一、疲劳破坏

1、疲劳的定义
       材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。
       2、变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。
       变动应力：变动载荷在单位面积上的平均值；
       分为：规则周期变动应力和无规则随机变动应力。
       3、循环载荷(应力)的表征
       ①最大循环应力：σmax；
       ②最小循环应力：σmin；
       ③平均应力： σm=(σmax +σmin)/2；
       ④应力幅σa或应力范围Δσ:Δσ=σmax-σmin  σa=Δσ/2=(σmax-σmin)/2⑤应力比(或称循环应力特征系数)： r= σmin/σmax4、循环应力分类按平均应力、应力幅、应力比的不同，循环应力分为① 对称循环σm=(σmax + σmin)/2=0     r=-1属于此类的有：大多数旋转轴类零件。
       ② 不对称循环
       σm≠0
       如：发动机连杆、螺栓
       (a)σa> σm>0，-1

三、疲劳破坏的分类
       1、按应力状态：
       弯曲疲劳
       扭转疲劳
       拉压疲劳
       接触疲劳
       复合疲劳
       2、按应力大小和断裂寿命
       N>105，б<бs 高周疲劳→低应力疲劳；
       N=102~105，б≥бs     低周疲劳→高应力疲劳。

四、疲劳破坏的表征—疲劳寿命
       疲劳寿命：材料疲劳失效前的工作时间，即循环次数N；

       疲劳曲线：应力б↑，N↓。

五、疲劳断口的宏观特征
       典型疲劳断口具有3个特征区：疲劳源  疲劳裂纹扩展区  瞬断区

1、疲劳源疲劳裂纹萌生区，多出现在零件表面，与加工刀痕、缺口、裂纹、蚀坑等相连。
       特征：光亮，因为疲劳源区裂纹表面受反复挤压、摩擦次数多。
       疲劳源可以是一个，也可以有多个，如：单向弯曲，只有一个疲劳源；双向弯曲，可出现两个疲劳源。

       2、疲劳裂纹扩展区(亚临界扩展区)
       特征：断口较光滑并分布有贝纹线或裂纹扩展台阶。

 贝纹线是疲劳区最典型的特征，是一簇以疲劳源为圆心的平行弧线,凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向，近疲劳源区贝纹线较细密(裂纹扩展较慢)，远疲劳源区贝纹线较稀疏、粗糙(裂纹扩展较快)。

       贝纹线区的大小取决于过载程度及材料的韧性，高名义应力或材料韧性较差时，贝纹线区不明显；反之，低名义应力或高韧性材料，贝纹线粗且明显，范围大。
       名义载荷
       根据额定功率用力学公式计算出作用在零件上的载荷。即机器平稳工作条件下作用于零件上的载荷。
       计算载荷=载荷系数*名义载荷
       3、瞬断区
       裂纹失稳扩展形成的区域
       断口特征：
       断口粗糙，脆性材料断口呈结晶状；韧性材料断口在心部平面应变区呈放射状或人字纹状；表面平面应力区则有剪切唇区存在。
       瞬断区一般在疲劳源对侧
       瞬断区大小与名义应力、材料性质有关
       高名义应力或脆性材料，瞬断区大；反之，瞬断区小。