知识资料疲劳裂纹扩展速率、影响因素、疲劳机理、工程塑料的疲劳、影响疲劳强度的主要因素

二疲劳裂纹扩展速率

低、中、高速率三个区域：低速率区：有下限或门槛值

Kth;

K＜

Kth,裂纹不扩展。高速率区:有上限Kmax=KC，扩展快，寿命可不计。C、m和

Kth，是描述疲劳裂纹扩展性能的基本参数。中速率区:有对数线性关系。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曲线常用材料的Paris关系可以查阅有关资料（如下表所示）

三影响疲劳裂纹扩展速率的因素1.应力比或平均应力的影响SNr=-1r=-1/3r=0SmOSaNSm<0Sm=0Sm>0r增大另外，考虑材料和环境的共同作用，有些资料中的修正公式为

2.过载峰的影响：在恒载疲劳裂纹扩展期内，适当的过载峰会使裂纹扩展减慢或停滞一段时间，称为过载裂纹停滞现象

3.材料组织的影响矛盾用晶粒度控制材料的起裂应该综合考虑起裂的影响随晶粒尺寸增长而增大，材料抗疲劳开裂的能力增加随晶粒尺寸减小而增大，材料抗断裂的能力增加对裂纹扩展的影响Ritchie和Fine总结的规律随屈服应力降低而增大例：退火组织中存在一定的韧性组织，如残余奥氏体和贝氏体组织时，裂纹门槛值比较高例：钢的高温回火组织韧性好，裂纹门槛值比较高；钢的低温回火组织强度高；韧性差，其裂纹门槛值就比较低；中温回火组织的性能介于上述两者之间随屈服应力降低而增大随屈服应力降低而增大例：亚共析钢种裂纹门槛值与其中铁素体和珠光体的含量有关，铁素体含量高时，裂纹门槛值高回火温度越低、门槛值越小，材料变脆越容易产生裂纹

试验观察表明，疲劳裂纹扩展的三个区域对应着三个不同的断裂机制。Ⅰ区的疲劳断口类似解理断裂，由许多小断裂平面组成；Ⅱ区的疲劳断口则对应着出现疲劳条纹；在高△K的Ⅲ区，断口形貌则转向微孔的形成与聚合。

疲劳总寿命

Ntotal=Ninitiation+Npropagation4.材料表面状态的影响高周疲劳的裂纹一般都萌生于表面，向内部逐步扩展，因此，表面的状态对于高周疲劳寿命影响很大。（1）表面压应力的影响：（2）常见表面及近表面缺陷举例：折叠在锻造和轧制过程中，金属重叠在工件表面上的缺陷。模具太大，材料在模子中放置位置不当，坯料太大。折叠通常与零件表面结合紧密，水洗型荧光渗透检验中渗透液渗入比较困难，露出表面就能发现。折叠缺陷荧光渗透检验显示呈连续或断续红色线条。磨削裂纹由于磨加工过程中表面上局部过热而引起的缺陷。产生原因：砂轮粒度不当，砂轮太纯，磨削进刀量太大，冷却条件不好，零件上碳化物偏析。磨削裂纹比较浅，方向基本垂直磨削方向并沿晶界分布或呈网状。显示为红色断续条纹或网状条纹。疲劳裂纹长期受交变应力或脉动应力作用，在应力集中区产生。从零件上划伤、刻槽、内凹拐角处及表面缺陷处。红色光滑线条。焊接缺陷5.温度的影响

EffectofTemperatureonFatigueLow-TemperatureFatigueHigh-TemperatureFatigue第五节疲劳过程及机理疲劳裂纹萌生过程及机理（裂纹形成阶段，Ⅰ阶段）

对于宏观均匀的材料，零件上的疲劳裂纹发展都是由表面裂纹的形核、微（短）裂纹的扩展和长裂纹的扩展三个阶段所组成的

（一）滑移带开裂产生裂纹（二）相界面开裂产生裂纹举例（三）晶界开裂产生裂纹在循环应力的作用下，位错在多晶体晶界处塞积，当塞积位错和应力集中得不到释放、应力峰值超过晶界强度时就会在晶界处形成裂纹，造成晶界开裂产生裂纹二疲劳裂纹扩展过程及机理

（裂纹稳态扩展阶段，Ⅱ阶段）1.微裂纹扩展阶段穿晶、沿晶断裂方式出现疲劳条纹微孔聚集型断裂，出现剪切唇2.显微断口上可观察到疲劳条纹3.Laird疲劳条纹形成模型：第六节、工程塑料的疲劳机械疲劳（同金属疲劳破坏）、滞后发热引发的疲劳热破坏一、疲劳热破坏工程塑料的疲劳热破坏主要是由于每次加载循环产生的滞后能积累造成的。由于滞后能大部分以热量的形式消耗，所以当环境不能使