化工設(shè)備失效分析課件(第6章)

1、 第六章金屬的疲勞斷裂第六章金屬的疲勞斷裂 機械零部件或化工設(shè)備的疲勞斷裂失效，在機械零部件或化工設(shè)備的疲勞斷裂失效，在全部斷裂失效中占有很大的比例。全部斷裂失效中占有很大的比例。第一節(jié)第一節(jié) 疲勞應力應變和疲勞強度疲勞應力應變和疲勞強度 一、疲勞應力和疲勞極限一、疲勞應力和疲勞極限大小或方向和大小隨時間而變動的應力叫做疲勞應大小或方向和大小隨時間而變動的應力叫做疲勞應力，如圖力，如圖3 31 1所示，描述疲勞應力的特征參量有最大所示，描述疲勞應力的特征參量有最大應力應力maxmax、最小應力、最小應力minmin、平均應力、平均應力m m、交變應力、交變應力幅幅a a及應力比及應力比R R。

2、 它們之間的相互關(guān)系為它們之間的相互關(guān)系為: : 當當R R-1-1即即m m0 0 時為對稱循環(huán)時為對稱循環(huán); ;當當R R0 0 即即minmin0 0脈動循環(huán)脈動循環(huán); ;而而R R+1+1，即，即minminmaxmax時表示為靜時表示為靜載。載。maxmin12mminmax21aminmaxR 1710疲勞極限疲勞極限 指的是金屬不發(fā)生疲勞斷裂的應力指的是金屬不發(fā)生疲勞斷裂的應力（a a）。事實上有許多材料，或是在某種環(huán)境下，）。事實上有許多材料，或是在某種環(huán)境下，并沒有無限壽命的并沒有無限壽命的 ，于是定義斷裂時循環(huán)次數(shù)，于是定義斷裂時循環(huán)次數(shù)N Nf f達達 的應力為疲勞極限的

3、應力為疲勞極限 。 11 二、等疲勞壽命曲線二、等疲勞壽命曲線對于非對稱的（對于非對稱的（ ）的應力循環(huán)，有）的應力循環(huán)，有兩個經(jīng)驗式可將材料的強度進行折算：兩個經(jīng)驗式可將材料的強度進行折算： Goodman Goodman關(guān)系關(guān)系 GeberGeber關(guān)系關(guān)系 1R)1 (1bmR21)(1bmR 三、疲勞應力集中系數(shù)三、疲勞應力集中系數(shù) 疲勞應力集中系數(shù)疲勞應力集中系數(shù) 疲勞缺口敏感因子疲勞缺口敏感因子 tKt應力集中系數(shù) =應力集中導致的最大應力（理論應力） 不考慮應力集中的名義應力 NfK1111tfKKq 四、疲勞應變四、疲勞應變- -壽命曲線壽命曲線 Coffin-MansonCo

4、ffin-Manson公式：式中B為常數(shù)， （其中 為斷面收縮率）。cfcbfbpeaNDNEB)()(211lnD 五、疲勞有限壽命和累計壽命原則五、疲勞有限壽命和累計壽命原則工況下的載荷工況下的載荷 往往并非恒定，例如設(shè)備總有往往并非恒定，例如設(shè)備總有滿載、空載或半載等情況。這時可用累計壽命法則滿載、空載或半載等情況。這時可用累計壽命法則進行估計，即當進行估計，即當 時，壽命耗盡。時，壽命耗盡。式中式中 應力為應力為 對應的疲勞壽命；對應的疲勞壽命； 在在 下實際工作的載荷循環(huán)數(shù)。下實際工作的載荷循環(huán)數(shù)。a1332211 fnnfffNNNNNNNNfiNiiNi第二節(jié)第二節(jié) 金屬在疲勞載

