1、疲劳强度的位错理论,报告人 高俊伟,疲劳强度的位错理论,许多材料在实际使用条件下承受交变负载。交变负载作用下材料的断裂应力要比通常的韧断应力低许多。1/21/4。,表征：交变负载的应力振幅S，断裂前经历的循环次数即疲劳寿命N,分为二类： a 存在极限应力，如碳钢b 没有明确疲劳极限，如铝合金，以某一规定的循环数的断裂应力表征材料的疲劳特征。,疲劳曲线,在交变载荷下，金属承受的交变应力和断裂循环周次之间的关系曲线即为疲劳曲线（-N曲线）。由于N较大，一般用-lgN曲线。,-lgN一般有两种,曲线上水平线所对应的即为疲劳极限： 曲线上没有水平部分，此时规定某一 即为材料能无限循环下去而不发生断裂
2、循环周次所对应的应力为条件疲劳极限 的最大应力。 有色金属、低温或腐蚀介质中工作的钢 一般为钢铁材料 对铸铁N=107 有色金属N=108,疲劳现象的特点：,1、疲劳硬化状表现出来的应变能比普通加工硬化状态的小； 2、疲劳硬化集中在疲劳的最初阶段，以后不再硬化； 3、交变负荷作用下，滑移集中在少数的滑移带中并形成持续的滑移带，这些滑移带进一步发展就形成侵入沟和挤出带。侵入沟和挤出带在5%-10%的疲劳寿命时就开始形成； 4、疲劳裂口一般发源于侵入沟处，发展到10-4-10-3cm就停止下来，在以后的循化过程中基本不变，直到快断裂时裂口开始扩展导致材料疲劳断裂。,疲劳的位错理论： 就是要解释侵入
3、沟和挤出带的形成，解释裂口的形成和扩展。,疲劳的位错模型：Cottrell-Hull机制和Mott机制说明侵入沟和挤出带的形成,Cottrell-Hull机制,晶内有二个位错源S1和S2。 它们能在交叉的滑移面上开动。 若S1受到的分解切应力大于S2受到的，S1就先开动。当应力反向后S2再开动。应力反正加载，S1和S2源交替开动。这样侵入沟和挤出带就逐渐形成。,裂纹形成发展过程,裂口的形成,驻留滑移带、挤出带、侵入沟等都是金属在交变载荷下表面不均匀滑移所造成的疲劳裂纹核心来源地。这些裂纹核心在交变应力作用下逐渐扩展，相互连接，最后发展成为宏观疲劳裂纹。,在交变载荷下，材料发生塑性变形与在静载荷
4、下的情况有些不同，其形成的滑移带只在某些晶耗能出现，而不是均匀分布的。滑移带细而且密，经抛光后腐蚀仍然保留原来的痕迹。如再循环一两周次又可见到 观的滑移带仍位于原来的位置。这种经过多次交变载荷作用无法抛去的滑移带就叫驻留滑移带,裂口的发展,疲劳裂纹扩展 疲劳裂纹核心产生之后，疲劳裂纹就会扩展，在没有应力集中的情况下，疲劳裂纹的扩展可以分为两个阶段。,疲劳裂纹扩展的第一阶段通常是从金属表面上的驻留滑移带、挤入沟或非金属夹杂物等处开始，沿最大切应力方向的晶面向内扩展。由于各晶格的位向不同以及晶界的阻碍作用，随着裂纹向内扩展，裂纹的方向逐渐转向和主应力垂直。 晶的。电子显微镜断口分析中所看到的一些金属合金疲劳裂纹（疲劳条带）主要是这一阶段形成的。这种辉纹常常是用来判断零件是否是疲劳断裂的有有力依据。,
