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金属疲劳断裂的特点
金属疲劳断裂的特点
发布时间:2020-10-02 来源:
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4.1
金属疲劳破坏的特点
零件在交变应力作用下损坏叫做疲劳破坏。据统计,在机械零件失效中有
80
%
以上属于疲劳破坏。例
如大多数轴类零件,通常受到的交变应力为对称循环应力,这种应力可以是弯曲应力、扭转应力、或者是两者
的复合。如火车
的车轴,是弯曲疲劳的典型,汽车的传动轴、后桥半轴主要是承受扭转疲劳,柴油机曲轴和汽
轮机主轴则是弯曲和扭转疲劳的
复合。再如齿轮在啮合过程中,所受的负荷在零到某一极大值之间变化,而缸
盖螺栓则处在大拉小拉的状态中,这类情况叫做
拉
-
拉疲劳;连杆不同于螺栓,始终处在小拉大压的负荷中,
这类情况叫做拉
-
压疲劳。我们还可以列举很多常用的机械零件所受的负荷情况,综合这些情况就会得到上面
已经提过的结论:大多数零件的失效是属于疲劳破坏的。
4.1.1
疲劳破坏的特点
尽管疲劳载荷有各种类型,但它们都有一些共同的特点。
第一,
断裂时并无明显的宏观塑性变形,断裂前没有明显
的预兆,
而是突然地破坏。
第二,引起疲劳断裂的应力很低,常常低于静载时的屈服
强度。
图
4-0
换劳断口的甕■嵋片
第三,疲劳破坏能清楚地显示出裂纹的发生、扩展和最后断裂三个组
成部份。
4.1.2
疲劳断口分析
我们已经知道,疲劳损坏有裂纹的发生、扩展直至最终断裂三部分,对疲劳宏观断口的分析就可以证
实这点(见图
4-0
)。
一个典型的疲劳断口总是由疲劳源,疲劳裂纹扩展区和最终断裂区三部份构成。
疲劳断口有各种型式,它取决于载荷的类型,即所受应力为弯曲应力、扭转应力还是拉
与应力的大小和应力集中程度有关。
图
4-1
是弯曲疲劳的断口。在承受低名义应力时,对于应力集中较小的,疲劳裂纹扩展区占的面积相
对说比较大,而
且最终断裂区并不正好位于疲劳源的对侧,而是以逆旋转方向偏离一个位置。对于应力集中较
大的,不仅扩展区减小,而且最
终断裂区已不在轴的表面,渐渐移向中心。在承受高名义应力时,即使对应力
集中小的轴,表面的疲劳源已有多处,
裂纹扩展
形成棘轮形,
最终断裂区位于轴的中心。
对于高应力集中的轴,
表面的疲劳源更多。
-
压应力,同时
A
低冋
力蕖中
(
乂
■角
D
鬲用
义应力
图应力集中和名义应力的大小
对雄转
弯曲疲劳断口的影响
对扭转疲劳断口,可有二种型式,
见图
4-2
断裂型式
拉断
横向切断
(
沁
星状
纵向切断
4 0
(1
飞
(%\0
(-0
汽
\
0
图
4
—
2
扭转疲劳断口
(1
和轴内成
45
。
,即沿最大拉应力作用的平面断裂,横断面呈星状。当应力集中较大时呈锯齿状
(2
和轴向垂直,横断面呈阶梯状。
(3
和轴向平行,横断面呈阶梯状。
对第二、第二种情形,都是沿着最大切应力平面断裂。从理论上看,一般材料的剪切强度都低于材料
自身的
拉断强度。而对扭转轴,在表面上的拉应力和剪切力在数值上相等。之所以出现第一种断裂型式,是由
于零件表面存
在刀痕或损伤以及材料内部有缺陷而造成的。对扭转疲劳,一般看不到成贝壳状或海滩状的裂纹
前沿线。
(注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考
可复
制、编制,期待你的好评与关注)
本文来源:
https://www.2haoxitong.net/k/doc/53cade4082eb6294dd88d0d233d4b14e84243e3a.html
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