疲勞斷口的宏觀形貌特征.ppt

1、疲勞斷口的宏觀形貌特征,2014年12月30日,目錄,疲勞斷口的觀察方法 疲勞斷口的宏觀形貌特征 根據(jù)宏觀形貌特征判斷受載情況,疲勞斷口的觀察方法,斷裂機(jī)理的分類(lèi) （1）解理斷裂 （2）準(zhǔn)解理斷裂 （3）韌窩斷裂 （4）沿晶斷裂 （5）疲勞斷裂 （6）蠕變斷裂 （7）.,沿晶斷裂,韌窩斷裂,疲勞斷口的觀察方法,為什么要進(jìn)行疲勞斷口分析？ 斷口總是發(fā)生在金屬組織中最薄弱的地方，記錄著有關(guān)斷裂全過(guò)程的許多珍貴資料。借助斷口可以分析斷裂類(lèi)型、斷裂方式、斷裂路徑、斷裂過(guò)程、斷裂性質(zhì)、斷裂原因和斷裂機(jī)理，所以對(duì)斷口的觀察和研究一直受到重視。 疲勞斷口提供了大量信息，由斷口可分析裂紋起因、擴(kuò)展信息、臨界裂

2、紋尺寸、破壞載荷等，是疲勞失效分析的重要依據(jù)。 疲勞斷口分析的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)： 對(duì)斷口表面的宏觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行直接觀察和分析。,斷口的宏觀形貌特征,斷口的微觀結(jié)構(gòu)特征,疲勞斷口的觀察方法,斷口的宏觀形貌（通常指40 x以下） 觀察總體形貌特征，定性分析。 是否疲勞破壞?（能否看到三個(gè)特征區(qū)） 何處為裂紋源?（可以直接從斷口處觀察到） 裂紋臨界尺寸?（擴(kuò)展區(qū)大?。?破壞載荷? （結(jié)合斷裂力學(xué)知識(shí)計(jì)算） 斷口的微觀結(jié)構(gòu)（通常指40 x以上） 得到局部細(xì)節(jié)處的信息，了解破壞形成的微觀機(jī)理，本質(zhì)上把握疲勞現(xiàn)象；甚至可以進(jìn)行定量計(jì)算。 觀察方法： 按照觀察工具的不同，可以大致分為三類(lèi)： 肉眼或者放大鏡

3、觀察110 x 使用金相顯微鏡觀察101000 x 使用電子顯微鏡觀察1000 x以上,斷口的宏觀形貌特征,斷口的微觀結(jié)構(gòu)特征,疲勞斷口的觀察方法,觀察工具和能觀察到的對(duì)象：,疲勞斷口的宏觀形貌特征,斷口的宏觀形貌 材料疲勞斷裂雖然類(lèi)似脆性斷裂，但疲勞斷口明顯區(qū)別于其他類(lèi)型斷口：,斷口的宏觀形貌特征,疲勞斷口,脆性斷口,塑性斷口,疲勞斷口的宏觀形貌特征,疲勞斷口的宏觀形貌 分為三個(gè)區(qū)： 疲勞源 （源區(qū)） 裂紋擴(kuò)展區(qū) （擴(kuò)展區(qū)） 最后斷裂區(qū) （瞬斷區(qū)）,疲勞斷口的宏觀形貌特征,疲勞源 疲勞源區(qū)是疲勞裂紋的萌生地，該區(qū)一般位于構(gòu)件的表面或內(nèi)部缺陷處，可能一個(gè)，也可能多個(gè)。,疲勞源位于構(gòu)件的表面,疲

4、勞源位于內(nèi)部缺陷處,在斷口上無(wú)法明顯的看到裂紋萌生的許多細(xì)節(jié)，但是疲勞斷口的整體形貌特征仍可確定疲勞源的大體位置。,疲勞源位于構(gòu)件的表面,疲勞斷口的宏觀形貌特征,疲勞源 疲勞源區(qū)是疲勞裂紋的萌生地，該區(qū)一般位于構(gòu)件的表面或內(nèi)部缺陷處，可能一個(gè)，也可能多個(gè)。,疲勞源位于構(gòu)件的表面,疲勞源位于內(nèi)部缺陷處,疲勞裂紋萌生的原因： 裂紋構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀不合理：截面突變、拐角、缺口等； 構(gòu)件表面的晶粒粗大等組織缺陷，或者表面存在切削刀痕或劃傷等工藝缺陷； 若在材料的內(nèi)部存在嚴(yán)重的冶金缺陷如夾渣、疏松時(shí)疲勞源也可能在此處產(chǎn)生。,疲勞斷口的宏觀形貌特征,裂紋擴(kuò)展區(qū) 擴(kuò)展區(qū)斷面光滑、平整循環(huán)加載時(shí)，反復(fù)變形，裂開(kāi)的

5、兩個(gè)面不斷張開(kāi)、閉合，相互摩擦。 斷面通?？梢?jiàn)形似 “海灘”的海灘條帶載荷劇烈變動(dòng)引起的。變幅加載，運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)，突然過(guò)載；在裂紋前沿出現(xiàn)較大的應(yīng)力而留下塑性變形的痕跡。,海灘條帶,海灘條帶是疲勞斷口的宏觀基本特征，是判斷結(jié)構(gòu)斷裂失效是否為疲勞斷裂的重要依據(jù)。,疲勞斷口的宏觀形貌特征,最后斷裂區(qū) 即瞬時(shí)斷裂區(qū)。瞬時(shí)斷裂區(qū)是裂紋擴(kuò)展到剩余面積不足以承擔(dān)最大疲勞載荷，最后發(fā)生靜強(qiáng)度（即過(guò)載）斷裂失效形成的，瞬斷區(qū)形貌與塑性或脆性斷口形貌基本一致，比較粗糙，也稱(chēng)粗粒區(qū)。,最后斷裂區(qū),脆性斷口,塑性斷口,疲勞斷口的宏觀形貌特征,疲勞斷口宏觀上沒(méi)有明顯的塑性變形： 將疲勞破壞的斷口對(duì)合在一起，一般都能吻合的很好。這表明破壞之前并未發(fā)生大的塑性變形，即使是塑性很好的材料也是如此。,塑性斷口,疲勞斷口,根據(jù)宏觀形貌特征判斷受載情況,從右到左依次為裂紋源，擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)，判斷為單向彎曲載荷,斷口形貌有對(duì)稱(chēng)的特征，判斷為雙向彎曲載荷,擴(kuò)展區(qū),根據(jù)宏觀形貌特征判斷受載情況,最后斷裂區(qū)的面積小，說(shuō)明應(yīng)力水