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干货|一文读懂金属材料疲劳
日期:2016.12.13 标签:疲劳   来源:资料整理

疲劳破坏是工程结构中最常见的失效形式之一。据统计,占各类机械零件破坏总数的80%到90%都是由疲劳断裂引起的,所造成的直接经济损失占美、日、欧洲共同体等国家每年国民生产总和的6%到8%左右。此外,疲劳破坏在远低于强度极限的载荷下也会发生,由此会造成极为严重的后果,如下图所示,1842年发生的凡尔赛铁路事故,调查结果表明由于机车轴在循环载荷下发生疲劳破坏,从而导致牵引机车脱轨。


图 1凡尔赛铁路事故及机车轴破坏示意图.jpg

 图 1凡尔赛铁路事故及机车轴破坏示意图

为了充分发挥材料性能与保证结构工作可靠,需要开展材料在交变载荷下的疲劳试验,对材料疲劳性能进行准确评估。因此,了解相关疲劳试验测试和分析方法,对材料性能分析和结构设计具有指导意义

疲劳的分类

根据研究对象、载荷条件、环境和介质情况,疲劳有多种分类方法。常见的疲劳分类下表所示。


疲劳分类表.jpg


接下来我们将针对高周疲劳、低周疲劳、腐蚀疲劳、蠕变等几个部分进行分析。


高周疲劳.jpg

高周疲劳

高周疲劳曲线解读.jpg

高周疲劳曲线解读

低周疲劳.jpg

低周疲劳

低周疲劳曲线解读.jpg

低周疲劳曲线解读

腐蚀疲劳.jpg

腐蚀疲劳

蠕变.jpg

蠕变

蠕变曲线解读.jpg

蠕变曲线解读



疲劳测试方法

金属材料疲劳试验是通过模拟结构或部件的实际工作状况,在试验室内测定材料的疲劳曲线,为设计、选材及选择工艺提供依据的方法,用以估计结构或部件的疲劳特性和设法提高疲劳抗力,延迟或避免疲劳破坏。针对各类疲劳破坏,国内外制定了相应的测试标准。我国制定的涉及金属疲劳试验的国家标准如下表所示。


编号名称实施日期
GB/T 24176-2009 金属材料 疲劳试验 数据统计方案与分析方法2010/4/1
GB/T 3075-2008  金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法2009/4/1
GB/T 26077-2010 金属材料 疲劳试验 轴向应变控制方法2011/10/1
GB/T 15248-2008 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法2008/10/1
GB/T 4337-2015 金属材料 疲劳试验 旋转弯曲方法2016/6/1
GB/T 12443-2007 金属材料 扭应力疲劳试验方法2008/6/1
YB/T 5345-2014 金属材料 滚动接触疲劳试验方法2014/10/1
GB/T 20120.1-2006金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验第1部分:循环失效试验2006/9/1
GB/T 20120.2-2006金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验第2部分:预裂纹试样裂纹扩展试验2006/9/2
GB/T 6398-2000金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法2001/6/1


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附件:金属材料疲劳试验国家标准

BS ISO 12107-2003 Metallic materials — Fatigue testing — Statistical planning and analysis of data.pdf

GBT 3075-1982 金属轴向疲劳试验方法.pdf

GBT 3075-2008 金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法.pdf

GB_T 6398-2000 金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法.pdf

GBT 12443-2007  金属材料 扭应力疲劳试验方法.pdf

GBT 15248-2008 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法.pdf

GBT 4337-2008 金属材料 疲劳试验 旋转弯曲方法.pdf

GBT 20120.1-2006金属和合金的腐蚀 腐蚀疲劳试验 第1部分:循环失效试验.pdf

GBT 10623-2008 金属材料 力学性能试验术语.pdf

GBT 24176-2009 金属材料 疲劳试验 数据统计方案与分析方法.pdf

GBT 20120.2-2006金属和合金的腐蚀 腐蚀疲劳试验 第2部分:预裂纹试验裂纹扩展试验.pdf

GBT 26077-2010  金属材料 疲劳试验 轴向应变控制方法.pdf

GBT 4337-2015 金属材料 疲劳试验 旋转弯曲方法.pdf

GJB 6213-2008 金属材料热机械疲劳试验方法.pdf

YBT 5345-2006 金属材料滚动接触疲劳试验方法.pdf




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