金屬材料疲勞試驗(yàn)的簡述

金屬疲勞試驗(yàn)是指通過金屬材料實(shí)驗(yàn)測定金屬材料的σ-1，繪制材料的S-N曲線，進(jìn)而觀察疲勞破壞現(xiàn)象和斷口特征，進(jìn)而學(xué)會對稱循環(huán)下測定金屬材料疲勞極限的方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般有疲勞試驗(yàn)機(jī)和游標(biāo)卡尺。

疲勞強(qiáng)度是指材料在無限多次交變載荷作用而不會產(chǎn)生破壞的大應(yīng)力，稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。實(shí)際上，金屬材料并不可能作無限多次交變載荷試驗(yàn)。

在足夠大的交變應(yīng)力作用下，于金屬構(gòu)件外形突變或表面刻痕或內(nèi)部缺陷等部位，都可能因較大的應(yīng)力集中引發(fā)微觀裂紋。分散的微觀裂紋經(jīng)過集結(jié)溝通將形成宏觀裂紋。已形成的宏觀裂紋逐漸緩慢地?cái)U(kuò)展，構(gòu)件橫截面逐步削弱，當(dāng)達(dá)到一定限度時(shí)，構(gòu)件會突然斷裂。金屬因交變應(yīng)力引起的上述失效現(xiàn)象，稱為金屬的疲勞。靜載下塑性性能很好的材料，當(dāng)承受交變應(yīng)力時(shí)，往往在應(yīng)力低于屈服極限沒有明顯塑性變形的情況下，突然斷裂。疲勞斷口明顯地分為兩個(gè)區(qū)域：較為光滑的裂紋擴(kuò)展區(qū)和較為粗糙的斷裂區(qū)。裂紋形成后，交變應(yīng)力使裂紋的兩側(cè)時(shí)而張開時(shí)而閉合，相互擠壓反復(fù)研磨，光滑區(qū)就是這樣形成的。載荷的間斷和大小的變化，在光滑區(qū)留下多條裂紋前沿線。至于粗糙的斷裂區(qū)，則是后突然斷裂形成的。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，機(jī)械零件的失效，約有70%左右是疲勞引起的，而且造成的事故大多數(shù)是災(zāi)難性的。因此，通過實(shí)驗(yàn)研究金屬材料抗疲勞的性能是有實(shí)際意義的。