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各种应力类型的疲劳断口宏观形貌特征

[ 发布日期:2018-01-19 点击:816 来源:中国船舶重工集团公司第725研究所检测服务平台 【打印此文】 【关闭窗口】]
      疲劳断裂可以分成三个阶段,即裂纹的萌生、扩展、断裂。相应的疲劳断口可以分为疲劳源、疲劳裂纹扩展区、和瞬时断裂区三个部分。试样承受的载荷类型、应力水平、应力集中程度会影响疲劳断口的宏观形貌,即影响疲劳源产生的位置数量、疲劳前沿线推进方式、疲劳裂纹扩展区与瞬时断裂区所占比例及相对位置等等。下面为大家介绍的是弯曲应力、轴向应力、扭转应力作用下的疲劳断口的形貌:
      弯曲应力作用下的疲劳断口
      弯曲应力作用下,零件表面应力,中心应力最小,所以疲劳源首先在表面形成,然后沿着与正应力相垂直方向扩展,到瞬断。弯曲应力疲劳断口分为三种情况:单向弯曲疲劳断口、双向弯曲疲劳断口、旋转弯曲疲劳断口。
      单向弯曲疲劳断口的疲劳源首先在受拉应力一侧表面形成,瞬断区在疲劳源相对侧,其面积大小由材料抗拉强度和外加载荷的大小来决定。双向弯曲疲劳断口,疲劳源在相对两侧面形成,瞬断区在中间。旋转弯曲应力的疲劳源始于表面,且疲劳源两侧裂纹发展速度较中心快,故贝纹线比较扁平。最终瞬断区虽然也在疲劳源对面,但总是相对于轴的旋转方向逆偏转一个角度。
      除了弯曲应力类型外,轴上有无应力集中及应力集中大小也会影响断口形貌。若应力集中较小时,疲劳源只在一处发生,最终瞬断区在疲劳源相对应的一侧。若应力集中较大时,则沿周向缺口将同时有几个疲劳源产生,瞬断区的位置则在轴的内部。另外,最终瞬断区的位置还受轴上名义应力大小的影响。名义应力越大,瞬断区越移向轴的中央。
      轴向应力作用下的疲劳断口
      轴向应力包括拉-拉或拉-压疲劳。它的疲劳源一般也在表面形成,只有内部有缺陷时才在缺陷处形成。应力高低不同疲劳扩展区与瞬断区的相对比例不同。若应力高,疲劳扩展区小,瞬断区大。若应力低,疲劳扩展区大,瞬断区小。断口形貌还与试件有无缺口有关。对于缺口试件,由于应力集中的作用,疲劳源两侧裂纹扩展较快。
      扭转应力作用下的疲劳断口
      在扭转应力作用下的疲劳断口,可以分为正断型、切断型。对于脆性材料常按正断型方式断裂,而对于塑性材料则常按切断型方式断裂。也可以说还有二种方式兼有的复合断裂。
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