疲勞裂紋預製

疲勞裂紋

疲勞斷裂是指在交變應力作用下以疲勞輝紋為標誌的斷裂。

條件: 超出材料的疲勞極限。

疲勞極限：在一定條件下（1）純彎曲；（2）完全對稱循環；（3）應力幅恆定；（4）頻率在3000-10000次/分；小試樣有足夠大的過渡圓角，表面經過拋光；由實驗中得出的，在10的七次方周次下仍不斷裂的最大應力

疲勞斷裂在所有金屬構件斷裂中占主要地位。有人曾作過統計，在所有實物損疲勞斷裂的比例高達90%

疲勞裂紋預製的方式

裂紋機設計首先要選擇預製裂紋疲勞循環的控制方式。預製疲勞裂紋，可以採用載荷控制，也可採用位移控制。載荷控制就是通過不斷增載入荷使其試件產生裂紋；位移控制則不斷增加機具來使試件產生裂紋。

疲勞裂紋預製實驗

實驗原理

由於線彈性斷裂力學所研究的對象是尖銳裂紋，所以，測定 KIC所用試件的裂紋尖端必須是尖銳的，這種尖銳裂紋常利用疲勞試驗的方法加以製作。通常的做法是先用機械加工方法或電火花方法加工出一引發缺口，然後在疲勞試驗機上加交變循環載荷預製出疲勞裂紋。因此，試件的裂紋由引發缺口和疲勞裂紋兩部分組成，裂紋長度 a就等於引發缺口長度 a0與疲勞裂紋長度 af之和（如圖1所示），裂紋長度 a應在 0.45W~0.55W(W為試件的高度 ) 之間。為避免引發缺口根部附近材料狀態的變化對裂紋尖端附近材料性質的影響，製作出合格的裂紋，要求引發缺口長度要比疲勞裂紋長度大，通常在 af ≥0.05 a 與 af ≥1.3mm中選較大值為疲勞裂紋長度。

試樣形狀和尺寸

試件形狀

試件形狀凡是具有 KI 標定表達式且便於測試的試樣，都可以用來測定 KIC。 GB4161— 1984 國家標準規定了四種標準試樣：三點彎曲試樣、緊湊拉伸試樣、 C型拉伸試樣，以及圓形緊湊拉伸試樣。三點彎曲試樣具有容易加工和便於載入的優點，平面應變斷裂韌度 KIC 的測定常採用三點彎曲試樣，它的簡圖如圖2所示。