材料力學(xué)性能

材料力學(xué)性能-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOnel第一章.靜載拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸試樣一般為光滑圓柱試樣或板狀試樣。若采用光滑圓柱試樣，試樣工作長度（標(biāo)長）10=5d0或10=10d0,d0為原始直徑。.工程應(yīng)力：載荷除以試件的原始截面積。。二F/A0工程應(yīng)變：伸長量除以原始標(biāo)距長度?！?AL/L0低碳鋼的變形過程：彈性變形、不均勻屈服塑性變形（屈服）、均勻塑性變形（明顯塑性變形）、不均勻集中塑性變形、斷裂。.低碳鋼拉伸力學(xué)性能.彈性階段（0b）（1）直線段（0a）：線彈性階段，E=o/￡（彈性模量，比例常數(shù)）。p一比例極限（2）非直線段（ab）：非線彈性階段oe—彈性極限.屈服階段（be）屈服現(xiàn)象：當(dāng)應(yīng)力超過b點(diǎn)后，應(yīng)力不再增加，但應(yīng)變繼續(xù)增加，此現(xiàn)象稱為屈服。os—屈服強(qiáng)度（下屈服點(diǎn)），屈服強(qiáng)度為重要的強(qiáng)度指標(biāo)。.強(qiáng)化階段（ee）材料抵抗變形的能力又繼續(xù)增加，即隨試件繼續(xù)變形，外力也必須增大，此現(xiàn)象稱為材料強(qiáng)化。ob—抗拉強(qiáng)度，材料斷裂前能承受的最大應(yīng)力.局部變形階段（頸縮）（ef）試件局部范圍橫向尺寸急劇縮小，稱為頸縮。.主要力學(xué)性能指標(biāo)彈性極限（oe）：彈性極限即指金屬材料抵抗這一限度的外力的能力屈服強(qiáng)度(os)：抵抗微量塑性變形的應(yīng)力.鑄鐵拉伸力學(xué)性能特點(diǎn)：(1)較低應(yīng)力下被拉斷(2)無屈服，無頸縮(3)延伸率低(4)。b一強(qiáng)度極限(5)抗壓不抗拉討論1：os、orO2、ob都是機(jī)械設(shè)計(jì)和詵材的重要論據(jù)。實(shí)際使用時怎么辦？塑性材料：os、or0.2脆性材料：ob屈強(qiáng)比：os/ob討論2：屈強(qiáng)比os/ob有何意義？屈強(qiáng)比s/b值越大，材料強(qiáng)度的有效利用率越高，但零件的安全可靠性降低。.彈性變形及其實(shí)質(zhì)定義：當(dāng)外力去除后，能恢復(fù)到原來形狀和尺寸的變形。特點(diǎn)：單調(diào)、可逆、變形量很小(<0.5?1.0%).彈性模量1、物理意義：材料對彈性變形的抗力。工程上E稱做材料的剛度。其值越大，則在相同應(yīng)力下產(chǎn)生的彈性變形越小。零件的剛度與材料的剛度不同，它除了決定于材料的剛度外，還與零件的尺寸與形狀，以及載荷作用方式有關(guān)。2、用途：計(jì)算梁或其他構(gòu)件撓度時的重要力學(xué)性能指標(biāo)。八、彈性比功ae又稱彈性比能、應(yīng)變比能，是指材料吸收變形功而不發(fā)生永久變形的能力，它標(biāo)志著單位體積材料所吸收的最大彈性變形功。O2a—O￡—ee2ee2E實(shí)際意義：(1)彈簧零件要求其在彈性范圍內(nèi)(彈性極限以下)有盡可能高的彈性比功ae和低的E。(2)成分和熱處理對oe影響大，對E影響不大。(3)儀表用鍍青銅，磷青銅等軟彈簧材料，其oe較高，E較低，ae較高。九、滯彈性(彈性后效)定義：在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時間的延長而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變，即應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。