第一章机械零件失效形式及其抗力指标第3节零件在交变载荷下的疲劳断裂第1讲疲劳断裂的工程背景及基本概念第三章钢的热处理1 疲劳断裂与工
业技术发展密切相关材料的疲劳问题工程背景工业革命以后，疲劳问题日益突出高速、高效率、低能耗新的疲劳问题工业革命之前，不关
注疲劳载荷提高，更高的运转周次载荷提高；运转周次提高载荷有限（不高），运转周次有限只考虑负荷范围低周疲劳;高周疲劳超高周疲劳
疲劳问题越来越突出第三章钢的热处理疲劳问题—制约国产发动机的瓶颈之一不考虑疲劳问题 必须考虑疲劳问题飞机发动机汽车发动机第三章
钢的热处理2018年4月17日，美国西南航空公司1380次航班，在飞行途中左侧引擎突然爆炸，致一名女子不幸死亡，另有7人受伤。—
—源自百度第三章钢的热处理2 疲劳的基本概念(1) 交变载荷：载荷大小和方向随时间发生周期变化的载荷。http://mse.xj
tu.edu.cn/jxtd/jingpin/upimg/allimg/070531/11511303421.JPG连杆 缸盖螺钉
http://mse.xjtu.edu.cn/jxtd/jingpin/upimg/allimg/070531/115113034
21.JPG（小拉大压）http://mse.xjtu.edu.cn/jxtd/jingpin/upimg/allimg/07
0531/11511303421.JPGhttp://mse.xjtu.edu.cn/jxtd/jingpin/upimg/al
limg/070531/11511303421.JPG（大拉小拉）http://mse.xjtu.edu.cn/jxtd/jing
pin/upimg/allimg/070531/11511303421.JPG火车轴 齿轮齿根曲轴（弯曲） （弯曲）http:/
/mse.xjtu.edu.cn/jxtd/jingpin/upimg/allimg/070531/11511303421.JPG
滚动轴承http://mse.xjtu.edu.cn/jxtd/jingpin/upimg/allimg/070531/11511
303421.JPG（压缩）平均应力??max??min2?m(2) 疲劳断裂：零件在交变载荷下经过长时间工作而发生断
裂的现象称为疲劳断裂。第三章钢的热处理疲劳断裂特征1）断裂应力低（疲劳断裂的应力低于材料的屈服强度）2）无明显宏观塑变（检测时不
容易发现）3）断口显示裂纹形成、扩展和断裂阶段。（提供裂纹源等信息）二、疲劳断口的特点疲劳断口形貌示意图疲劳断口（实物）第三章钢
的热处理疲劳断口上的三个组成部分及其特征一般位于试样表面、次表面内部缺陷（夹杂物，孔洞）加工缺陷(刀痕,微裂纹)1.疲劳
裂纹源区疲劳源形成于应力集中处不当设计(截面突然变化)2.疲劳裂纹扩展区海滩状花样（贝纹线）疲劳断裂的关键特征有疲劳条纹，呈
“贝纹状”或“海滩状”3.最后断裂区有放射状线第一章机械零件失效形式及其抗力指标第3节零件在交变载荷下的疲劳断裂第2讲
材料的疲劳抗力指标第三章钢的热处理一、疲劳抗力指标1无裂纹构件的疲劳抗力指标疲劳曲线S-N曲线W?lher曲线（1）疲劳极
限：材料经过无限次应力循环不发生断裂的最大应力。对应于疲劳曲线的水平段对应的应力值，记为?-1或者?r。第三章钢的热处理疲劳极
限条件疲劳极限实际中常见的两种类型的疲劳曲线a)钢铁材料b)部分有色金属（如铝合金）第三章钢的热处理（2）过载持久值：材料在
高于疲劳极限的应力作用下发生疲劳断裂的循环周次。高周疲劳：Nf>105次低周疲劳: Nf<105次飞机起落架飞机起落架是
否需要按照无限次疲劳寿命设计？有限寿命设计飞机起落架的起降次数4-6万次可以选取高于疲劳极限的不需要！应力，减轻起落架的重量。第
三章钢的热处理3影响材料疲劳性能的因素（1）载荷类型?-1：旋转弯曲法测的疲劳极限拉-压疲劳??1?0.55??1
(钢及轻合金)??1?0.8??1(铸铁)扭转疲劳：（2）材料本质几种材料的疲劳曲线1)疲劳极限与材料种类的关系第三
章钢的热处理2)材料组织类型对疲劳极限的影响3)材料纯度对疲劳极限有明显影响4043钢纯度对疲劳曲线的影响材料纯度高，
疲劳强度高第三章钢的热处理（3）零件表面状态的影响提高表面光洁度高，显著提高疲劳寿命。1)表面光洁度2)表面应力状态表面残余
压应力有利提高疲劳强度3)温度的影响温度升高，疲劳强度降低酸碱盐溶液、海水、潮湿的空气等都是腐蚀介质，降低疲劳强度4)腐蚀性
介质的影响第三章钢的热处理总 结1 疲劳断裂是零件在交变载荷长期作用下发生的断裂2 疲劳断口显示疲劳裂纹源（表面和次表面）、
疲劳裂纹扩展区和最后断裂区3无裂纹零构件设计中常用的疲劳抗力指标主要是疲劳极限、过载持久值。交变载荷的应力小于疲劳极限，构件不发生疲劳断裂。交变载荷应力大于疲劳极限，构件在一定的周次下断裂，该周次称为过载持久值。 |
|