5、荷作用下的變形和損傷金屬在疲勞載荷作用下的變形和損傷 一、包申格效應 二、循環(huán)硬化與循環(huán)軟化二、循環(huán)硬化與循環(huán)軟化 三、疲勞形變的不均勻性三、疲勞形變的不均勻性同單調(diào)形變時一樣，循環(huán)形變時金屬內(nèi)部的不同單調(diào)形變時一樣，循環(huán)形變時金屬內(nèi)部的不可逆滑移，表現(xiàn)于試樣表面為滑移帶。若每當疲可逆滑移，表現(xiàn)于試樣表面為滑移帶。若每當疲勞一段時間后，用電解拋光去除有滑移帶的一薄勞一段時間后，用電解拋光去除有滑移帶的一薄層（層（30 30 ）繼續(xù)試驗，累計的疲勞壽命可成倍提）繼續(xù)試驗，累計的疲勞壽命可成倍提高。這表明滑移帶與疲勞起裂有關(guān)。同時有一種高。這表明滑移帶與疲勞起裂有關(guān)。同時有一種滑移帶，即使被拋光去

6、除，再次疲勞試驗時仍在滑移帶，即使被拋光去除，再次疲勞試驗時仍在處出現(xiàn)滑移。這就叫做駐留滑移帶。處出現(xiàn)滑移。這就叫做駐留滑移帶。m 駐留滑移帶是形變不均勻性的表現(xiàn)之一。疲勞駐留滑移帶是形變不均勻性的表現(xiàn)之一。疲勞破壞的實際問題正是在于循環(huán)形變的不均勻性。破壞的實際問題正是在于循環(huán)形變的不均勻性。將疲勞斷裂了的材料進行疲勞試驗，其疲勞壽命將疲勞斷裂了的材料進行疲勞試驗，其疲勞壽命與原先相當。這表明疲勞斷裂是以集中性損傷起與原先相當。這表明疲勞斷裂是以集中性損傷起源的。源的。第三節(jié)第三節(jié) 疲勞裂紋的萌生疲勞裂紋的萌生 一、表面滑移帶裂紋萌生方式一、表面滑移帶裂紋萌生方式疲勞裂紋首先是在形變集中的自

7、由表面形成。金屬疲勞裂紋首先是在形變集中的自由表面形成。金屬試樣在經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)載荷之后在光滑的表面上試樣在經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)載荷之后在光滑的表面上會出現(xiàn)皺折不平，它是由于金屬發(fā)生了片狀的擠出和會出現(xiàn)皺折不平，它是由于金屬發(fā)生了片狀的擠出和擠入，如圖擠入，如圖6 61414所示。所示。 而這些擠入、擠出是來自于駐留滑移帶，如圖而這些擠入、擠出是來自于駐留滑移帶，如圖6 61515所示，由這樣擠入、擠出繼續(xù)發(fā)展成為裂紋所示，由這樣擠入、擠出繼續(xù)發(fā)展成為裂紋是純金屬和單相合金形成疲勞裂紋的主要方式。是純金屬和單相合金形成疲勞裂紋的主要方式。 二、晶界萌生裂紋方式二、晶界萌生裂紋方式 晶界處出現(xiàn)

8、較高的應力；晶界處出現(xiàn)較高的應力；由于形變在晶界處出現(xiàn)凹槽；由于形變在晶界處出現(xiàn)凹槽；晶界有雜質(zhì)偏析或弱化晶界有雜質(zhì)偏析或弱化鋁、銅、黃銅和低碳鋼在大振幅疲勞條件下，鋁、銅、黃銅和低碳鋼在大振幅疲勞條件下，疲勞裂紋大都是由晶界開始的。疲勞裂紋大都是由晶界開始的。 三、相質(zhì)點或夾雜物附近萌生的疲勞裂紋三、相質(zhì)點或夾雜物附近萌生的疲勞裂紋原因：原因：夾雜物與機體的分離；夾雜物與機體的分離；夾雜物破裂夾雜物破裂 四、其它各類非連續(xù)性冶金缺陷和工藝缺陷四、其它各類非連續(xù)性冶金缺陷和工藝缺陷 零件表面的刀痕過深，截面變化過渡太陡（因零件表面的刀痕過深，截面變化過渡太陡（因弧半徑過?。?、腐蝕痕、工藝