重點(diǎn)十：彈性滯后環(huán)和循環(huán)韌性(1)彈性滯后環(huán)：金屬在彈性區(qū)內(nèi)加載，由于應(yīng)變落后于應(yīng)力，使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線，稱為彈性滯后環(huán)。(2)內(nèi)耗：彈性滯后環(huán)的存在，說明加載時消耗于金屬的變形功大于卸載時金屬放出的變形功，有一部分變形功為金屬所吸收，這部分功稱之為內(nèi)耗。(3)循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷作用下吸收不可逆變形功的能力，叫做循環(huán)韌性。值)單向加載彈性滯后環(huán)一：吸收的功稱為內(nèi)耗］；Cb)交變加就源性滯后環(huán)-i吸收的功稱為內(nèi)耗)：31交變加載塑性滯后環(huán)-：出收的功稱為循環(huán)引性；(4)循環(huán)韌性與內(nèi)耗的區(qū)別循環(huán)韌性指金屬在塑性區(qū)內(nèi)加載時吸收不可逆變形功的能力。內(nèi)耗指金屬在彈性區(qū)內(nèi)加載時吸收不可逆變形功的能力。(5)循環(huán)韌性(內(nèi)耗)的意義循環(huán)韌性是金屬的力學(xué)性能，它表示材料吸收不可逆變形功的能力，又稱消振性。循環(huán)韌性越高，消振性越好十一.塑性變形方式.滑移：最主要的變形機(jī)制.李生：重要的變形機(jī)制，一般發(fā)生在低溫形變或快速形變時；十二、屈服機(jī)理外應(yīng)力作用下，晶體中位錯萌生、增殖和運(yùn)動過程。十二、影響屈服強(qiáng)度的因素內(nèi)在因素(1)金屬本性及晶格類型位錯運(yùn)動的阻力：晶格阻力(P-N力)、位錯交互作用產(chǎn)生的阻力(平行位錯間交互作用；運(yùn)動位錯與林位錯交互作用)。⑵晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)晶界是位錯運(yùn)動的障礙。要使相鄰晶粒中的位錯源開動，必須加大外應(yīng)力。⑶溶質(zhì)元素形成晶格畸變，塑性變形抗力增大一固溶強(qiáng)化間隙固溶體的強(qiáng)化效果高于置換固溶體。溶質(zhì)和溶劑原子尺寸相差越大或固溶度越小，固溶強(qiáng)化越明顯。(4)第二相不可變形的第二相：位錯繞過機(jī)制。可變形的第二相：位錯切過機(jī)制。外在因素.溫度提高，位錯運(yùn)動容易，。sl。.應(yīng)變速率提高，。sf——應(yīng)變速率硬化.應(yīng)力狀態(tài)：分切應(yīng)力tT,qsJ。扭轉(zhuǎn)<拉伸<彎曲十三、應(yīng)變硬化（形變強(qiáng)化）基本概念定義：隨變形量的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。或稱形變硬化，加工硬化。原因：位錯增殖、纏結(jié)、運(yùn)動受阻一一位錯運(yùn)動困難十四、包申格效應(yīng)概念材料經(jīng)過預(yù)先加載并產(chǎn)生少量塑性變形（殘余應(yīng)變?yōu)?%?4%），卸載后再同向加載，屈服強(qiáng)度增加，反向加載，屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。原因包申格效應(yīng)與金屬材料中位錯運(yùn)動所受的阻力變化有關(guān)。在金屬預(yù)先受載產(chǎn)生少量塑性變形時，位錯沿某滑移面運(yùn)動，遇到林位錯而彎曲。結(jié)果，在位錯前方，林位錯密度增加，形成位錯纏結(jié)或胞狀組織。這種位錯結(jié)構(gòu)在力學(xué)上是相當(dāng)穩(wěn)定的，因此，如果此時卸載并隨后同向加載，位錯線不能作顯著運(yùn)動，宏觀上表現(xiàn)為規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加。