金属疲劳试验，蠕变试验标准

金属疲劳试验，蠕变试验标准

疲劳特点

1、疲劳为低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂，其断裂应力水平往往低于材料抗拉强度，甚至屈服强度。

2、疲劳为脆性断裂，由于一般疲劳的应力水平比屈服强度低，不论是韧性材料还是脆性材料，在疲劳断裂前均不会发生塑性变形及有型预兆。

3、疲劳对缺陷十分敏感，由于疲劳破坏是从局部开始的，它对缺陷具有高度的选择性。

过程机理

疲劳过程包括疲劳裂纹萌生、裂纹亚稳扩展及后失稳扩展三个阶段，其疲劳寿命Nf由疲劳裂纹萌生期Ni和裂纹亚稳扩展期Np所组成。

疲劳裂纹萌生主要包括：

1、滑移带开裂产生裂纹，金属在循环应力长期作用下，是应力低于屈服应力，也会发生循环滑移并形成循环滑移带。

2、相界面开裂产生裂纹，很多疲劳源是由材料中的第二相或夹杂物引起的，便提出了第二相、夹杂物和基体界面开裂，或第二相、夹杂物本身开裂的疲劳裂纹机理。

3、晶界开裂产生裂纹，多晶体材料由于晶界的存在和相邻晶粒的不同取向性，位错在某一晶粒内运动会受到晶界的阻碍作用，在晶界处发生位错塞积和应力集中现象。在应力不断循环下，晶界处得应力集中得不到松弛，应力峰越来越高，当超过晶界强度时就会在晶界处产生裂纹。

寿命公式

常规疲劳强度计算是以名义应力为基础的，可分为无限寿命计算和有限寿命计算。零件的疲劳寿命与零件的应力、应变水平有关，它们之间的关系可以用应力一寿命曲线（σ-N曲线）和应变一寿命曲线（δ－Ν曲线）表示。应力一寿命曲线和应变一寿命曲线，统称为S-N曲线。根据试验，有三种数学表达式：

1、幂函数式：(σ^m)*N=C

式中：N应力循环数，m、C材料常数。

2、指数式：exp{mσ}*N=C

式中：N为应力循环数，m、C为材料常数。

3、考虑疲劳强度，则幂函数式演变为三参数式：[(σ-σ)m]*N=C

式中：N为应力循环数，m、C为材料常数,σ为疲劳强度。

在疲劳试验中，实际零件尺寸和表面状态与试样有差异，常存在由圆角、键槽等引起的应力集中，在使用时必须引入应力集中系数K、尺寸系数ε和表面系数β。