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疲劳断裂基本类型分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:导致疲劳破坏的交变应力或应变主要是由交变载荷、温度变化、振动、超载试验、开停工、检修、周期性接触等引起。根据结构不同的工况条件疲劳可分为下列基本类型。其破坏应力常低于材料的屈服强度,应力循环周次在105以上,交变应力幅σa是决定高周疲劳寿命的主要因素。高周疲劳是最常见的一种疲劳破坏类型。

疲劳断裂基本类型分析

导致疲劳破坏的交变应力或应变主要是由交变载荷、温度变化、振动、超载试验、开停工、检修、周期性接触等引起。而疲劳的寿命则与交变应力或应变的变化幅度、频率和循环次数,应力集中,残余应力,缺陷的性质、尺寸大小和方位,环境温度和介质,材料特性等因素有关。根据结构不同的工况条件疲劳可分为下列基本类型。

1.高周疲劳

高周疲劳是指低应力、高循环周次的疲劳。其破坏应力常低于材料的屈服强度,应力循环周次在105以上,交变应力幅σa是决定高周疲劳寿命的主要因素。高周疲劳是最常见的一种疲劳破坏类型。

2.低周疲劳

由反复塑性变形所造成的破坏称为低周疲劳。低周疲劳的循环应力很高,接近或超过材料的屈服强度,在每次循环中,材料都产生一定的塑性变形,在这种情况下,加载时的频率不可能很高,一般为0.2~5Hz,断裂周次很低,在105次以下。

例如,锅炉压力容器的每次升压、降压便产生了一次塑性变形循环,在使用期间这种反复塑性变形循环的积累,就可能造就其低周疲劳破坏。

3.热疲劳

工作过程中,受反复加热和冷却的元件,在反复加热和冷却的交变温度下,元件内部产生较大的热应力,由于热应力反复作用而产生的破坏称为热疲劳。(www.xing528.com)

例如,某电厂水冷壁下的集箱(15钢)在长期运行中受热不均匀经受较大的交变热应力,致使集箱产生热疲劳破坏。

4.腐蚀疲劳

在循环载荷和腐蚀介质的共同作用下,焊接结构所产生的破坏称为腐蚀疲劳,这是由于腐蚀介质在金属材料的疲劳过程中促进了裂纹的萌生和发展。

例如,船用螺旋、涡轮机叶片、菡汽管道、海洋金属结构等常产生这种疲劳。

5.接触疲劳

接触疲劳是指机件的接触表面在接触应力反复作用下出现麻点剥落或表面压碎剥落,从而造成机件失效的破坏。

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