但如卸載后施加反向力，位錯被迫作反向運(yùn)動，因?yàn)樵诜聪蚵窂缴希窳治诲e這類障礙數(shù)量較少，而且也不一定恰好位于滑移位錯運(yùn)動的前方，故位錯可以再較低應(yīng)力下移動較大距離，即第二次反向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低。十五、斷裂的類型.韌性斷裂和脆性斷裂（宏觀）韌性斷裂斷口分區(qū)：纖維區(qū)（裂紋形成和緩慢擴(kuò)展。顏色灰暗，如山脊）放射區(qū)（裂紋快速擴(kuò)展。表面光亮平坦，細(xì)放射條紋。）剪切唇（剪切唇：試樣邊緣，剪切斷裂，表面光滑）一般試樣的強(qiáng)度提高,塑性降低時,斷口中放射區(qū)的比列增大.穿晶斷裂與沿晶斷裂（微觀）沿晶斷裂一般是脆性斷裂，而穿晶斷裂既有脆性斷裂又有韌性斷裂3、純剪切斷裂與微孔聚集型斷裂、解理斷裂（機(jī)理）普通常用金屬一一微孔聚集型斷裂解理斷裂在正應(yīng)力作用下，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂解理面一般是指低指數(shù)晶面或表面能量低的晶面。bcc的Fe——{001}hcp的Mg——{0001}fcc金屬一般不發(fā)生解理斷裂“十六、解理斷裂的微觀斷口特征河流花樣、舌狀花樣河流花樣①是解理斷裂最典型的微觀特征；②判斷是否解理斷裂的重要微觀依據(jù)；③順河流反方向可找到裂紋源。舌狀花樣解理裂紋沿李晶界擴(kuò)展留下的舌狀凹坑或凸臺。十七、準(zhǔn)解理與解理的不同點(diǎn)①準(zhǔn)解理小刻面不是晶體學(xué)解理面；②真正解理裂紋常源于晶界，而準(zhǔn)解理裂紋則常源于晶內(nèi)硬質(zhì)點(diǎn)；③準(zhǔn)解理不是一種獨(dú)立的斷裂機(jī)理，而是解理斷裂的變種。+八、微孔聚集斷裂的微觀斷口特征韌窩一微孔聚集斷裂的斷口特征等軸韌窩：正應(yīng)力，微孔的平面，形成等軸韌窩；拉長韌窩：扭轉(zhuǎn)、或雙向不等應(yīng)力狀態(tài)；切應(yīng)力，形成拉長韌窩；撕裂韌窩：拉、彎應(yīng)力狀態(tài)。作業(yè)1、畫出典型的低碳鋼拉伸曲線，并指出其各變形階段和主要強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)2、什么是滯彈性？說明循環(huán)韌性與內(nèi)耗的區(qū)別和實(shí)際意義。(1)在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時間的延長而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變，即應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象(2)循環(huán)韌性指金屬在塑性區(qū)內(nèi)加載時吸收不可逆變形功的能力。內(nèi)耗指金屬在彈性區(qū)內(nèi)加載時吸收不可逆變形功的能力。(3)循環(huán)韌性是金屬的力學(xué)性能，它表示材料吸收不可逆變形功的能力，又稱消振性。循環(huán)韌性越高，消振性越好。3、詳細(xì)說明影響屈服強(qiáng)度的因素有哪些？內(nèi)在因素(1)金屬本性及晶格類型(2)晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)(3)溶質(zhì)元素⑷第二相外在因素1.溫度提高2.應(yīng)變速率提高3.應(yīng)力狀態(tài)第二章一、正應(yīng)力與切應(yīng)力正應(yīng)力容易導(dǎo)致脆性的解理斷裂，切應(yīng)力容易導(dǎo)致材料的塑性變形和韌性斷裂二、應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)a越大，最大切應(yīng)力分量越大，表示應(yīng)力狀態(tài)越軟，材料越易于產(chǎn)生塑性變形。反之，a越小，表示應(yīng)力狀態(tài)越硬，材料越容易產(chǎn)生脆性斷裂。