材料力學第5章課件

1、l第一節(jié) 金屬疲勞現(xiàn)象及特點l第二節(jié) 疲勞曲線及基本疲勞力學性能l第三節(jié) 疲勞裂紋擴展速率及疲勞門檻值 l第四節(jié) 疲勞過程及機理l第五節(jié) 影響疲勞強度的因素l第六節(jié) 低周疲勞 想想 一一 想想想想 一一 想想人工作久了就會感到疲勞，難道金屬工作久了也會疲勞嗎？金屬的疲勞能得到恢復嗎？金屬材料在受到交變應力或重復循環(huán)應力時，往往在工作應力小于屈服強度的情況下突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。 1998年6月3日，德國發(fā)生了戰(zhàn)后最慘重的一起鐵路交通事故。一列高速列車脫軌，造成100多人遇難。 事故的原因已經查清，是因為一節(jié)車廂的車輪“內部疲勞斷裂”引起的。首先是一個車輪的輪箍發(fā)生斷裂，導致車輪脫軌，進而

2、造成車廂橫擺，此時列車正好過橋，橫擺的車廂以其巨大的力量將橋墩撞斷，造成橋梁坍塌，壓住了通過的列車車廂，并使已通過橋洞的車頭及前5節(jié)車廂斷開，而后面的幾節(jié)車廂則在巨大慣性的推動下接二連三地撞在坍塌的橋體上，從而導致了這場近50年來德國最慘重的鐵路事故。2007年11月2日，一架美軍 F-15C鷹式戰(zhàn)斗機在做空中纏斗飛行訓練時，飛機突然凌空解體，一份調查結果表明，飛機的關鍵支撐構件桁梁出現(xiàn)了金屬疲勞問題。 金屬“疲勞”一詞，最早是由法國學者J-V彭賽（Panelet）于1839年提出來的。 1850年德國工程師沃勒（A.Woler)設計了第一臺用于機車車軸的疲勞試驗機，用來進行全尺寸機車車軸的疲

3、勞試驗。 1871年沃勒系統(tǒng)論述了疲勞壽命和循環(huán)應力的關系，提出了S-N曲線和疲勞極限的概念，確立了應力幅是疲勞破壞的決定因素，奠定了金屬疲勞的基礎。本單元主要介紹金屬疲勞產生的原因、特點，金屬疲勞試驗、疲勞極限、提高金屬抗疲勞破壞的措施等，同時對低周疲勞、熱疲勞等其他形式的疲勞現(xiàn)象也作了介紹。一、變動載荷和循環(huán)應力一、變動載荷和循環(huán)應力1 1、變動載荷和變動應力、變動載荷和變動應力變動載荷變動載荷：載荷大小、甚至方向均隨時間變化的載荷。變動應力變動應力: 變動載荷在單位面積上的平均值。 分規(guī)則周期變動應力和無規(guī)則隨機變動應力兩種。a)應力大小變化 b)c）應力大小和方向都變化 d) 應力大小

4、和方向無規(guī)則變化 2、循環(huán)應力、循環(huán)應力規(guī)則周期性變化的應力稱循環(huán)應力，表征應力循環(huán)特征的幾個參量：最大應力 max 最小應力 min平均應力 m=（max+min）/2應力幅 a=（maxmin）/2應力比 r=maxmin1.平均應力平均應力2.應力幅應力幅2minmaxm2minmaxat一個應力循環(huán)一個應力循環(huán)mamaxminmaxminR（1）對稱交變應力： m=0 r = -1（2）脈動應力：m=a0, r = 0 或m=aa 0r1（4）不對稱交變應力： -1r 105 ；s 亦稱低應力疲勞。 低周疲勞：Nf = 102105 ；s 亦稱高應力疲勞或應變疲勞。（1）疲勞是低應力循

5、環(huán)延時斷裂,斷裂壽命隨應力不同而變化。（2） 1：理論應力集中系數(shù)即應力集中處最大應力與平均應力之比 kf =-1 /-1N 1 ：疲勞缺口系數(shù)即光滑試樣和缺口試樣疲勞極限之比。q qf f 疲勞缺口敏感度疲勞缺口敏感度11tffkkq1、qf = 1 即 kf = kt 缺口試樣疲勞過程中應力分布與彈性狀態(tài)完全一樣，沒有發(fā)生應力重新分布，材料的疲勞缺口敏感性最大。2、qf = 0 即 kf =1 -1 =-1 N 缺口不降低疲勞極限，疲勞過程中應力產生很大重分布，疲勞缺口敏感性最小。 qf能反映在疲勞過程中材料發(fā)生應力重分布，降低應力集中的能力。3、一般： 0 qf 1隨著Na、 ，最后當a