9、裂紋、表面碰弧半徑過小），拉痕、腐蝕痕、工藝裂紋、表面碰傷，均是誘發(fā)疲勞裂紋之處。內(nèi)部的夾渣、縮孔、傷，均是誘發(fā)疲勞裂紋之處。內(nèi)部的夾渣、縮孔、疏松也可以成為疲勞裂紋萌生地，其基本原理都在疏松也可以成為疲勞裂紋萌生地，其基本原理都在于導致應力集中、發(fā)生集中滑移。于導致應力集中、發(fā)生集中滑移。 五、微動（五、微動（FrettingFretting）疲勞起裂）疲勞起裂 在交變載荷作用下，零件接觸處的微動摩在交變載荷作用下，零件接觸處的微動摩擦就會通過促使裂紋的萌生和提高裂紋的早期擦就會通過促使裂紋的萌生和提高裂紋的早期擴展速率而大大降低零件的使用壽命，這就叫擴展速率而大大降低零件的使用壽命，這就叫

10、做微動疲勞或微振疲勞。做微動疲勞或微振疲勞。 第四節(jié)第四節(jié) 疲勞裂紋的擴展及斷口形貌疲勞裂紋的擴展及斷口形貌 疲勞裂紋萌生與擴展的分界點：工程上（如疲勞裂紋萌生與擴展的分界點：工程上（如作斷裂力學測試中的啟裂）常以作斷裂力學測試中的啟裂）常以0.05mm0.05mm左右作左右作為萌生和擴展的分界點。為萌生和擴展的分界點。 大量的事實表明，一個疲勞斷裂的斷口，包大量的事實表明，一個疲勞斷裂的斷口，包括圖括圖6 61818所示的幾個區(qū)段：所示的幾個區(qū)段： a) a) 與主應力方向大體成與主應力方向大體成4545傾斜的疲勞擴展第傾斜的疲勞擴展第I I階段。階段。b) b) 與主應力垂直的疲勞擴展第與

11、主應力垂直的疲勞擴展第II II階段。階段。c) c) 瞬斷區(qū)。瞬斷區(qū)。 一、疲勞裂紋擴展的第一、疲勞裂紋擴展的第I I階段階段 本階段一般僅一兩個晶粒深，但所占疲勞壽本階段一般僅一兩個晶粒深，但所占疲勞壽命的比例卻不低。由于裂紋擴展和速率很低，命的比例卻不低。由于裂紋擴展和速率很低，有時僅為循環(huán)有時僅為循環(huán)n n10101 1nmnm，故在這部分斷口上，故在這部分斷口上一般都看不出任何擴展的特征形貌。一般都看不出任何擴展的特征形貌。 第第I I階段的擴展機理，主要是與滑移有關(guān)，裂階段的擴展機理，主要是與滑移有關(guān)，裂紋的轉(zhuǎn)向是損傷機理和斷裂機理變化之表現(xiàn)。在紋的轉(zhuǎn)向是損傷機理和斷裂機理變化之表

12、現(xiàn)。在擴展的第擴展的第I I階段，駐留滑移機理在滑移面上積累損階段，駐留滑移機理在滑移面上積累損傷而促成剪切斷裂。當裂紋深入后，裂尖的塑性傷而促成剪切斷裂。當裂紋深入后，裂尖的塑性區(qū)中，易發(fā)生形變的方向的分布性滑移起保護作區(qū)中，易發(fā)生形變的方向的分布性滑移起保護作用，而斷裂就發(fā)生在正應力最大而不利于滑移的用，而斷裂就發(fā)生在正應力最大而不利于滑移的面上，故轉(zhuǎn)向正斷。面上，故轉(zhuǎn)向正斷。 二、裂紋擴展的第二、裂紋擴展的第II II階段及斷口微觀形貌階段及斷口微觀形貌 裂紋轉(zhuǎn)向同正應力垂直起，進入第裂紋轉(zhuǎn)向同正應力垂直起，進入第II II階段。在此階段。在此階段中每經(jīng)一個載荷循環(huán)，裂紋就向前擴展一步。

