材料性能与测试课件-第五章材料的疲劳性能-2013new.pdf

§引 言 1998年6月3 日，一辆德国慕尼黑开往汉堡的 ICE1型高速列车，在埃舍德镇脱轨并以200公里时 速撞断一座立交桥后解体，造成101人死亡，88人 重伤，酿成世界高速铁路历史上最为惨重的事故。 经调查：事故因列车第一节车厢后部一个车轮 轮箍金属疲劳断裂引起，轮箍在断裂后变形成一根 弧形钢条，与钢轨产生剧烈摩擦，巨大的冲击力导 致第一节车厢后轮脱轨，并与车头脱钩。就这样， 一个并不起眼的轮箍夺走了上百条人命。 1 2 疲劳研究史 1945年，Miner提出线性累计损伤理论。 1850-1860，Wöhler先生用试验方法研究了 1960年，Manson-Coffin提出塑性应变与疲劳寿 车轴的断裂事故，提出了应力-寿命图（S- N)和疲劳极限概念。 命的关系。 1961年，Paris提出了疲劳裂纹扩展速率概念。 1870-1890，Gerber研究了平均应力对寿命的 影响，Goodman提出了完整的平均应力影 1974年美国军方采用了损伤容损设计方法。 响理论。 目前，材料的疲劳研究方兴未艾，断裂力 1920，Griffith用能量法研究了含裂纹体的有 学、损伤力学和材料物理学结合，已从宏观、 关材料强度理论，初步奠定了事隔20年后 细观和微观领域对疲劳问题进行着广泛的研 由Irwin发展起来的断裂力学理论基础。 究。 3 4 疲劳破坏的形式 §目 录 在变动载荷下工件（如曲轴、连杆、齿轮、弹 §5.1 疲劳破坏的一般规律 簧、辊子、叶片及桥梁等），失效形式主要是疲劳 断裂。据统计，疲劳破坏在整个失效中约占80%。 §5.2 疲劳破坏的机理 机械疲劳—外加应力/应变波动造 成的。 §5.3 疲劳性能指标和测试 蠕变疲劳—循环载荷与高温联合 疲劳破坏 作用下的疲劳。 §5.4 影响疲劳断裂的因素 的形式 热机械疲劳—循环受载部件的温 度变动时材料的疲劳。 §5.5 热疲劳 腐蚀疲劳、接触疲劳、微动疲劳、 电