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论文

题目：疲劳与断裂综述

院 （系） 材料与化工学院 专 业 材料工程 姓 名 学 号

目录

1 绪论............................................................................................................................ 3

1.1 疲劳及断裂力学发展.................................................................................... 3 1.2 疲劳与断裂力学的关系.................................................................................. 3 1.3 疲劳设计方法.................................................................................................. 4 2 疲劳现象及特点........................................................................................................ 4

2.1 变动载荷和循环应力...................................................................................... 4 2.2疲劳现象及特点............................................................................................... 5 2.3疲劳断口宏观特征........................................................................................... 5 3 疲劳过程及机理........................................................................................................ 6

3.1 疲劳裂纹萌生过程及机理.............................................................................. 6 3.2 疲劳裂纹扩展过程及机理.............................................................................. 7 4 疲劳影响因素及应对措施........................................................................................ 8

4.1 疲劳强度影响因素.......................................................................................... 8 4.2 提高疲劳强度的措施...................................................................................... 9 5结束语....................................................................................................................... 10

1 绪论

1.1 疲劳及断裂力学发展

日内瓦的国际标准化组织（ISO）在1964年发表的报告《金属疲劳试验的一般原理》中给疲劳下了一个描述性定义：“金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能叫疲劳”。金属材料和构件的断裂，绝大部分属于疲劳断裂。材料的疲劳不仅是所有运动物体的一个共同性问题，对某些显然是静止的物体，只要它承受循环力或循环变形，就会因为疲劳而发生破坏。疲劳裂纹扩展是累计损伤的过程，包括金属在内的任何材料加工而成的机构或设备，在载荷反复作用下，机械结构的 50%~90%都会发生疲劳破坏。由于材料的破坏行为和静力相比有着本质的区别，使得材料的疲劳问题成为备受关注的问题之一。科学的研究方法对正确认识疲劳问题具有至关重要的意义。经过几十年的发展，人们已经认识到断裂力学是研究结构和构件疲劳裂纹扩展有力而现实的工具。现代断裂力学理论的成就和工程实际的迫切需要，促进了疲劳断裂研究的迅速发展。

1.2 疲劳与断裂力学的关系

疲劳学研究重复载荷及材料及结构的疲劳强度及疲劳寿命问题。断裂力学研究带裂纹体的强度问题。

疲劳破坏过程是从原子尺寸，晶粒尺寸到大型结构尺寸，跨越十几个量级的十分复杂的过程，疲劳破坏过程按裂纹扩展过程可以大致分为几个阶段。

（1）亚结构和显微结构发生变化，从而形成永久损伤形核。 （2）产生微观裂纹。

（3）微观裂纹长大和合并，形成“主导”裂纹。一般认为，这一阶段的疲劳通常是裂纹萌生与扩展之间的分界线，即疲劳与断裂力学的分界岭。

（4）主导宏观裂纹的稳定扩展。 （5）结构失去稳定性或完全断裂。