6、達到ac時， 增大到無限大。dNdadNda應力范圍曲線位置向左上方移動，ac、Np由斷裂力學裂紋尖端應力強度因子理論：如認為疲勞裂紋擴展的每一微小過程類似是裂紋體小區(qū)域的斷裂過程，K就是裂紋尖端控制疲勞裂紋擴展的復合力學參量。 aYaYaYKKKminmaxminmax將a-N曲線可轉化為由k控制的疲勞裂紋擴展速率曲線：da/dN -k 或 lgda/dN- lgk由曲線可知，可分為三個區(qū)：I I區(qū)：區(qū)：疲勞裂紋初始擴展階段da/dN很小。隨kda/dN快速提高，但k變化范圍很小， da/dN提高有限，所占擴展壽命不長。II II區(qū)：區(qū)：疲勞裂紋擴展的主要階段，是決定疲勞壽命的主要部分 da

7、/dN較I區(qū)大 da/dN和k關系可由Paris公式描述： da/dN = c（k）n 該區(qū)雖然擴展進程快，但k變化范圍大，故所占擴展壽命長。IIIIII區(qū)：區(qū)：疲勞裂紋擴展的最后階段 da/dN很大，且隨kda/dN，只需擴展很少周次即導致材料失穩(wěn)斷裂。該區(qū)所占的擴展壽命也不長。 1 1、定義、定義kth疲勞裂紋不擴展的k臨界值，稱為疲勞裂紋擴展門檻值。kth表示材料阻止裂紋開始疲勞擴展的性能，其值越大，阻止疲勞裂紋開始擴展的能力就越大，材料也就越好。單位: MPa.m1/22 2、kkthth和和 -1-1的異同：的異同：共同點：均表示無限壽命的疲勞性能; 受材料成分和組織、載荷條件以及環(huán)

8、境影響相異點：-1是光滑試樣無限壽命疲勞強度，適用于傳統(tǒng)的疲勞強度設計和校核。kth是裂紋試樣的無限壽命疲勞性能，適用于裂紋件的設計和疲勞強度校核。3 3、kkthth判據判據由kth可建立裂紋件不疲勞斷裂（無限壽命）的校核公式：K = Y Kth由此可知： 或:aYKth22)(1thKYaa 工程（或條件）疲勞門檻值 在實際測定材料的Kth時很難做到da/dN =0，因此實驗中常規(guī)定在平面應變條件下da/dN =10-610-7mm/周次，它所對應的K作為Kth。 1 1、應力比（或平均應力）的影響、應力比（或平均應力）的影響 2 2、過載峰及裂紋塑性區(qū)的影響、過載峰及裂紋塑性區(qū)的影響實驗

9、表明：在恒載裂紋疲勞擴展期內，適當?shù)倪^載峰會使裂紋擴展減慢或停滯一段時間，發(fā)生裂紋擴展的過載停滯現(xiàn)象。裂紋尖端塑性區(qū)的殘余壓應力使裂紋產生閉合效應，減小裂紋尖端的K，從而降低da/dN 3 3、 材料組織和力學性能的影響材料組織和力學性能的影響 平均應力m=(1+r)a /(1-r) ，在a一定的條件下，rm，故平均應力和應力比的影響具有等效性。在m0和r0的情況下：（1）應力比或平均應力會影響疲勞裂紋擴展速率曲線的位置，隨r或m，曲線向左上方移動，即rda/dN，且在I、III區(qū)的影響比II區(qū)大。（2）在I區(qū)，rkthkth = kth0(1-r)/(1+r)1/2 （r0）kth0 脈動循

10、環(huán)（r=0）下的疲勞門檻值。（3）機件內部殘余應力的影響殘余壓應力rda/dN，kth，疲勞壽命殘余拉應力rda/dN，kth，疲勞壽命材料組織對I、III區(qū)da/dN影響比較明顯，對II區(qū)影響不太明顯。（1） 晶粒越粗大Kth，da/dN（2） 對亞共析鋼 C% 鐵素體含量kth（3） 鋼的淬火組織中存在一定量的AR和Bkth，da/dN（4） 鋼的回火組織一般隨回火溫度kth，但具體規(guī)律尚不清楚（5） 噴丸強化處理kth （6） 強度和韌度的影響s，KICI區(qū)：da/dN，kth III區(qū)：da/dNs，KICI區(qū)：da/dN，kth III區(qū)：da/dN 1 1、ParisParis公式

