材料疲勞的兩種類別

houbaomin0620 · 發(fā)表于 2013-9-2 13:19:13

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機械零件材料的抗疲勞性能是通過試驗決定的。即在材料的標準試件上加上循環(huán)特性為r的等幅變應力，通常是加上循環(huán)特性為r=σmin/σmax=-1的對稱循環(huán)變應力或者r=0的脈動循環(huán)（也叫零循環(huán)）的等幅變應力，并以循環(huán)的最大應力σmax表征材料的疲勞極限，通過試驗，記錄出在不同最大應力下引起試件疲勞破壞所經(jīng)歷的應力循環(huán)次數(shù)N，即可得到疲勞曲線，通稱σ— N 曲線。

加載過程如應力循環(huán)圖中實線oa部分所示，它代表一個整循環(huán)oabcd的1/4。這實際上是靜加載的情況，a點的值為材料的強度極限σB。

靜應力強度（AB段）：應力循環(huán)次數(shù)N≤1000以前，使材料試件發(fā)生破壞的最大應力值基本不變，這時的變應力強度可看作是靜應力強度的狀況。

低周疲勞（BC段）：隨著循環(huán)次數(shù)的增加，使材料發(fā)生疲勞破壞的最大應力不斷下降。觀察試件在這一階段的破壞斷口，可見到材料已發(fā)生塑性變形的特征。C點相應的循環(huán)次數(shù)大約在10000左右。這一階段的疲勞現(xiàn)象稱為應變疲勞。由于應力循環(huán)次數(shù)相對很小，所以也叫做低周疲勞。有些機械零件，例如一次性使用的火箭發(fā)動機的某些零件、導彈殼體等，在整個使用壽命期間應力變化次數(shù)只有幾百到幾千次，故其疲勞屬于低周疲勞。但對絕大多數(shù)通用零件來說，當其承受變應力作用時，其應力循環(huán)次數(shù)總是大于10000的。所以本課程不討論低周疲勞問題。

高周疲勞（CD段）：CD段代表有限壽命疲勞破壞。在此范圍內(nèi)，試件經(jīng)過相應次數(shù)的變應力作用后總會發(fā)生疲勞破壞。在D點以后，如果σmax＜σD 時,則無論應力變化多少次,材料都不會破壞。故D點以后的水平線代表了試件無限壽命疲勞階段。這兩段曲線所代表的疲勞統(tǒng)稱高周疲勞。大多數(shù)通用機械零件及專用零件的失效都是由高周疲勞引起的。CD上任何一點所代表的材料的疲勞極限，均稱為有限壽命疲勞極限，用符號σrN表示。腳標r代表該變應力的循環(huán)特性，N代表達到疲勞破壞時所經(jīng)歷的應力循環(huán)次數(shù)。D點所代表的是材料的無限壽命疲勞極限，也稱為持久疲勞極限，用符號σr∞表示。