13、階段中每經(jīng)一個載荷循環(huán)，裂紋就向前擴展一步。于是往往在此口上留下一系列的條帶（輝紋）。疲于是往往在此口上留下一系列的條帶（輝紋）。疲勞輝紋是疲勞斷口的特征形貌。由于金屬塑性良好勞輝紋是疲勞斷口的特征形貌。由于金屬塑性良好而均勻，輝紋顯得很明顯而有規(guī)則，如圖而均勻，輝紋顯得很明顯而有規(guī)則，如圖6 62323所所示，疲勞輝紋是顯微尺度的條紋，宏觀不可見的。示，疲勞輝紋是顯微尺度的條紋，宏觀不可見的。 疲勞輝紋的機理疲勞輝紋的機理可用塑性鈍化模型可用塑性鈍化模型來描述（圖來描述（圖6 62222）。）。在疲勞循環(huán)的前半在疲勞循環(huán)的前半周的過程中，裂紋周的過程中，裂紋將張開，形成將張開，形成CODCO

14、D，裂尖發(fā)生鈍化，如裂尖發(fā)生鈍化，如圖圖6 62222中中abcabc所示。所示。 后半周由拉轉(zhuǎn)向壓，則后半周由拉轉(zhuǎn)向壓，則如圖如圖cdecde所示，裂所示，裂紋閉合，在尖部留下折紋閉合，在尖部留下折痕，當再次拉伸時，此痕，當再次拉伸時，此折痕保留，裂紋往前伸折痕保留，裂紋往前伸展一條，在此口上就留展一條，在此口上就留下一條輝紋，可見輝紋下一條輝紋，可見輝紋是裂紋擴展的瞬時前沿，是裂紋擴展的瞬時前沿，條紋推移的方向（垂直條紋推移的方向（垂直于條紋）即為裂紋擴展于條紋）即為裂紋擴展方向。這就是疲勞裂紋方向。這就是疲勞裂紋擴展的塑性鈍化模型。擴展的塑性鈍化模型。 然而在多晶體材料中，這種有輝紋的穿

15、晶擴展斷然而在多晶體材料中，這種有輝紋的穿晶擴展斷口，并不是處在一個完整的平坦面上。而是如圖口，并不是處在一個完整的平坦面上。而是如圖6 62424所示，在不同高度的臺面上擴展。臺面與臺所示，在不同高度的臺面上擴展。臺面與臺面之間的臺階連接。這臺階是大體順著裂紋擴展方面之間的臺階連接。這臺階是大體順著裂紋擴展方向的。這一片一片的臺面，叫做疲勞班片。圖中示向的。這一片一片的臺面，叫做疲勞班片。圖中示出了與疲勞輝紋平行的二次裂紋。出了與疲勞輝紋平行的二次裂紋。 解理疲勞斷口的典型特征是解理疲勞輝紋及解理疲勞斷口的典型特征是解理疲勞輝紋及與之相垂直的解理河流共存，如圖與之相垂直的解理河流共存，如圖6

16、-346-34。 三、瞬斷區(qū)三、瞬斷區(qū) 此時，由于有效截面很小，加上裂紋很深而應此時，由于有效截面很小，加上裂紋很深而應力集中，應力強度因子達到很高水平，其斷裂過力集中，應力強度因子達到很高水平，其斷裂過程同單調(diào)加載的情形相似。程同單調(diào)加載的情形相似。 第五節(jié)第五節(jié) 疲勞斷口宏觀分析疲勞斷口宏觀分析 疲勞斷口分析的目的在于：疲勞斷口分析的目的在于：判定其是否屬于判定其是否屬于疲勞斷裂；疲勞斷裂；找出疲勞啟裂源，然后可進一步分找出疲勞啟裂源，然后可進一步分析啟裂與材料成份、組織、性能、冶金缺陷、零析啟裂與材料成份、組織、性能、冶金缺陷、零件形狀及表面狀態(tài)、應力集中、工藝缺陷、載荷件形狀及表面狀態(tài)