11、公式 高周疲勞場合：在低應力s-1；低擴展速率da/dN10-2mm/周次；較長的疲勞壽命Nf104周次 對于II區(qū)，Paris建立了經驗公式：da/dN = C（K）n C、n材料試驗常數(shù)，由lg da/dNlgk曲線的截距和斜率來確定 lg da/dN = lgC + nlgk材料、成分、組織及強度對II區(qū)疲勞裂紋的擴展影響不大。 Forman公式在Paris公式的基礎上，進一步考慮了應力比和斷裂韌度對da/dN的影響，描述了裂紋在II、III區(qū)的擴展，但未反應I區(qū)裂紋擴展情況。r應力比Kc和試件厚度有關的材料斷裂韌度 KKrKCdNdacn)1()(在Forman公式的基礎上進一步考慮I

12、區(qū)kth的影響：由上式知，當kkth時，da/dN0，滿足I區(qū)裂紋擴展情況，同時亦滿足有應力比及斷裂韌度影響的II區(qū)、III區(qū)裂紋擴展情況。但上式較復雜，工程計算還是以Paris公式為主。 KKrKKCdNdacnth)1()(1.無損探傷確定機件初始裂紋尺寸a0,形狀位置和取向，從而確定KYa1/22.根據材料斷裂韌度KIC以及工作名義應力，確定臨界裂紋尺寸ac3.根據由試驗確定的疲勞裂紋擴展速率表達式，用積分方法計算從a0到ac所需的循環(huán)周次，即疲勞剩余壽命Nc。以Paris公式為例：當n2時疲勞剩余壽命當n=2時 2/)()(/nnnnaCYdadNaYCdNdaaYK取1 - 1 )2

13、)C(Y-(n2 )(CYda 2/ )2(2/ )2(0n0aa2/nc0ncnNnncaaadNNc0c2aln - ln)C(Y1 aNc疲勞過程包括：疲勞裂紋萌生、裂紋亞穩(wěn)擴展及最后失穩(wěn)擴展三個階段。疲勞壽命Nf由疲勞裂紋萌生期Ni和裂紋亞穩(wěn)擴展期Np組成。一、疲勞裂紋萌生過程及機理一、疲勞裂紋萌生過程及機理疲勞裂紋核 0.050.1mm 疲勞微觀裂紋由不均勻局部滑移和顯微開裂引起。1 1、滑移帶開裂產生裂紋、滑移帶開裂產生裂紋循環(huán)滑移循環(huán)滑移 循環(huán)滑移帶 （駐留滑移帶駐留滑移帶） 循環(huán)滑移帶不斷加寬 位錯的塞積、交割，在駐留滑移帶處形成微裂紋。駐留滑移帶在加寬過程中，還會出現(xiàn)擠出脊擠

14、出脊和侵人溝侵人溝，于是此處產生應力集中和空洞，經過一定循環(huán)后也會產生微裂紋。柯垂爾赫爾模型擠出脊擠出脊和侵人溝侵人溝柯垂爾赫爾模型在拉應力半周期內，先在取向最有利的滑移面上位錯源S1被激活，當它增殖的位錯滑動到表面時，便在P處留下滑移臺階。位錯源S1與滑移臺階P處于一個平面內。在同一拉應力半周期內，隨著拉應力增大，在另一個滑移面上的位錯源S2也被激活，當它增殖的位錯滑動到表面時，在Q處留下滑移臺階。同時，后一個滑移面上位錯運動使第一個滑移面錯開，造成S1與P不再處于同一平面內。在壓應力半周期內，位錯源S1又被激活，位錯向反方向滑動，在晶體表面留下反向滑移臺階P，于是P處形成一個侵入溝。同時，

15、造成S2與Q不再處于同一平面。若應力不斷循環(huán)，擠出脊高度增加，侵入溝深度加深，而寬度不變在同一壓應力半周期內，隨著壓應力增大，位錯源S2又被激活，位錯沿反方向運動，滑出表面后留下一個反向的滑移臺階Q，于是在此處形成擠出脊。同時，又將S1帶回原位置，與滑移臺階P處于一個平面內。2 2、相界面開裂產生裂紋、相界面開裂產生裂紋 在疲勞失效分析中，常常發(fā)現(xiàn)很多疲勞源都是由材料中的第二相或夾雜物引起的，因此而提出了第二相、夾雜物和基體界面開裂，或第二相、夾雜物本身開裂的疲勞裂紋萌生機理（微孔形核長大模型）。 3 3、晶界開裂產生裂紋、晶界開裂產生裂紋多晶體材料由于晶界的存在和相鄰晶粒的不同取向性，位錯在