低塑性材料只有采用a大的加載方式，才能表現(xiàn)出塑性單向拉伸：0.5扭轉(zhuǎn)：0.8單向壓縮：2三、鑄鐵壓縮試驗(yàn)壓縮過程可以看成是反向拉伸。鑄鐵受壓沒有比例極限，只有強(qiáng)度極限obc鑄鐵抗壓不抗拉，其受壓強(qiáng)度極限obc較大。四、低碳鋼壓縮試驗(yàn)塑性較好材料(退火鋼、黃銅)只能被壓扁，一般不會破壞。壓縮試驗(yàn)時，試樣端面存在很大的摩擦力，L/dol摩擦力f,影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；試驗(yàn)時盡量減小摩擦力，但L/do太大易造成失穩(wěn)。五、彎曲試樣尺寸要求跨距L為直徑d或高度h的16倍。方型試樣抗彎強(qiáng)度。吟-篝圓柱形扭轉(zhuǎn)試樣六、扭轉(zhuǎn)試樣尺寸七、抗扭強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度％：Q十八、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)1、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)為0.8，比拉伸的大，易于顯示金屬的塑性行為。2、圓柱形試樣扭轉(zhuǎn)時，整個長度上塑性變形是均勻的，沒有頸縮現(xiàn)象。3、較靈敏地反映出金屬表面缺陷及表面硬化層的性能。九、斷口判斷缺口最大的影響是應(yīng)力集中。缺口根部的應(yīng)力最大，離開缺口根部，應(yīng)力逐漸減小，一直減小到某一恒定數(shù)值，這時缺口的影響便消失了。十、缺口的效應(yīng)①產(chǎn)生應(yīng)力集中或局部應(yīng)力升高；②改變了缺口前方（附近局部區(qū)域）的應(yīng)力狀態(tài)十一、缺口試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時，有以下3種情況（1）缺口根部只有彈性變形。⑵在缺口根部可發(fā)生少量塑性變形，最大軸向應(yīng)力已不在缺口頂端的表面處，而是位于塑性變形區(qū)和彈性區(qū)的交界處。⑶斷裂抗力遠(yuǎn)高于屈服強(qiáng)度。缺口試樣應(yīng)力線分布.應(yīng)力集中現(xiàn)象十二、硬度試驗(yàn).布氏硬度用直徑為D（mm）的鋼球或硬質(zhì)合金球的壓頭，加一定的試驗(yàn)力F（N），?其壓入試樣表面，經(jīng)過規(guī)定的保持時間t（s）后卸除試驗(yàn)力，試樣表面將殘留壓痕，然后測量壓痕的平均直徑d（mm），求得壓痕的球形面積A（mm2）加_。〉02尸_ 0,204FA 同Z）_^當(dāng)壓頭為淬火鋼球時，其符號為HBS（適用于布氏硬度值在450以下的材料）；當(dāng)壓頭為硬質(zhì)合金球時，其符號為HBW（適用于布氏硬度值為450~650的材料）。按照最新國家標(biāo)準(zhǔn)：壓頭統(tǒng)一使用硬質(zhì)合金球壓頭直徑D有10、5、2.5和1mm四種。主要根據(jù)試樣厚度來選擇，應(yīng)使壓痕深度h小于試樣厚度的1/10。.維氏硬度基本原理與布氏硬度相同，也是根據(jù)壓痕單位面積上的載荷來計(jì)量硬度值。.肖氏硬度是一種動載荷試驗(yàn)法，其原理是將一定重量的帶有金剛石圓頭或鋼球的重錘，從一定高度落于金屬試件表面，根據(jù)重錘回跳的高度來表征金屬硬度值的大小，因而也稱回跳硬度。第三章一、沖擊彎曲試驗(yàn)1、試樣尺寸：采用10mm義10mm義55mm的缺口試樣2、試驗(yàn)原理利用擺錘的勢能，測量試樣變形和斷裂所吸收的沖擊吸收功。用AK表示，AK=mg（H1-H2）,單位J.試樣開缺口的目的：在缺口附近造成應(yīng)力集中，使塑性變形局限在缺口附近，保證試樣一次就被沖斷且使斷裂發(fā)生在缺口處。.試驗(yàn)特點(diǎn)（1）沖擊載荷作用力在極短時間內(nèi)有很大變化幅度（2）缺口試樣（有缺口效應(yīng)）（3）低溫都是致脆因素下測定試樣的沖擊功。.