个不同的区域，一个是比较光滑的区域，叫做疲劳区，内有弧形线条，叫做疲劳线；另一个是比较糙的区域，叫做瞬时断裂区。
此区域内没有疲劳线。
（二）、疲劳破坏的原因疲劳破坏的原因内因：构件外形尺寸的突变或材料内部有缺陷外因：构件要承受有交变载荷（或交变应力）在交变应力长期作用下，在构件外形突变处，或材料有缺陷处出现应力集中，逐步形成了非常细微的裂纹（即疲劳源），在裂纹尖端产生严重的应力集中，促使裂纹逐渐扩展，构件截面不断削弱。
当裂纹扩展到一定程度，在偶然的超载冲击下，构件就会沿削弱了的截面发生突然断裂。
二、飞机结构承受的交变载荷（一）、飞机结构承受的疲劳载荷1.机动载荷它是由于飞机在机动飞行中，过载的大小和方向不断改变而使飞机承受的气动交变载荷。
机动载荷用飞机过载的大小和次数来表示。
2.突风载荷它是由于飞机在不稳定气流中飞行时，受到不同方向和不同强度的突风作用而使飞机承受的气动交变载荷。
3.地－空－地循环载荷飞机在地面停放或在地面滑行时，机翼在本身重量和设备重量作用下，承受向下的弯矩，但飞机离地起飞后，机翼在升力作用下，承受向上的弯矩。
这种起落一次交变一次的载荷，称为地－空－地循环载荷。
这是一种时间长、幅值大的载荷。
4.着陆撞击载荷它是由于飞机着陆接地后，起落架的弹性引起飞机颠簸加到飞机上的重复载荷。
5.地面滑行载荷它是由于飞机在地面滑行时因跑道不平引起颠簸，或由于刹车、转弯、牵引等地面操纵而加到飞机上的重复载荷。
机械结构的疲劳与断裂力学研究
机械结构的疲劳与断裂力学研究疲劳与断裂力学是研究材料和结构在循环加载下疲劳寿命和破裂强度的科学。
在机械结构设计中，考虑到材料的疲劳和断裂特性对于确保结构的安全可靠性至关重要。
本文将探讨机械结构的疲劳与断裂力学研究的重要性，并介绍其主要内容和研究方法。
一、疲劳与断裂力学的重要性疲劳和断裂是导致机械结构损坏和事故的主要原因之一。
在实际工程中，材料和结构的循环加载往往是不可避免的。
如果不考虑疲劳和断裂的影响，结构在使用过程中可能会发生疲劳开裂、断裂和失效，造成人员伤亡和财产损失。
因此，研究机械结构的疲劳与断裂力学是确保结构安全和可靠运行的关键。
二、疲劳与断裂力学的主要内容1. 疲劳寿命预测疲劳寿命预测是疲劳与断裂力学研究的重要内容之一。
通过实验和数值模拟方法，可以预测材料和结构在循环加载下的疲劳寿命。
这有助于确定结构的使用寿命，提前预防结构的疲劳失效。
2. 疲劳裂纹扩展疲劳裂纹扩展是指疲劳加载作用下裂纹的扩展过程。
了解疲劳裂纹扩展的机理和规律，可以为结构的寿命评估和维修方案提供依据。
疲劳裂纹扩展的研究方法包括实验观测、数值模拟和理论分析。
3. 断裂韧性研究断裂韧性是指材料抵抗断裂的能力。
在实际工程中，结构的断裂韧性对结构的安全性具有重要影响。
断裂韧性的研究方法包括冲击试验、断裂韧性测试和数值模拟。
三、疲劳与断裂力学研究方法1. 实验方法实验方法是疲劳与断裂力学研究的重要手段之一。
通过设计和进行疲劳试验、断裂试验等实验，可以获取材料和结构的疲劳寿命、断裂韧性等相关参数。
实验数据对于验证数值模型的准确性和开发新的疲劳断裂理论具有重要意义。
2. 数值模拟方法数值模拟方法通过建立疲劳与断裂的数学模型和计算模型，模拟疲劳载荷下材料和结构的疲劳寿命和断裂行为。
数值模拟方法具有成本低、实验条件受限程度小等优点，是疲劳与断裂力学研究的重要手段。
3. 理论分析方法理论分析方法是疲劳与断裂力学研究的基础。
通过建立适当的数学模型和力学模型，对疲劳和断裂的机理和规律进行分析和推导，以揭示材料和结构在循环加载下的疲劳寿命和断裂强度。
8 疲劳强度与断裂
第八章 疲劳强度与断裂材料在交变载荷作用一定时间后失效的现象称为疲劳。
大多数构件在使用条件下承受交变载荷，这对飞机、车辆的发动机、轴承、齿轮等是显而易见的。
就连桥梁、建筑物等一些静止的构件，如果考虑汽车在桥梁上或建筑物旁行驶，或者长时间内若干次地震的作用，它们也承受随时间变化的交变载荷。
可见交变载荷是十分普遍的，疲劳是最常见的失效形式。
据统计，飞机、汽车的85％以上零部件破坏都属于疲劳。
另一方面，疲劳断裂可以在远低于抗拉强度、甚至在远低于屈服强度的应力下发生，由于疲劳断裂前不发生明显塑性变形，故疲劳破坏通常属于脆性断裂，具有一定危险性。
固此，材料和疲劳性能、规律及机制一直是材料力学性能领域中最重要的研究课题之一。
疲劳破坏以许多不同的形式出现，包括仅有外加应力或应变被动的机械疲劳；循环载荷同高温联合作用引起的蠕变一疲劳；循环受载荷部件温度也变动时的热机械疲劳；在存在侵蚀性化学介质或致脆介质环境中施加反复载荷时的腐蚀疲劳；载荷的反复作用与材料之间的滑动和滚动接触物结合分别产生的滑动接触疲劳和滚动接触疲劳；脉动应力与表面向的来回相对运动和摩擦滑动共同作用产生的微动疲劳；等等。
本章讨论只限于由应力或应变波动造成的机械疲劳方面。
由于疲劳问题的复杂性，内容十分庞杂，我们只能对疲劳问题的各方面作概要性介绍，特别是对那些在本科生课程―材料力学能‖中已学习过的内容更是只作简略描述和回顾，而把主要注意力放在一些较新的内容方面。
8.1 疲劳的基本概念8.1.1 疲劳应力图8-1 疲劳应力大小或大小与方向随时间而改变的应力称为疲劳应力，疲劳应力大致可分为两类，如图8-1所示，其中应力幅疲劳应力（图8-1a ）；反之则称为变幅疲劳应力或称随机疲劳（图8-1b ）。
随机疲劳在工程上用载荷谱表示，但通常对材料疲劳行为研究及疲劳性能评价时，大多采用由同期性交变载荷产生的等幅疲劳应力来分析。
等幅疲劳应力一般用如下三个参数来描述（参见图8-1）：①应力半幅 )(21m i n ma xσσσ-=a （8.1-1）②应力中值(平均应力) )(21min max σσσ+=m （8.1-2）③应力比 m a xm i nσσ=R 应力比R 表证了等幅疲劳应力的循环特性。
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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KΙ= 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。