疲劳断口的宏观形貌特征-PPT.ppt

疲劳断口的宏观形貌特征2014 年12 月30 日1目录 疲劳断口的观察方法 疲劳断口的宏观形貌特征 根据宏观形貌特征判断受载情况2疲劳断口的观察方法 断裂机理的分类（1）解理断裂（2）准解理断裂（3）韧窝断裂（4）沿晶断裂（5）疲劳断裂（6）蠕变断裂（7）.沿晶断裂韧窝断裂3疲劳断口的观察方法 为什么要进行疲劳断口分析？断 口 总 是 发 生 在 金 属 组 织 中 最 薄 弱 的 地 方，记 录 着 有 关断 裂 全 过 程 的 许 多 珍 贵 资 料。借 助 断 口 可 以 分 析 断 裂 类 型、断 裂 方 式、断 裂 路 径、断 裂 过 程、断 裂 性 质、断 裂 原 因 和断裂机理，所以对断口的观察和研究一直受到重视。疲 劳 断 口 提 供 了 大 量 信 息，由 断 口 可 分 析 裂 纹 起 因、扩展 信 息、临 界 裂 纹 尺 寸、破 坏 载 荷 等，是 疲 劳 失 效 分 析 的重要依据。疲劳断口分析的实验基础：对 断 口 表 面 的 宏 观 形 貌 和 微 观 结 构 特 征 进 行 直 接 观 察 和分析。断口的宏观形貌特征断口的微观结构特征4疲劳断口的观察方法 断口的宏观形貌（通常指40 x 以下）观察总体形貌特征，定性分析。o 是否疲劳破坏?（能否看到三个特征区）o 何处为裂纹源?（可以直接从断口处观察到）o 裂纹临界尺寸?（扩展区大小）o 破坏载荷?（结合断裂力学知识计算）断口的微观结构（通常指40 x 以上）得 到 局 部 细 节 处 的 信 息，了 解 破 坏 形 成 的 微 观 机 理，本 质上把握疲劳现象；甚至可以进行定量计算。观察方法：按照观察工具的不同，可以大致分为三类：o 肉眼或者放大镜观察110 xo 使用金相显微镜观察101000 xo 使用电子显微镜观察1000 x 以上断口的宏观形貌特征断口的微观结构特征5疲劳断口的观察方法 观察工具和能观察到的对象：6疲劳断口的宏观形貌特征 断口的宏观形貌 材料疲劳断裂虽然类似脆性断裂，但疲劳断口明显区别于其他类型断口：断口的宏观形貌特征疲劳断口 脆性断口塑性断口7大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流 大家有疑问的，可以询问和交流8疲劳断口的宏观形貌特征 疲劳断口的宏观形貌 分为三个区：o 疲劳源（源区）o 裂纹扩展区（扩展区）o 最后断裂区（瞬断区）9疲劳断口的宏观形貌特征 疲劳源 疲 劳 源 区 是 疲 劳 裂 纹 的 萌 生 地，该 区 一 般 位 于 构 件 的 表 面 或 内 部 缺 陷 处，可 能一个，也可能多个。疲劳源位于构件的表面疲劳源位于内部缺陷处 在断口上无法明显的看到裂纹萌生的许多细节，但是疲劳断口的整体形貌特征仍可确定疲劳源的大体位置。疲劳源位于构件的表面10疲劳断口的宏观形貌特征 疲劳源 疲 劳 源 区 是 疲 劳 裂 纹 的 萌 生 地，该 区 一 般 位 于 构 件 的 表 面 或 内 部 缺 陷 处，可 能一个，也可能多个。疲劳源位于构件的表面 疲劳源位于内部缺陷处 疲劳裂纹萌生的原因：o 裂纹构件结构形状不合理：截面突变、拐角、缺口等；o 构件表面的晶粒粗大等组织缺陷，或者表面存在切削刀痕或划伤等工艺缺陷；o 若在材料的内部存在严重的冶金缺陷如夹渣、疏松时疲劳源也可能在此处产生。11疲劳断口的宏观形貌特征 裂纹扩展区o 扩展区断面光滑、平整循环加载时，反复变形，裂开的两个面不断张开、闭合，相互摩擦。o 断面通常可见形似“海滩”的海滩条带载荷剧烈变动引起的。变幅加载，运行启动时，突然过载；在裂纹前沿出现较大的应力而留下塑性变形的痕迹。海滩条带海滩条带是疲劳断口的宏观基本特征，是判断结构断裂失效是否为疲劳断裂的重要依据。12疲劳断口的宏观形貌特征 最后断裂区 即 瞬 时 断 裂 区。瞬 时 断 裂 区 是 裂 纹 扩 展 到 剩 余 面 积 不 足 以 承 担 最 大 疲 劳 载 荷，最 后 发 生 静 强 度（即 过 载）断 裂 失 效 形 成 的，瞬 断 区 形 貌 与 塑 性 或 脆 性 断 口 形 貌基本一致，比较粗糙，也称粗粒区。最后断裂区 脆性断口塑性断口13疲劳断口的宏观形貌特征疲劳断口宏观上没有明显的塑性变形：将疲劳破坏的断口对合在一起，一般都能吻合的很好。这表明破坏之前并未发生大的塑性变形，即使是塑性很好的材料也是如此。塑性断口 疲劳断口14根据宏观形貌特征判断受载情况从右到左依次为裂纹源，扩展区和瞬断区，判断为单向弯曲载荷断口形貌有对称的特征，判断为双向弯曲载荷扩展区15根据宏观形貌特征判断受载情况最后断裂区的面积小，说明应力水平比较低最后断裂区16根据宏观形貌特征判断受载情况根据裂纹源的位置和海滩条带，判断为偏心旋转弯曲载荷断口边缘存在棘轮状标志，说明边缘处存在应力集中棘轮状标志17