金属材料的疲劳极限

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划金属材料的疲劳极限　　金属疲劳、应力腐蚀试验及宏观断口分析　　在足够大的交变应力作用下，由于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在

2、应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口明显地分为三个区域：裂纹源区、较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙的断裂区。裂纹形成后，交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合，相互挤压反复研磨，光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化，在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区，则是最后突然断裂形成的。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。　　图1-1疲劳宏观断口　　一﹑实验目的　　1.了解测

3、定材料疲劳极限的方法。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　2.掌握金属材料拉拉疲劳测试的方法。　　3.观察疲劳失效现象和断口特征。　　4.掌握慢应变速率拉伸试验的方法。　　二、实验设备　　拉扭疲劳试验机。　　2.游标卡尺。　　3.试验材料S135钻杆钢。　　慢应变速率拉伸试验。　　三﹑实验原理及方法　　在

4、交变应力的应力循环中，最小应力和最大应力的比值为应力比：　　?min?max目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　称为循环特征或应力比。在既定的r下，若试样的最大应力为?1max，经历N1次循环后，发生疲劳失效，则N1称为最大应力r为时的?1max疲劳寿命。实验表明，在同一循环特征下，最大应力越大，则寿命越

5、短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。表示最大应力?max与寿命N的关系曲线称为应力-寿命曲线或S-N曲线。碳钢的S-N曲线如图1-2所示。由图可见，当应力降到某一极限值?r时，S-N曲线趋近于水平线。即应力不超过?r时，寿命N可无限增大。称为疲劳极限或持久极限。下标r表示循环特征。r?实验表明，黑色金属试样如经历107次循环仍未失效，则再增加循环次数一般也不会失效。故可把107次循环下仍未失效的最大应力作为持久极限?r。而把N0=107称为循环基数。有色金属的S-N曲线在N>5×108时往往仍未趋于水平，

6、通常规定一个循环基数N0，例如取N0=108，把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。　　图1-2疲劳试验S-N曲线　　工程问题中，有时根据零件寿命的要求，在规定的某一循环次数下，测出?max，并称之为疲劳强度。它有别于上面定义的疲劳极限。　　疲劳试验常采用循环加载，其加载波形如图1-3所示。　　图1-3疲劳应力循环　　扭转疲劳试验在PLD-100KN型拉-拉电液伺服疲劳试验机上进行，扭转疲劳试验时，采用应力控制，加载频率为5Hz，加载波形为三角波，试验环境为实验室大气。　　慢应变速率法是基于在一定的应变速

7、率??下，发生应力腐蚀开裂的倾向最大的现象提出来的。该方法是将试样浸入介质中，以恒定的速率将试样拉断，测量断口的断面收缩率。　　定义介质影响系数?：　　???S??K　　?K目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　作为断口脆化程度来预测金属的应力腐蚀开裂倾向。式中?K和?S分别为试样在空气和介质中的断面收缩率

8、。所以确定?或断口脆化程度都要参照在空气中金属的试验结果。　　四﹑实验方法　　1.试验标准　　本实验参照GB/T12443-XX《金属材料扭应力疲劳试验方法》和GB3075-80《金属轴向疲劳试验方法》进行试验。　　2.试样　　疲劳试样的主要有圆柱形、漏斗形、板状，如图1-4所示。　　圆柱形试样漏斗形试样　　板状试样　　图1-4试样形状　　3.试验参数的确定　　轴向应力由下式求得：　　??FF??或2ab?r