疲劳断口的宏观形貌特征课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,疲劳断口的宏观形貌特征,2014年12月30日,1,目录,疲劳断口的观察方法,疲劳断口的宏观形貌特征,根据宏观形貌特征判断受载情况,2,疲劳断口的观察方法,断裂机理的分类,（,1,）解理断裂,（,2,）准解理断裂,（,3,）韧窝断裂,（,4,）沿晶断裂,（,5,）疲劳断裂,（,6,）蠕变断裂,（,7,）,.,沿晶断裂,韧窝断裂,3,疲劳断口的观察方法,为什么要进行疲劳断口分析？,断口总是发生在金属组织中最薄弱的地方，记录着有关断裂全过程的许多珍贵资料。借助断口可以分析断裂类型、断裂方式、断裂路径、断裂过程、断裂性质、断裂原因和断裂机理，所以对断口的观察和研究一直受到重视。,疲劳断口提供了大量信息，由断口可分析裂纹起因、扩展信息、临界裂纹尺寸、破坏载荷等，是疲劳失效分析的重要依据。,疲劳断口分析的实验基础：,对断口表面的宏观形貌和微观结构特征进行直接观察和分析。,断口的宏观形貌特征,断口的微观结构特征,4,疲劳断口的观察方法,断口,的,宏观形貌,（通常指,40 x,以下）,观察总体形貌特征，定性分析。,是否疲劳破坏,?,（能否看到,三个特征区,）,何处为裂纹源,?,（,可以直接从断口处观察到,）,裂纹临界尺寸,?,（,扩展区大小,）,破坏载荷,?,（,结合断裂力学知识计算,）,断口,的微观结构（通常指,40 x,以上）,得到局部细节处的信息，了解破坏形成的微观机理，本质上把握疲劳现象；甚至可以进行定量计算。,观察方法：,按照观察工具的不同，可以大致分为三类：,肉眼或者放大镜观察,110 x,使用金相显微镜观察,101000 x,使用电子显微镜观察,1000 x,以上,断口的宏观形貌特征,断口的微观结构特征,5,疲劳断口的观察方法,观察工具和能观察到的对象：,观察工具,肉眼、放大镜,金相显微镜,电子显微镜,放大倍数,110 x,101000 x,1000 x,以上,观察对象,宏观断口、海滩条带,裂纹源、滑移、夹杂、缺陷,条纹、微解理、微孔聚合,例图,6,疲劳断口的宏观形貌特征,断口,的,宏观形貌,材料疲劳断裂虽然类似脆性断裂，但疲劳断口明显区别于其他类型断口：,断口的宏观形貌特征,疲劳断口,脆性断口,塑性断口,7,疲劳断口的宏观形貌特征,疲劳,断口,的,宏观形貌,分为三个区：,疲劳源 （源区）,裂纹扩展区 （扩展区）,最后断裂区 （瞬断区）,8,疲劳断口的宏观形貌特征,疲劳源,疲劳源区是疲劳裂纹的萌生地，该区一般位于构件的表面或内部缺陷处，可能一个，也可能多个。,疲劳源位于构件的表面,疲劳源位于内部缺陷处,在断口上无法明显的看到裂纹萌生的许多细节，但是疲劳断口的整体形貌特征仍可确定疲劳源的大体位置。,疲劳源位于构件的表面,9,疲劳断口的宏观形貌特征,疲劳源,疲劳源区是疲劳裂纹的萌生地，该区一般位于构件的表面或内部缺陷处，可能一个，也可能多个。,疲劳源位于构件的表面,疲劳源位于内部缺陷处,疲劳裂纹萌生的原因：,裂纹,构件结构形状不合理,：,截面突变、拐角、缺口等,；,构件表面的晶粒粗大等组织缺陷,，或者,表面存在切削刀痕或划伤,等,工艺缺陷,；,若在材料的内部存在严重的冶金缺陷如夹渣、疏松时疲劳源也可能在此处产生,。,10,疲劳断口的宏观形貌特征,裂纹扩展区,扩展区断面光滑、平整,循环加载时，反复变形，裂开的两个面不断张开、闭合，相互摩擦。,断面通常可见,形似“,海滩,”的海滩条带,载荷剧烈变动引起,的。,变幅加载，运行启动时，突然过载,；,在裂纹前沿出现较大的应力而留下塑性变形的痕迹。,海滩,条带,海滩,条带是疲劳断口的宏观基本特征，是判断结构断裂失效是否为疲劳断裂的重要依据。,11,疲劳断口的宏观形貌特征,最后断裂区,即瞬时断裂区。瞬时断裂区是裂纹扩展到剩余面积不足以承担最大疲劳载荷，最后发生静强度（即过载）断裂失效形成的，瞬断区形貌与塑性或脆性断口形貌基本一致，比较粗糙，也称粗粒区。,最后断裂区,脆性断口,塑性断口,12,疲劳断口的宏观形貌特征,疲劳断口宏观上没有明显的塑性变形,：,将疲劳破坏的断口对合在一起，一般都能吻合的很好。这表明破坏之前并未发生大的塑性变形，即使是塑性很好的材料也是如此。,塑性断口,疲劳断口,13,根据宏观形貌特征判断受载情况,从右到左依次为裂纹源，扩展区和瞬断区，判断为单向弯曲载荷,断口形貌有对称的特征，判断为双向弯曲载荷,扩展区,14,根据宏观形貌特征判断受载情况,最后断裂区的面积小，说明应力水平比较低,最后断裂区,15,根据宏观形貌特征判断受载情况,根据裂纹源的位置和海滩条带，判断为偏心旋转弯曲载荷,断口边缘存在棘轮状标志，说明边缘处存在应力集中,棘轮状标志,16,谢谢！,17,