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疲劳破坏的特征

疲劳断裂与静载荷断裂不同,在静载荷下为脆性或韧性的材料,在疲劳载荷下发生断裂时,不产生明显的塑性变形。断裂是突然发生的。由于疲劳断裂有裂纹的萌生、扩展和断裂三个阶段,因此,疲劳破坏的宏观断口可分为疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区三部分。疲劳源区的特征与疲劳裂纹的主要原因有关,所以当疲劳裂纹源于原始的宏观缺陷时,准确地判断原始宏观缺陷的疲劳特性,为分析断裂事故的原因提供重要的依据。
试样承受的载荷类型、应力水平、应力集中程度及环境介质等均会影响疲劳断口的形状,包括疲劳源产生的位置和数量、疲劳裂纹尖端的扩展方式、疲劳裂纹扩展区与瞬时断裂区所占断口的相对比例及相对位置和对称情况等。
应力集中往往促进裂纹的萌生和发展。因此,在缺口试样的宏观断口上,疲劳源数目可能增多,缺口使裂纹在两侧的扩展速度加快,使前沿变成波浪形或凹形。
应力状态也会改变疲劳源的数目、位置和裂纹尖端的形状。在拉压和单向弯曲应力作用下,疲劳源和裂纹尖端常常在一侧发展;在反复弯曲应力作用下,疲劳源和裂纹尖端在两侧发展;在旋转弯曲应力作用下,疲劳源和裂纹尖端的相对位置发生改变,沿着与旋转方向相反的方向裂纹尖端推进快,而疲劳源则偏向旋转方向一边。

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