16、晶內運動時受到晶界的阻礙，在晶界處發(fā)生位錯塞積和應力集中。在應力不斷循環(huán)下，應力集中得不到松弛，則應力峰越來越高，當超過晶界強度時就會在晶界處產生裂紋。 疲勞裂紋擴展區(qū)分疲勞裂紋擴展區(qū)分兩個階段：兩個階段：第一階段，疲勞裂紋形成后沿主滑移系方向以純剪切方式向內擴展的過程。第二階段，裂紋沿與正應力相垂直的方向擴展。 在疲勞裂紋擴展第一階段，多數(shù)裂紋為不擴展裂紋，少數(shù)擴展約23個晶粒，裂紋擴展速率很低，每一個應力循環(huán)大約只有0.1m的擴展量。 由于該階段裂紋擴展速率極低，擴展總進程也很小，所以該階段的斷口很難分析，常常看不到什么形貌特征，只有一些擦傷的痕跡。但在一些強化材料中，有時可看到周期解理或

17、準解理花樣，甚至還有沿晶開裂的冰糖狀花樣。 疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展的主要部分。 其斷口最重要的特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，即疲勞條帶疲勞條帶，其特點：（1）疲勞條帶是一系列基本上相互平行的條紋，略帶彎曲呈波浪形，并與裂紋局部擴展方向相垂直。（2）每一條紋代表一次載荷循環(huán)，疲勞紋在數(shù)量上與循環(huán)次數(shù)相等。（3）疲勞條帶間距隨應力強度因子范圍（K）的變化而變化。在失效分析中常利用疲勞條帶間寬與K的關系分析疲勞破壞。（4）疲勞斷口在微觀上通常由許多大小不同，高低不同的小斷塊所組成，每一小斷塊上疲勞條帶連續(xù)而平行；但相鄰小斷塊上的疲勞條帶不連續(xù)，不平行。（5）斷口兩側斷面上的疲勞條帶基本對應。 韌

18、性條帶一般滑移系多的面心立方金屬，疲勞條帶比較明顯，如Al、Cu合金等；滑移系較少或組織狀態(tài)復雜的鋼鐵材料，疲勞條帶短窄而紊亂，甚至看不到。疲勞條帶與貝紋線區(qū)別：1.疲勞條帶是疲勞斷口的微觀特征； 貝紋線疲勞斷口的宏觀特征。2.在斷口上，二者可同時出現(xiàn)也可不同時出現(xiàn)。左側曲線：實線段表示交變應力的變化右側示意圖：疲勞裂紋剖面示意圖交變應力為0，裂紋呈閉合狀態(tài)；受拉應力時，裂紋張開，裂紋尖端由于應力集中，沿45方向發(fā)生滑移；拉應力達到最大值時，滑移區(qū)擴大，裂紋尖端變?yōu)榘雸A形，發(fā)生鈍化，裂紋停止擴展。交變應力為壓應力時，滑移沿反方向進行，原裂紋與新擴展的裂紋表面被壓近，裂紋尖端被彎折成耳狀切口，為

19、沿45方向滑移準備了應力集中條件。壓應力達到最大值時，裂紋表面被壓合，裂紋尖端又由鈍變銳，形成一對尖角，在斷口上便留下一條疲勞條帶，裂紋向前擴展一個條帶的距離。填空1.緊湊拉伸試樣預制裂紋后在固定應力比和應力范圍條件下循環(huán)加載， 裂紋長度 隨 應力循環(huán)周次 的變化曲線即為疲勞裂紋擴展曲線。2.疲勞裂紋不擴展的應力強度因子范圍臨界值，稱為 疲勞裂紋擴展門檻值 。3.產生疲勞微觀裂紋的主要方式有 滑移帶開裂 、相界面開裂 和 晶界開裂 。4.疲勞裂紋擴展第二階段斷口最重要的特征是具有 疲勞條帶 。5.駐留滑移帶在加寬過程中，還會出現(xiàn) 擠出脊 和 侵入溝 ，其成因可用柯垂耳赫爾模型描述。1 1、載荷

