疲劳断裂的定义

材料在受到低于断裂强度的交变应力作用下,发生的脆性断裂,称之为疲劳,常可见疲劳条带(或称疲劳辉纹)的典型特征。

对于疲劳源区而言,最简单的是收敛类源区:

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(1)

源区附近呈放射性,其收敛位置即为源区。

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(2)

源区附近呈弧线式,其圆心位置即为源区。

这类源区附近的断面一般较为平坦,之后断面的起伏度和粗糙度均会增大。收敛类的疲劳起源占疲劳失效的较大比例,另一种情况,疲劳源区则为解理面或准/类解理面交错,常见于铜合金和高温合金,部分钛合金也有该情况。

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(3)

高温合金源区的解理特征

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(4)

铜合金源区的类解理特征

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(5)

钛合金源区的解理特征

这类的源区附近断面由于交错分布多个解理面,因此比较粗糙,之后的疲劳扩展前、中期则会转为平坦,最后失稳后的快速扩展又重新变得起伏大和粗糙。此外,有些疲劳并不一定从试样表面起源,有可能在试样内部,此时往往可能由于内部存在缺陷或亚表面处于特殊应力状态导致。

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(6)

有的起源也不仅仅在一处位置起源,可能在多个位置均萌生疲劳源,这时我们就可以看到多个疲劳源之间产生类似台阶的特征,这是由于多处萌生裂纹并扩展过程中,不可能在一个平面上扩展,当裂纹相互交汇到一起时,必然通过剪切撕裂的方式使不同的扩展平面连接起来,从而形成台阶。

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(7)

试样边缘多个交汇台阶

以上说了这么多,大家是不是反而晕菜了?怎么好像什么模式都有,我们到底应该如何判断?

然后,我们还有几个辅助判断的手段:

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(8)


弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(9)

该断口左侧即为瞬断区,由此推出右侧为源区

看到这儿,大家是不是觉得又明白了一些呢?那么下面我们来检验一下自己吧:请问下图断口的源区在哪?有几处源区?

弯曲疲劳断口特征(判断疲劳断口的起源方法)(10)

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