應(yīng)用（1）原理：緩沖，塑性變形，延長受力時間（2）測試材料低溫脆性低溫脆性-材料的強(qiáng)度隨溫度的降低而升高，而塑性則相反，沖擊吸收功明顯下降，稱為低溫脆性或冷脆。.測試方法：系列沖擊試驗(yàn)一將某一材料制成的沖擊試樣冷卻到不同的溫度測定沖擊功，可得到這種材料沖擊韌性與溫度的關(guān)系曲線。二、產(chǎn)生低溫脆性的機(jī)理材料低溫脆性的產(chǎn)生與其屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度隨溫度的變化有關(guān)。三、韌脆轉(zhuǎn)化溫度及應(yīng)用（重點(diǎn)）韌脆轉(zhuǎn)化溫度——由韌性狀態(tài)（發(fā)生塑性變形而斷裂）轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)（發(fā)生彈性變形而斷裂）的溫度定義為韌脆轉(zhuǎn)化溫度，用tk表示。韌脆轉(zhuǎn)化溫度的用途：在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時，了解這一溫度可以確定材料在某溫度下工作時是否安全，當(dāng)使用溫度大于它時，脆性斷裂不會發(fā)生。四、韌脆轉(zhuǎn)化溫度評價方法10.能量法采用系列低溫沖擊試驗(yàn)確定沖擊功與溫度的關(guān)系曲線。.斷口形貌特征法依據(jù)斷口形貌特征法確定的韌脆轉(zhuǎn)化溫度稱為FATT。斷口上出現(xiàn)50%纖維狀韌性斷口和50%脆性結(jié)晶狀斷口的試樣所對應(yīng)的溫度。五、影響材料韌脆轉(zhuǎn)化溫度的因素1.晶體結(jié)構(gòu)bcc有冷脆，fcc無冷脆2化學(xué)成分間隙溶質(zhì)元素含量增加，韌脆轉(zhuǎn)化溫度升高，如含碳量增加，鋼的韌脆轉(zhuǎn)化溫度升高；雜質(zhì)元素含量增加，容易偏聚在晶界附近，產(chǎn)生沿晶脆性斷裂（Ni和Mn除外）。3晶粒大小ptk=lnB-lnC-lnd-1/2韌脆轉(zhuǎn)化溫度與晶粒直徑d-1/2成線性關(guān)系。隨晶粒減小，韌脆轉(zhuǎn)化溫度減小。原因：晶粒減小，晶界前塞積的位錯數(shù)減少，有利于降低應(yīng)力集中；晶界總面積增加，使晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂；晶界是裂紋擴(kuò)展的阻力。4、金相組織韌性增大的順序：珠光體-上貝氏體-下貝氏體-回火索氏體；5、加載速率提高加載速率，提高缺口處塑性變形的應(yīng)變率，從而使材料脆性增大，韌11脆轉(zhuǎn)變溫度提高6、缺口尖銳度缺口越尖銳，應(yīng)力集中越明顯，塑性變形區(qū)越小，導(dǎo)致韌脆轉(zhuǎn)變溫度的提高。7、試樣尺寸因素試樣尺寸增大，材料韌性下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。a增加了材料的內(nèi)部缺陷出現(xiàn)的幾率。b增大了三向應(yīng)力狀態(tài)程度。作業(yè)：影響材料低溫脆性的因素有哪些？.晶體結(jié)構(gòu)：對稱性低的體心立方以及密排六方金屬、合金轉(zhuǎn)變溫度高，材料脆性斷裂趨勢明顯，塑性差。.化學(xué)成分：能夠使材料硬度，強(qiáng)度提高的雜質(zhì)或者合金元素都會弓［起材料塑性和韌性變差，材料脆性提高。.顯微組織：①晶粒大小，細(xì)化晶?？梢酝瑫r提高材料的強(qiáng)度和塑韌性。因?yàn)榫Ы缡橇鸭y擴(kuò)展的阻力，晶粒細(xì)小，晶界總面積增加，晶界處塞積的位錯數(shù)減少，有利于降低應(yīng)力集中；同時晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂②金相組織：較低強(qiáng)度水平時強(qiáng)度相等而組織不同的鋼，沖擊吸收功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以馬氏體高溫回火最佳，貝氏體回火組織次之，片狀珠光體組織最差。鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點(diǎn)對鋼的脆性有重要影響，當(dāng)其尺寸增大時均使材料韌性下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。第四章12一、裂紋擴(kuò)展的基本方式1張開型(I型)2滑開型(II型)3撕開型(III型)二、裂紋尖端附近的應(yīng)力分布①p點(diǎn)的位置0,o)： J后⑻②包括試樣的形狀、尺寸，裂紋的形狀、尺寸及位置，加載方式及大小影響的參量K、斷裂力學(xué)推出：三、說明斷裂韌度指標(biāo)KIC和KI的意義及其相互關(guān)系。①KIc是材料的力學(xué)性能指標(biāo)之一，反映了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展即抵抗脆性斷裂的能力。它決定于材料的成分、組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，而與外加應(yīng)力及試樣尺寸等外在因素?zé)o關(guān)。②KIc是KI的臨界值，與KI有相同的量綱，但KIc與KI的意義截然不同。KI描述裂紋前端內(nèi)應(yīng)力場強(qiáng)弱的力學(xué)參量，決定于外加應(yīng)力、試樣尺寸和裂紋類型，而與材料無關(guān)。解題￡口/0=4的,500=0.8 7——需修正薄板,為平面應(yīng)力狀態(tài)，.=仃辰x,;1—0J6n(“4)，=產(chǎn)底的⑻。-=33/,小^1-0.16X114X(^⑵R..,--(—)2--(—0.0014m-1.4mrn口口4jt50013例2：某合金鋼調(diào)質(zhì)后的性能。?2=150口將苞KIC=100MPa/m1/2,設(shè)此種材料厚短中存在垂直于并界應(yīng)力的裂紋，所受應(yīng)力。=1000MPa,問此時的臨界裂紋長度是多少？解*因?yàn)椤?o5=1000/15030.67<0.7 不需修正厚板，為平面應(yīng)變狀態(tài)，K!C=仃誨100=0一0。32*j.2in/n臨界裂紋長度為2%=6.4m四、裂紋擴(kuò)展阻力裂紋擴(kuò)展要消耗能量于：1）裂紋上下形成兩個新表面的表面能，用單位面積表面能2ys表示；2）對金屬材料，裂紋擴(kuò)展前都要產(chǎn)生塑性變形，設(shè)裂紋擴(kuò)展單位面積所消耗的塑性變形功為2yPo因此，裂紋擴(kuò)展單位面積所消耗的總能量R為：R=2(ys+yP)二、試驗(yàn)結(jié)果的處理五、影響斷裂韌度的因素內(nèi)部因素合金元素、晶體結(jié)構(gòu)、晶粒大小、雜質(zhì)及第二相、顯微組織14外部因素1溫度結(jié)構(gòu)鋼的KIC隨T的降低而下降，高于冷脆溫度時KIC較大，低于冷脆溫度時KIC很低2.應(yīng)變速率作業(yè)1、詳細(xì)說明影響斷裂韌度的因素有哪些。2.有一大型薄板構(gòu)件，承受工作應(yīng)力為500MN/m3/2,板的中心有一長為2mm的裂紋，裂紋面垂直于工作應(yīng)力，鋼材的。s=600MN/m3/2,試確定：(1)裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度因子KI;(2)裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸R。第五章一、疲勞研究的主要目的①精確地估算機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的疲勞壽命，簡稱定壽，保證在服役期內(nèi)零構(gòu)件不會發(fā)生疲勞失效；②采用經(jīng)濟(jì)而有效的技術(shù)和管理措施以延長疲勞壽命，簡稱延壽，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上的競爭力。