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電子材料疲勞破壞的一般規律分析

CAE學習之家 ? 來源:用戶CAE學習之家發布 ? 作者:用戶CAE學習之家發 ? 2021-11-09 10:56 ? 次閱讀

關于疲勞

1. 疲勞的定義

材料在變動載荷和應變的長期作用下,因累積損傷而引起的斷裂現象,稱為疲勞。

2. 變動載荷

指大小或方向隨著時間變化的載荷,稱為變動載荷。

3. 變動應力

變動載荷在單位面積上的平均值。可分為:規則周期變動應力和無規則隨機變動應力

4. 循環載荷(應力)的表征

最大循環應力:σmax

最小循環應力:σmin

平均應力:σm=(σmax+σmin)/2

應力幅σa或應力范圍Δσ:Δσ=σmax-σmin,σa=Δσ/2=(σmax-σmin)/2

應力比(或稱循環應力特征系數):r=σmin/σmax

5.循環應力分類

按平均應力、應力幅、應力比的不同,循環應力分為:

對稱循環σm=(σmax+σmin)/2=0,r=-1。屬于此類的有:大多數旋轉軸類零件。

不對稱循環σm≠0。如:發動機連桿、螺栓:σa>σm>0,-1 0,σm<0,r<-1。

脈動循環:σm=σa>0,r=0(σmin=0) 如:齒輪的齒根、壓力容器;σm=σa<0,r=∞(σmax=0) 如:軸承(壓應力)

波動循環:σm>σa,00 如:發動機氣缸蓋、螺栓。

隨機變動應力:應力大小、方向隨機變化,無規律性。如:汽車、飛機零件、輪船。

疲勞破壞的特點

在變動載荷作用下,材料薄弱區域逐漸發生損傷,損傷累積到一定程度→產生裂紋,裂紋不斷擴展→失穩斷裂。

特點是:從局部區域開始的損傷,不斷累積,最終引起整體破壞。

潛藏的突發性破壞,脆性斷裂(即使是塑性材料)。

屬低應力循環延時斷裂(滯后斷裂)。

對缺陷十分敏感(可加速疲勞進程)。

疲勞破壞的分類

1. 按應力狀態

彎曲疲勞、扭轉疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞、復合疲勞。

2. 按應力大小和斷裂壽命

N>105,б<бs ? 高周疲勞→低應力疲勞

N=102~105,б≥бs 低周疲勞→高應力疲勞

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