金属疲劳过程机理

发布网友发布时间：2024-10-19 11:04

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热心网友时间：2024-10-20 03:09

金属疲劳的过程可以分为三个关键阶段：疲劳裂纹的萌生、列文亚稳扩展以及最终的失稳扩展。这些阶段共同决定了材料的疲劳寿命，即Nf，它由疲劳裂纹萌生期的Ni和裂纹亚稳扩展期的Np共同影响。

首先，疲劳裂纹的萌生过程涉及以下几个步骤：

循环应力作用下，即使应力低于屈服应力，金属也可能发生滑移，形成滑移带并随之产生裂纹。这种现象源于金属在长期循环应力下的塑性行为。
相界面的不稳定也常常引发裂纹。材料中的第二相或夹杂物是疲劳源的常见来源，它们可能导致相界面或夹杂物本身发生开裂，这是疲劳裂纹的一种重要机理。
晶界的不稳定也是裂纹萌生的一个重要因素。在多晶体材料中，位错运动受相邻晶粒取向差异和晶界阻碍，导致应力在晶界处集中。随着应力循环，晶界处的应力峰持续升高，一旦超过晶界强度，裂纹就在那里形成。

这些阶段的交互作用共同决定了金属在特定条件下会经历疲劳裂纹的生长，直至最终导致材料的失效。理解这些机理对于设计和延长金属部件的使用寿命至关重要。

扩展资料

金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下。在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。引当材料和结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。