二、疲勞失效：工件在變動載荷和應(yīng)變長期作用下，因累積損傷而弓I起的斷裂——積勞成疾三、應(yīng)力循環(huán)常見參數(shù).平均應(yīng)力、應(yīng)力幅、循環(huán)特征(應(yīng)力比)、最大應(yīng)力、最小應(yīng)力四、疲勞的分類15（1）高周疲勞（疲勞壽命Nf>105）斷裂應(yīng)力水平較低，。<os,也稱低應(yīng)力疲勞，即通常所說的疲勞——也稱機(jī)械疲勞；（2）低周疲勞（疲勞壽命Nf=102?105）斷裂應(yīng)力水平較高，。2磔，也稱高應(yīng)力疲勞或應(yīng)變疲勞。五、疲勞宏觀斷口特征疲勞源、疲勞區(qū)、瞬斷區(qū)。1、疲勞源：光亮度大。疲勞裂紋的萌生地；應(yīng)力狀態(tài)及大小不同，可有一個或幾個疲勞源。2、疲勞區(qū)：光滑，分布有貝紋線。疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)域。貝紋線是疲勞裂紋擴(kuò)展過程中留下的一條條以裂紋源為中心的同心弧線。是疲勞區(qū)的最典型宏觀特征。是判斷疲勞斷裂的重要依據(jù)。貝紋線的意義是疲勞斷口最典型的宏觀特征；通過其可尋找疲勞源一凹向?yàn)槠谠?，凸?cè)指向裂紋擴(kuò)展方向。貝紋線的間距越小，說明疲勞裂紋的擴(kuò)展速率越慢。3、瞬斷區(qū)：粗糙，結(jié)晶狀或放射狀。裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展形成的斷口區(qū)域。六、疲勞極限：定義：材料能經(jīng)受無限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞斷裂的最大應(yīng)力，也稱疲勞強(qiáng)度。通常用。r表示，對稱循環(huán)。-1。.疲勞試樣直徑d可為6mm、7.5mm、9.5mm。16.試驗(yàn)方法常規(guī)試驗(yàn)法、單點(diǎn)法單點(diǎn)法是在每一應(yīng)力水平下試驗(yàn)1個試樣。試驗(yàn)時，一般從最高應(yīng)力水平開始，逐級降低應(yīng)力水平，記錄在各級應(yīng)力水平下試樣的疲勞壽命(破壞時的循環(huán)數(shù))，直到完成全部試驗(yàn)為止。七、過載損傷和過載持久值(重點(diǎn))過載損傷：在高于疲勞極限的應(yīng)力水平下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次后，其疲勞極限或疲勞壽命減小的現(xiàn)象。過載持久值：金屬材料在高于疲勞極限的應(yīng)力下運(yùn)行時，發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)周次。八、疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值A(chǔ)Kth(1)定義：疲勞裂紋不擴(kuò)展的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅AK的臨界值稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值。(2)意義：表示材料阻止疲勞裂紋開始擴(kuò)展的性能，是材料的力學(xué)性能指標(biāo),單位與K相同。應(yīng)用(1)不發(fā)生疲勞斷裂的校核公式應(yīng)用AK=YAOaa<AKTOC\o"1-5"\h\z(2)無限壽命時的承載能力 ”八K△0< ?Y7a(3)裂紋的允許尺寸1Ka< ( *)2Y2YAO△Kth與。-1的異同△Kth與。-1都是表示無限壽命的疲勞性能，都受材料成分和組織、載荷17條件及環(huán)境因素等影響；。-1:光滑試樣的無限壽命疲勞強(qiáng)度，用于傳統(tǒng)的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)；△