10-材料力学性能111212

第五章：材料的断裂断裂韧性：KIc材料中存在裂纹时，判定断裂的指标I是指I型裂纹（拉开型）；c是指临界值：KI＞KIc时，材料断裂与材料的成分、组织结构有关由材料KIc和所受应力

，可算允许最大裂纹ac由材料KIc和裂纹尺寸a，可算最大承载力

cKIc越大越好陶瓷增韧减少裂纹源：光滑的表面，其他抑制裂纹扩展：复习KIc=Y

c

金属增韧、相变、微裂纹增韧、晶须、细晶弹性指标:E和

e，We塑性指标:δ、ψ强度指标:

b，

s，

0.2，

k硬度指标：HB、HRC、HRB、HRA、HV、HK、HL韧性指标:塑性+强度冲击韧性指标:ak韧脆转变指标：Tc断裂的难易程度:断裂韧性KIc动态力学性能(疲劳)静态力学性能力与环境其他因素共同作用高温环境：蠕变腐蚀环境：氢脆、应力腐蚀开裂固体环境：磨损第六章材料的疲劳引言人的疲劳，原因是什么？条件持续长时间、大强度的体力活动，肌肉持久或过度收缩机理产生乳酸、酮酸、二氧化碳等酸性物质（疲劳素）疲劳素在肌肉内积贮，妨碍肌肉细胞的活动能力疲劳素进入血液，刺激中枢神经系统结果人体疲乏无力、烦躁不快，对什么都失去兴趣如何测定是否疲劳？早晨不能按时醒来，醒后懒得起床走路抬不起腿不想参加社交活动，尤其不愿见陌生人懒得讲话，说话声音细而短，自觉有气无力坐下后不愿起来，时常托腮呆想发楞说话、写文章不时出错提不起精神来，过分地想用茶或者咖啡提神口苦、无味，食欲差，饭菜没滋味，厌油腻，总想加些刺激性调料耳呜、头昏、目眩、眼前冒金星、烦躁、易怒眼睛疲劳，呵欠不断下肢沉重，休息时总想把脚架在桌上入睡困难，想这想那，易醒多梦打盹不止，四肢像抽筋一般第六章材料的疲劳背景：异常的现象1948年美国马丁202运输机正常航行坠毁1952年美国F86涡轮歼击机空中爆炸同年人类第1架喷气式客机“彗星”空中爆炸1998年德国火车出轨2002年华航波音747-200客机空中解体英国彗星喷气式飞机华航波音747断裂韧性，裂纹如何产生？第六章材料的疲劳高周疲劳低周疲劳现象：在低于屈服强度或断裂强度的应力作用下断裂交变的应力作用（飞机的震动、汽车减震板）断口宏观形貌（三区）疲劳源裂纹扩展区（贝纹线）瞬时断裂区断裂机理？交变应力下裂纹的形成交变应力下裂纹的扩展第六章材料的疲劳一、交变应力的描述应力幅

a、平均应力

m或应力比R轴构件中支撑件压力容器预紧螺丝

a=(

max-

min)/2，

m=(

max+

min)/2，R=

mix/

man第六章材料的疲劳二、微观断口形貌裂纹扩展区的疲劳条带微米尺寸一个加载循环形成一个条带铝合金由疲劳裂纹同样可以追述过去！第六章材料的疲劳三、疲劳断裂机理裂纹源表面滑移带开裂夹杂物与基体分离或自身断裂晶界或亚晶界开裂裂纹扩展a)应力=0，裂纹闭合b)拉应力，裂纹张开，尖端45º滑移c)拉力最大，尖端塑性钝化，扩展停止d)压应力，裂纹闭合，滑移反方向进行尖端耳形切口，下一个45º滑移准备e)压力最大，尖端锐角，一个条带形成第六章材料的疲劳四、疲劳性能指标疲劳寿命加载开始到试样断裂所经历的应力循环数，Nf疲劳实验机，不同应力幅

a试验一组试样，得lg

a-lgNf曲线疲劳寿命曲线，习惯称

-N曲线

-N曲线的三区低循环疲劳区(短寿命区)：应力高于弹性极限，快速断裂1/4-104高循环疲劳区(长寿命区)：应力低于弹性极限，Nf大于105无限寿命区：某一

a下不断，

ac为材料的理论疲劳极限(耐久限)疲劳极限：在给定的疲劳寿命下，试样所能承受的上限应力幅值一般取Nf=107周次。R=-1时的疲劳极限记为

-1

-1=(

a,i+

a,i+1)/2。

a,I时疲劳寿命小于107，

a,i+1时寿命大于107第六章材料的疲劳五、影响疲劳性能因素频率：高于170次/s时频率高好，低于1次/s时疲劳极限低次载锻炼：低于疲劳极限应力下工作一定时间，疲劳极限高组织结构：