20、條件、載荷條件 2 2、 溫度溫度一般T疲勞強度但對鋼：在200400范圍內出現(xiàn)一個疲勞極限峰值。高溫時材料的疲勞曲線無水平段，只能確定條件疲勞極限。3 3、腐蝕介質、腐蝕介質腐蝕介質存在使材料表面腐蝕產生蝕坑，而降低材料疲勞強度導致腐蝕疲勞。腐蝕疲勞只有條件疲勞極限。（1）平均應力和應力狀態(tài)對于相同材料：平均應力m或應力比r疲勞強度應力狀態(tài)：對于同一材料-1 -1P -1 （2）過載損傷在過載損傷區(qū)內的過載疲勞強度、疲勞壽命（3）次載鍛煉低于疲勞極限的應力稱為次載。金屬在低于疲勞極限的應力下是運轉一定次數(shù)后疲勞極限的現(xiàn)象稱為次載鍛煉。次載應力水平越接近疲勞極限其鍛煉效果次載鍛煉的循環(huán)周次鍛煉

21、效果，但達到一定周次后效果就不再提高。在變動載荷作用下，隨機件尺寸增大，其疲勞強度下降的現(xiàn)象稱為尺寸效應。尺寸效應系數(shù)：(-1)d 直徑為d的機件疲勞強度-1 小試樣的疲勞強度缺口試樣比光滑試樣的尺寸效應更為顯著。 1-d1-)( 疊加殘余壓應力，總應力減??；疊加殘余拉應力，總應力增大。殘余壓應力提高疲勞強度；殘余拉應力，降低疲勞強度。殘余壓應力的有利影響與外加應力的狀態(tài)有關：彎曲疲勞時，殘余壓應力的效果比扭轉疲勞大；拉壓疲勞時，殘余壓應力的影響較小。殘余壓應力提高疲勞強度的效果與以下因素有關：殘余壓應力值的大小殘余壓應力區(qū)的深度與分布殘余壓應力在疲勞過程中是否發(fā)生松弛等。對于承受彎曲或扭轉循

22、環(huán)載荷的機件通過表面強化可以提高疲勞強度。解釋原因：機件表面的硬度和強度疲勞強度在機件表面產生殘余壓應力疲勞強度表面強化方法包括：表面噴丸、滾壓、表面淬火以及表面化學熱處理等。（1）表面噴丸及滾壓 噴丸是用壓縮空氣將堅硬的小彈丸高速噴打向機件表面，使機件表面產生局部形變強化；同時因塑變層周圍的彈性約束，又在塑變層內產生殘余壓應力。殘余壓應力大小與噴丸壓力、速度以及彈丸直徑有關，最大可達材料屈服強度的一半。 表面滾壓與噴丸作用相似，其壓應力層深度較大，適于大工件；表面粗糙度低時，強化效果更好。形狀復雜的零件可采用噴丸強化，形狀簡單的回轉形零件可采用表面滾壓強化。（2）表面熱處理及化學熱處理利用組

23、織相變獲得表面強化的工藝方法，除能使機件獲得表硬心韌的綜合力學性能外，還可利用表面組織相變以及組織應力、熱應力變化，使機件表面層獲得高強度和殘余壓應力，更有效提高機件疲勞強度和疲勞壽命。 表面強化處理的有利影響對于帶缺口的試樣和機件更為顯著，因為在表面缺口處產生壓應力集中，可有效地降低缺口根部的拉應力集中。1 1、合金成分、合金成分 結構鋼中碳是影響疲勞強度的重要因素：間隙固溶強化基體 b. 形成彌散碳化物進行彌散強化 其它元素在鋼中的作用：a.提高鋼的淬透性 b.改善鋼的強韌性來影響疲勞強度。 2 2、非金屬夾雜物及冶金缺陷、非金屬夾雜物及冶金缺陷非金屬夾雜物疲勞強度 冶金及熱加工缺陷疲勞強

24、度 3 3、顯微組織、顯微組織（1）晶粒細化-1，在低碳鋼和鈦合金中符合Hall-petch公式 -1 =i + kd 1/2但在中、高強度低合金鋼中上式不一定符合。（2）鋼的熱處理組織 正火組織因碳化物為片狀，其疲勞強度最低；淬火回火組織因碳化物為粒狀，其疲勞強度比正火高?；鼗瘃R氏體疲勞強度回火托氏體回火索氏體相同硬度:等溫淬火組織疲勞強度淬水回火組織淬火組織中存在未溶鐵素體或殘余奧氏體或非馬氏體組織過早形成疲勞裂紋疲勞強度 一、低周疲勞的特點一、低周疲勞的特點金屬在循環(huán)載荷作用下，疲勞壽命為102105 的疲勞斷裂稱低周疲勞（亦稱塑性疲勞或應變疲勞），其特點：1、低周疲勞時，局部區(qū)域產生宏