17、、應力集中、工藝缺陷、載荷水平等的關(guān)系；水平等的關(guān)系；判斷導致斷裂的載荷性質(zhì)及水判斷導致斷裂的載荷性質(zhì)及水平；平；估計其疲勞裂紋擴展速率，估計壽命。然估計其疲勞裂紋擴展速率，估計壽命。然后可進一步推論其應力主要來源；后可進一步推論其應力主要來源；介質(zhì)在擴展介質(zhì)在擴展中的作用。中的作用。 上節(jié)提到疲勞斷口包括斜斷口的第上節(jié)提到疲勞斷口包括斜斷口的第I I階段，正斷階段，正斷口第口第II II階段及瞬斷區(qū)。由于第階段及瞬斷區(qū)。由于第I I階段斷口很?。ㄒ弧㈦A段斷口很?。ㄒ弧⒍€晶粒深）；第二個晶粒深）；第II II階段的初期階段的初期K K很小，裂紋擴很小，裂紋擴展很慢，斷口表面往往被壓縮磨擦成光

18、滑的一片，展很慢，斷口表面往往被壓縮磨擦成光滑的一片，所以，實踐中常將此兩區(qū)合標為疲勞源區(qū)或叫核所以，實踐中常將此兩區(qū)合標為疲勞源區(qū)或叫核心區(qū)，隨后是擴展區(qū)，實為第心區(qū)，隨后是擴展區(qū)，實為第II II階段擴展期中具有階段擴展期中具有明顯擴展特征的區(qū)域，最后為一次斷裂性質(zhì)的瞬明顯擴展特征的區(qū)域，最后為一次斷裂性質(zhì)的瞬斷區(qū)。疲勞源和擴展區(qū)均為宏觀脆性，看不出塑斷區(qū)。疲勞源和擴展區(qū)均為宏觀脆性，看不出塑性變形。瞬斷區(qū)的塑性表現(xiàn)視材料性質(zhì)而定，與性變形。瞬斷區(qū)的塑性表現(xiàn)視材料性質(zhì)而定，與尖裂紋的一次加載斷裂相同。尖裂紋的一次加載斷裂相同。 擴展區(qū)中的貝紋線（或擴展區(qū)中的貝紋線（或叫海灘花樣）是疲勞斷叫

19、海灘花樣）是疲勞斷口，尤其是工況下高周口，尤其是工況下高周次疲勞斷口中最本質(zhì)的次疲勞斷口中最本質(zhì)的宏觀特征，圖宏觀特征，圖6 64141為為4040鋼長軸旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷鋼長軸旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷口。其中的貝紋線（?？凇Ｆ渲械呢惣y線（海灘花樣）十分清楚。灘花樣）十分清楚。 不要將貝紋線與疲勞輝紋混為一體，后者是不要將貝紋線與疲勞輝紋混為一體，后者是每一載荷循環(huán)引起的裂紋擴展一步所留下的微每一載荷循環(huán)引起的裂紋擴展一步所留下的微觀條帶，而前者是宏觀的，貝紋形成的原因是觀條帶，而前者是宏觀的，貝紋形成的原因是疲勞載荷譜的階段性變化，例如各個時期應力疲勞載荷譜的階段性變化，例如各個時期應力幅不同，工作與休息

20、（開、停車）的交替，環(huán)幅不同，工作與休息（開、停車）的交替，環(huán)境介質(zhì)和溫度的較大變化等。因而在單一載荷境介質(zhì)和溫度的較大變化等。因而在單一載荷譜連續(xù)疲勞試驗斷口上不會有貝紋線。譜連續(xù)疲勞試驗斷口上不會有貝紋線。 顯然，貝紋線也反映瞬時顯然，貝紋線也反映瞬時的裂紋前沿和裂紋擴展的的裂紋前沿和裂紋擴展的方向，因而也就間接地反方向，因而也就間接地反映出裂紋源的位置，載荷映出裂紋源的位置，載荷性質(zhì)（拉、扭、彎）應力性質(zhì)（拉、扭、彎）應力水平、應力集中的情況。水平、應力集中的情況。圖圖6 64242顯示由六個疲勞顯示由六個疲勞源出發(fā)的貝紋。多疲勞源源出發(fā)的貝紋。多疲勞源往往是因為零件形狀造成往往是因為零

