知識(shí)資料疲勞裂紋擴(kuò)展速率、影響因素、疲勞機(jī)理、工程塑料的疲勞、影響疲勞強(qiáng)度的主要因素

二疲勞裂紋擴(kuò)展速率

低、中、高速率三個(gè)區(qū)域：低速率區(qū)：有下限或門(mén)檻值

Kth;

K＜

Kth,裂紋不擴(kuò)展。高速率區(qū):有上限Kmax=KC，擴(kuò)展快，壽命可不計(jì)。C、m和

Kth，是描述疲勞裂紋擴(kuò)展性能的基本參數(shù)。中速率區(qū):有對(duì)數(shù)線性關(guān)系。Paris公式：da/dN=C(

K)mlgda/dN

lg(DK)10-5~-610-9低中高thDKcK=(1-r)

K=(1-r)Kmaxda/dN-

K曲線常用材料的Paris關(guān)系可以查閱有關(guān)資料（如下表所示）

三影響疲勞裂紋擴(kuò)展速率的因素1.應(yīng)力比或平均應(yīng)力的影響SNr=-1r=-1/3r=0SmOSaNSm<0Sm=0Sm>0r增大另外，考慮材料和環(huán)境的共同作用，有些資料中的修正公式為

2.過(guò)載峰的影響：在恒載疲勞裂紋擴(kuò)展期內(nèi)，適當(dāng)?shù)倪^(guò)載峰會(huì)使裂紋擴(kuò)展減慢或停滯一段時(shí)間，稱(chēng)為過(guò)載裂紋停滯現(xiàn)象

3.材料組織的影響矛盾用晶粒度控制材料的起裂應(yīng)該綜合考慮起裂的影響隨晶粒尺寸增長(zhǎng)而增大，材料抗疲勞開(kāi)裂的能力增加隨晶粒尺寸減小而增大，材料抗斷裂的能力增加對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響Ritchie和Fine總結(jié)的規(guī)律隨屈服應(yīng)力降低而增大例：退火組織中存在一定的韌性組織，如殘余奧氏體和貝氏體組織時(shí)，裂紋門(mén)檻值比較高例：鋼的高溫回火組織韌性好，裂紋門(mén)檻值比較高；鋼的低溫回火組織強(qiáng)度高；韌性差，其裂紋門(mén)檻值就比較低；中溫回火組織的性能介于上述兩者之間隨屈服應(yīng)力降低而增大隨屈服應(yīng)力降低而增大例：亞共析鋼種裂紋門(mén)檻值與其中鐵素體和珠光體的含量有關(guān)，鐵素體含量高時(shí)，裂紋門(mén)檻值高回火溫度越低、門(mén)檻值越小，材料變脆越容易產(chǎn)生裂紋

試驗(yàn)觀察表明，疲勞裂紋擴(kuò)展的三個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)著三個(gè)不同的斷裂機(jī)制。Ⅰ區(qū)的疲勞斷口類(lèi)似解理斷裂，由許多小斷裂平面組成；Ⅱ區(qū)的疲勞斷口則對(duì)應(yīng)著出現(xiàn)疲勞條紋；在高△K的Ⅲ區(qū)，斷口形貌則轉(zhuǎn)向微孔的形成與聚合。

疲勞總壽命

Ntotal=Ninitiation+Npropagation4.材料表面狀態(tài)的影響高周疲勞的裂紋一般都萌生于表面，向內(nèi)部逐步擴(kuò)展，因此，表面的狀態(tài)對(duì)于高周疲勞壽命影響很大。（1）表面壓應(yīng)力的影響：（2）常見(jiàn)表面及近表面缺陷舉例：折疊在鍛造和軋制過(guò)程中，金屬重疊在工件表面上的缺陷。模具太大，材料在模子中放置位置不當(dāng)，坯料太大。折疊通常與零件表面結(jié)合緊密，水洗型熒光滲透檢驗(yàn)中滲透液滲入比較困難，露出表面就能發(fā)現(xiàn)。折疊缺陷熒光滲透檢驗(yàn)顯示呈連續(xù)或斷續(xù)紅色線條。磨削裂紋由于磨加工過(guò)程中表面上局部過(guò)熱而引起的缺陷。產(chǎn)生原因：砂輪粒度不當(dāng)，砂輪太純，磨削進(jìn)刀量太大，冷卻條件不好，零件上碳化物偏析。磨削裂紋比較淺，方向基本垂直磨削方向并沿晶界分布或呈網(wǎng)狀。顯示為紅色斷續(xù)條紋或網(wǎng)狀條紋。疲勞裂紋長(zhǎng)期受交變應(yīng)力或脈動(dòng)應(yīng)力作用，在應(yīng)力集中區(qū)產(chǎn)生。從零件上劃傷、刻槽、內(nèi)凹拐角處及表面缺陷處。紅色光滑線條。焊接缺陷5.溫度的影響

EffectofTemperatureonFatigueLow-TemperatureFatigueHigh-TemperatureFatigue第五節(jié)疲勞過(guò)程及機(jī)理疲勞裂紋萌生過(guò)程及機(jī)理（裂紋形成階段，Ⅰ階段）

對(duì)于宏觀均勻的材料，零件上的疲勞裂紋發(fā)展都是由表面裂紋的形核、微（短）裂紋的擴(kuò)展和長(zhǎng)裂紋的擴(kuò)展三個(gè)階段所組成的

（一）滑移帶開(kāi)裂產(chǎn)生裂紋（二）相界面開(kāi)裂產(chǎn)生裂紋舉例（三）晶界開(kāi)裂產(chǎn)生裂紋在循環(huán)應(yīng)力的作用下，位錯(cuò)在多晶體晶界處塞積，當(dāng)塞積位錯(cuò)和應(yīng)力集中得不到釋放、應(yīng)力峰值超過(guò)晶界強(qiáng)度時(shí)就會(huì)在晶界處形成裂紋，造成晶界開(kāi)裂產(chǎn)生裂紋二疲勞裂紋擴(kuò)展過(guò)程及機(jī)理

（裂紋穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展階段，Ⅱ階段）1.微裂紋擴(kuò)展階段穿晶、沿晶斷裂方式出現(xiàn)疲勞條紋微孔聚集型斷裂，出現(xiàn)剪切唇2.顯微斷口上可觀察到疲勞條紋3.Laird疲勞條紋形成模型：第六節(jié)、工程塑料的疲勞機(jī)械疲勞（同金屬疲勞破壞）、滯后發(fā)熱引發(fā)的疲勞熱破壞一、疲勞熱破壞工程塑料的疲勞熱破壞主要是由于每次加載循環(huán)產(chǎn)生的滯后能積累造成的。由于滯后能大部分以熱量的形式消耗，所以當(dāng)環(huán)境不能使