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疲劳试验机腐蚀疲劳与空气疲劳的区别

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  疲劳是材料(金属)在承受循环应力或应变作用时,结构性能下降,最终造成破坏的现象。
 
  常见形式:
 
  疲劳失效是最常见的失效形式之一。
 
  数据显示,在各种机械中,疲劳失效部件占失效部件的60~70%。原则上,疲劳断裂失效属于低应力脆性断裂失效,在疲劳中很难观察到明显的塑性变形,因为它主要是局部塑性变形,主要发生在结构的固有缺陷上。
 
  虽然频率对疲劳失效有一定的影响,但在大多数情况下,疲劳失效主要与循环次数有关。
 
  试验设备:
 
  动态疲劳试验机。
 
  分类:.
 
  根据疲劳失效的应力特性可分为:
 
  机械疲劳和热应力(交变热应力)引起的热疲劳;
 
  循环周次可分为:
 
  高周.低周.超高周疲劳;
 
  根据荷载性质可分为:
 
  拉压疲劳、扭转疲劳、弯曲疲劳等;
 
  根据工件的工作环境,可分为:
 
  腐蚀疲劳.低温疲劳.高温疲劳。
 
  疲劳损伤前材料和结构的强度一般定义为疲劳极限。
 
  冲击疲劳
 
  是指重复冲击载荷引起的疲劳。当冲击次数N小于500~1000次时,零件的断裂形式与一次冲击相同;当冲击次数大于10次时,零件断裂属于疲劳断裂,具有典型的疲劳断裂特征。在设计计算中,当冲击次数大于100次时,强度与疲劳相似。
 
  接触疲劳
 
  在循环接触应力的作用下,零件会产生局部长久性的累积损伤。经过一定的循环次数后,接触表面会出现麻点。浅层或深层剥过程称为接触疲劳。接触疲劳是齿轮、滚动轴承和凸轮轴的典型故障形式。
 
  热疲劳
 
  由温度循环引起的材料或部件的疲劳称为热疲劳。当材料的自由膨胀或收缩受到限制时,温度循环的变化会导致材料体积的循环变化。
 
  热应力主要有两种:
 
  1.零件的热膨胀和冷收缩受固定零件外加约束,产生热应力;
 
  2.虽然没有额外的限制,但两部分的温度不一致,存在温度梯度,导致热膨胀和冷收缩不一致,产生热应力。
 
  除了产生热应力外,温度交变还会导致材料内部组织的变化,从而降低强度和塑性。热疲劳条件下的温度分布不均匀。在温度梯度较大的地方,塑性变形严重,热应变集中较大;当热应变超过弹性极*,热应力与热应变之间没有线性关系。此时,应根据弹性和塑性关系处理热应力。热疲劳裂纹从表面向内扩展,垂直于表面。
 
  热应力的大小与热膨胀系数成正比。热膨胀系数越大,热应力越大。因此,在选择材料时,应考虑材料的匹配,即不同材料的热膨胀系数不应有太大差异。在相同的热应变条件下,材料的弹性模量越大,热应力越大;温度循环变化越大,上下限温差越大,导热系数越低,温度梯度越陡,热应力越大。
 
  腐蚀疲劳
 
  腐蚀介质和循环应力(应变)复合作用引起的疲劳称为腐蚀疲劳。腐蚀介质和静应力共同作用产生的腐蚀损伤称为应力腐蚀。两者的区别在于,应力腐蚀只发生在特定的腐蚀环境中,而腐蚀疲劳在任何腐蚀环境和循环应力复合作用下都会发生腐蚀疲劳断裂。应力腐蚀开裂,有一个临界应力强度因子K,当应力强度因子K≤K时,不会发生应力腐蚀开裂;腐蚀疲劳无临界应力强度因子,只要循环应力在腐蚀环境中继续作用,总会发生断裂。
 
  区别:
 
  腐蚀疲劳与空气疲劳的区别在于,在腐蚀疲劳过程中,除不锈钢和渗氮钢外,机械部件的表面变色。腐蚀疲劳形成的裂纹数量较多,即裂纹较多。腐蚀疲劳的S-N曲线没有水平部分。因此,对于腐蚀疲劳极限,必须指出其在一定寿命下的值,即只有条件腐蚀疲劳极限。影响腐蚀疲劳强度的因素比空气中的疲劳要复杂得多。例如,当空气中的疲劳试验频率小于1000HZ时,频率基本上对疲劳极限没有影响,但腐蚀疲劳在整个频率范围内都有影响。

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