21、件形狀造成多個應力集中或由于應力多個應力集中或由于應力水平高所致。水平高所致。 第六章第六章 疲勞斷裂失效分析思路疲勞斷裂失效分析思路 第七節(jié)第七節(jié) 疲勞壽命及其影響因素疲勞壽命及其影響因素 一、勞壽命的構(gòu)成一、勞壽命的構(gòu)成根據(jù)上面討論，可把疲勞損傷及斷裂的發(fā)展根據(jù)上面討論，可把疲勞損傷及斷裂的發(fā)展進程列于表進程列于表3 31 1。分期微觀斷口范圍及其特征宏 觀 斷 口分區(qū)壽命構(gòu)成裂紋萌生0.1um核心區(qū)No擴展第I階段斜斷口，12個晶位深擴 展 第 I I階段正斷口光亮區(qū)，無特征有貝紋或輝紋或其它晶體學特征擴展區(qū)Ns瞬斷一次單調(diào)加載斷口形貌瞬斷區(qū)N1 疲勞壽命以周次計，疲勞壽命以周次計，NN

22、f fNNo oNNs s，NNo o/N/Nf f或或NNs s/N/Nf f受各種因素的影響，并無很精確的比例關(guān)受各種因素的影響，并無很精確的比例關(guān)系，但大體上說來：系，但大體上說來：高周次疲勞的高周次疲勞的NNo o/N/Nf f比低比低周疲勞時為大。周疲勞時為大。純金屬比合金的純金屬比合金的No/Nf小。這小。這似乎可以說明似乎可以說明p p是促成啟裂的重要因素。是促成啟裂的重要因素。 二、速率公式和擴展速率曲線二、速率公式和擴展速率曲線關(guān)于疲勞裂紋擴展速率與力學參量的關(guān)系，曾提關(guān)于疲勞裂紋擴展速率與力學參量的關(guān)系，曾提出過許多的經(jīng)驗式，其中廣為人們接受和利用的出過許多的經(jīng)驗式，其中廣

23、為人們接受和利用的是是ParisParis公式。該公式具有簡單、實用的特點。公式。該公式具有簡單、實用的特點。mkcdNda 這里，這里， 為疲勞裂紋擴展速率，為疲勞裂紋擴展速率，c c和和mm為材料常數(shù)為材料常數(shù)（實測得出）。（實測得出）。K K為線彈性斷裂力學參數(shù)為線彈性斷裂力學參數(shù)K K的變化的變化幅度，幅度，K K（K KmaxmaxK Kminmin），對于），對于I I型裂紋，為型裂紋，為K KI I的的變化量。在外載（名義應力變化量。在外載（名義應力）一定的條件下，）一定的條件下，K KI I與裂紋深度和長度有關(guān)。例如某些簡單的情況下，與裂紋深度和長度有關(guān)。例如某些簡單的情況下，

24、可表達為可表達為這里的這里的是由零件或試樣形狀、裂紋形態(tài)及位置是由零件或試樣形狀、裂紋形態(tài)及位置（穿透型、表面型或埋藏型等）決定的參數(shù)。（穿透型、表面型或埋藏型等）決定的參數(shù)。dNdaaKI 實際上實際上ParisParis公式是公式是 f f（k k）擴展速率曲線的中段）擴展速率曲線的中段的近似描述，然而是很有用的一段。的近似描述，然而是很有用的一段。 f f（k k）的）的關(guān)系曲線是由實驗結(jié)果總結(jié)出來的，如圖關(guān)系曲線是由實驗結(jié)果總結(jié)出來的，如圖6 65858所示。所示。由圖可知疲勞擴展情況可以分為幾個區(qū)段。由圖可知疲勞擴展情況可以分為幾個區(qū)段。dNdadNda 當當k kk kthth時，

