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物理性能測(cè)試試驗(yàn)機(jī)的疲勞
許多機(jī)械零件和工程構(gòu)件,是承受交變載荷工作的。在交變載荷的作用下,雖然應(yīng)力水平低于材料的屈服極限,但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用以后,也會(huì)發(fā)生突然脆性斷裂,這種現(xiàn)象叫做金屬材料的疲勞。
金屬材料疲勞斷裂的特點(diǎn)是:
(1)載荷應(yīng)力是交變的;
(2)載荷的作用時(shí)間較長(zhǎng);
(3)斷裂是瞬時(shí)發(fā)生的;
(4)無(wú)論是塑性材料還是脆性材料,在疲勞斷裂區(qū)都是脆性的。
所以,疲勞斷裂是工程上常見(jiàn)、危險(xiǎn)的斷裂形式。
金屬材料的疲勞現(xiàn)象,按條件不同可分為下列幾種:
(1)高周疲勞:指在低應(yīng)力(工作應(yīng)力低于材料的屈服極限,甚至低于彈性極限)條件下,應(yīng)力循環(huán)周數(shù)在100000以上的疲勞。它是常見(jiàn)的一種疲勞破壞。高周疲勞一般簡(jiǎn)稱(chēng)為疲勞。
(2)低周疲勞:指在高應(yīng)力(工作應(yīng)力接近材料的屈服極限)或高應(yīng)變條件下,應(yīng)力循環(huán)周數(shù)在10000~100000以下的疲勞。由于交變的塑性應(yīng)變?cè)谶@種疲勞破壞中起主要作用,因而,也稱(chēng)為塑性疲勞或應(yīng)變疲勞。
(3)熱疲勞:指由于溫度變化所產(chǎn)生的熱應(yīng)力的反復(fù)作用,所造成的疲勞破壞。
(4)腐蝕疲勞:指機(jī)器部件在交變載荷和腐蝕介質(zhì)(如酸、堿、海水、活性氣體等)的共同作用下,所產(chǎn)生的疲勞破壞。
(5)接觸疲勞:這是指機(jī)器零件的接觸表面,在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下,出現(xiàn)麻點(diǎn)剝落或表面壓碎剝落,從而造成機(jī)件失效破壞。
物理性能測(cè)試試驗(yàn)機(jī)的塑性
塑性是指金屬材料在載荷外力的作用下,產(chǎn)生變形(塑性變形)而不被破壞的能力。金屬材料在受到拉伸時(shí),長(zhǎng)度和橫截面積都要發(fā)生變化,因此,金屬的塑性可以用長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)(延伸率)和斷面的收縮(斷面收縮率)兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。
金屬材料的延伸率和斷面收縮率愈大,表示該材料的塑性愈好,即材料能承受較大的塑性變形而不破壞。一般把延伸率大于百分之五的金屬材料稱(chēng)為塑性材料(如低碳鋼等),而把延伸率小于百分之五的金屬材料稱(chēng)為脆性材料(如灰口鑄鐵等)。塑性好的材料,它能在較大的宏觀范圍內(nèi)產(chǎn)生塑性變形,并在塑性變形的同時(shí)使金屬材料因塑性變形而強(qiáng)化,從而提高材料的強(qiáng)度,保證了零件的安全使用。此外,塑性好的材料可以順利地進(jìn)行某些成型工藝加工,如沖壓、冷彎、冷拔、校直等。因此,選擇金屬材料作機(jī)械零件時(shí),必須滿足一定的塑性指標(biāo)。