25、觀塑性變形，循環(huán)應力應變之間不再呈直線關系，而形成如圖所示的滯后回線。2、低周疲勞試驗時，在給定的t或p下測定疲勞壽命，不再使用S-N曲線，而應改用總應變幅t/22Nf曲線或塑性應變幅p/22Nf描述材料的疲勞規(guī)律。3、低周疲勞破壞有幾個裂紋源，微觀斷口的疲勞條帶較粗，間距較寬，常不連續(xù)。4、低周疲勞壽命決定于塑性應變幅，而高周疲勞壽命則決定于應力幅或應力場強度因子范圍，但兩者都是循環(huán)塑性變形累積損傷的結果。 1 1、定義、定義金屬材料由循環(huán)開始狀態(tài)變成穩(wěn)定狀態(tài)的過程，與其在循環(huán)應變作用下的形變抗力變化有關。若金屬材料在恒定應變范圍循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增加其應力（形變抗力）不斷增加，即為循環(huán)

26、硬化。若在循環(huán)過程中，應力逐漸減小，則為循環(huán)軟化。對于每一個固定的應變范圍，都能得到相應的穩(wěn)定滯后回線。將不同應變范圍的穩(wěn)定滯后回線的頂點連接起來，便可得到循環(huán)應力應變曲線。它是評定材料低周疲勞特性的曲線。 比較循環(huán)應力應變曲線與單次應力應變曲線可判斷循環(huán)應變對材料性能的影響。 金屬材料產生循環(huán)硬化還是循環(huán)軟化取決于其初始狀態(tài)、結構特性以及應變幅和溫度等。（1）退火狀態(tài)的塑性材料易產生循環(huán)硬化。（2）加工硬化的材料則往往是循環(huán)軟化。（3） 材料的b/s1.4， 循環(huán)硬化； b/s1.2，循環(huán)軟化； b/s = 1.21.4 傾向不定。（4）應變硬化指數(shù)n0.1 ，循環(huán)軟化； n0.1， 循環(huán)硬

27、化或循環(huán)穩(wěn)定。 三、低周疲勞的應變壽命曲線曼森和柯芬等提出低周疲勞壽命公式在雙對數(shù)坐標圖中，上式等號右邊兩項是兩條直線，分別代表彈性應變幅壽命線和塑性應變幅壽命線。其中塑性應變幅壽命關系公式稱為曼森柯芬公式。cffbffpetNNE)2()2(222cffpN )2(2兩條直線存在一個交點，交點對應的壽命稱為過渡壽命。交點左側（低周疲勞范圍）塑性應變幅起主導作用，材料疲勞壽命由塑性控制；交點右側（高周疲勞范圍）彈性應變幅起主導作用，材料疲勞壽命由強度決定；材料強度交點左移過渡壽命材料塑性、韌性交點右移過渡壽命曼森（S.S.Manson）通過對耐熱鋼，普通結構鋼等29材料的研究后提出總應變幅與疲

28、勞斷裂壽命之間滿足：ef靜拉伸時真實斷裂應變 efln1/(1-)斷面收縮率上式中：只要知道材料的靜拉伸性能b、E、ef或即可求得材料光滑試樣完全對稱循環(huán)下的低周疲勞壽命曲線。 6 . 06 . 012. 0)2()2(5 . 32/fffEtNeNb6.06.012.0)2(2/)2(5.32/ffpfEeNeNb低周疲勞的壽命決定于塑性應變幅，曼森柯芬提出了pNf的關系式：pNfz = Cz、C材料常數(shù) z=0.20.7 C=0.51ef 上式是低周疲勞的基本關系式，可用以估算材料在低周疲勞下的壽命。金屬材料的低周疲勞壽命與屈服強度及材料類型關系不大。只有塑性應變幅才是決定低周疲勞壽命的控制因素。在塑性應變幅一定時，低周疲勞壽命取決于材料的塑性。因而，機件在低周疲勞下服役時，應注意材料的塑性。在滿足強度要求的前提下，應盡量選用塑性較高的材料。各種表面強化手段，對低周疲勞壽命的提高均無明顯效果。 1 1、 熱疲勞的概念熱疲勞的概念機