25、時， 00，k kthth叫做叫做疲勞裂紋擴展應力強疲勞裂紋擴展應力強度因子幅門檻值。一度因子幅門檻值。一般工程上實測，是按般工程上實測，是按 1010-7-7mm/mm/次時確次時確定定k kthth。 dNdadNda 曲線的曲線的A A段，段， 1010-5-5mm/mm/次。此時是由于名義次。此時是由于名義應力幅應力幅小或由于裂紋淺而小或由于裂紋淺而k k較小。這種擴展速較小。這種擴展速率形成的輝紋需在率形成的輝紋需在2000020000倍以上，才能分辨出來。在倍以上，才能分辨出來。在外載荷譜不變的情況下，疲勞裂紋由淺到深的發(fā)展外載荷譜不變的情況下，疲勞裂紋由淺到深的發(fā)展過程中，到這一

26、階段完成前，累計壽命就大體相當過程中，到這一階段完成前，累計壽命就大體相當于前面的于前面的NNOO。 門坎值門坎值k kthth之大小及近之大小及近k kthth區(qū)的擴展速率，受區(qū)的擴展速率，受K K平均值（或應力比平均值（或應力比R R）、顯微組織、晶粒大小影響）、顯微組織、晶粒大小影響較明顯，尤其是環(huán)境的影響十分顯著。較明顯，尤其是環(huán)境的影響十分顯著。 dNda 曲線的曲線的B B段，在對數(shù)坐標圖上為直線，段，在對數(shù)坐標圖上為直線，ParisParis公式公式是近似描述這一段的情形。這相當于疲勞擴展第是近似描述這一段的情形。這相當于疲勞擴展第II II階段中出現(xiàn)疲勞輝紋的一段，產(chǎn)生的斷口屬

27、擴展區(qū)，階段中出現(xiàn)疲勞輝紋的一段，產(chǎn)生的斷口屬擴展區(qū)，這一段研究得較多，以疲勞輝紋為特征。對數(shù)坐標這一段研究得較多，以疲勞輝紋為特征。對數(shù)坐標曲線的斜率曲線的斜率mm受金屬顯微組織、平均應力和介質(zhì)的受金屬顯微組織、平均應力和介質(zhì)的影響均不明顯，即影響均不明顯，即 式中的式中的mm大體不變，大體不變，例如對鐵素體或鐵素體十珠光體鋼例如對鐵素體或鐵素體十珠光體鋼mm4 4。 mkcdNda 曲線的曲線的C C段，此時段，此時 隨隨K K增大，且增長的速增大，且增長的速率愈來愈大，到率愈來愈大，到K KmaxmaxK Kc c時就發(fā)生瞬時斷裂。時就發(fā)生瞬時斷裂。因此，這一段相當于由擴展區(qū)向瞬斷區(qū)的過

28、渡因此，這一段相當于由擴展區(qū)向瞬斷區(qū)的過渡階段。由于時間短，介質(zhì)的影響較少，而組織階段。由于時間短，介質(zhì)的影響較少，而組織和平均應力及應力狀態(tài)的影響較大。和平均應力及應力狀態(tài)的影響較大。 dNda ParisParis公式一般用于公式一般用于 1010-2-2mm/mm/次或次或NNf f10104 4時較為符合實際。若推廣到曲線時較為符合實際。若推廣到曲線A A，則得到，則得到偏于保守的結(jié)果，即估計的偏于保守的結(jié)果，即估計的 大于實際值。大于實際值。反之，推廣到反之，推廣到C C區(qū)，則是冒險的。區(qū)，則是冒險的。 dNdadNda 三、疲勞壽命估計法三、疲勞壽命估計法 含有裂紋構(gòu)件的壽命，是由疲勞裂紋擴展速含有裂紋構(gòu)件的壽命，是由疲勞裂紋擴展速率決定的，這個壽命可以通過斷裂力學方法進行率決定的，這個壽命可以通過斷裂力學方法進行估算。首先通過無損探傷技術(shù)，確定初始裂紋的估算。首先通過無損探傷技術(shù)，確定初始裂紋的尺寸、形狀、位置和取向。再根據(jù)材料的斷裂韌尺寸、形狀、位置和取