| 单词 | 冲击疲劳(Ⅰ) |
| 释义 | 【冲击疲劳(Ⅰ)】 拼译：impact fatigue 冲击疲劳失效在机械工程中广泛存在。就其载荷特点而言，通常可分为两类：一类为有规律的重复冲击加载，例如风动机械、锻造设备、军械等；另一类为随机性的重复冲击加载，它们常常迭加在静加载或疲劳加载之上形成复杂的加载体系。材料的冲击疲劳行为与一般疲劳之间的差别主要表现在(1)冲击疲劳的加载速率比一般疲劳试验要高，高速加载下，材料的力学性能(例如弹性模量、强度、塑性等指标)，变形与断裂的机理的变化将直接影响其疲劳行为；(2)冲击加载时，应力波在冲击体内部传播、反射、迭加常造成机械零件在破坏形式上、破坏部位及破坏机理上与一般疲劳不同。因此研究冲击疲劳加载下材料(零件)变形与断裂规律的特殊性有着重要的理论与工程实际意义。 材料的冲击疲劳研究可追溯到1908年Stanton等所进行的冲击弯曲疲劳试验。中国从事冲击劳研究始于1958年，由周惠久教授等首先提出，基于失效判据选用的逻辑分析，认为大多数承受冲击的机械零件系冲击疲劳破坏而不是大能量冲击下一次或少次数冲击破坏，因此单纯选用一次冲击破坏试验得到击韧性ak指标作为材料的冲击抗力判据，可能是导致机械零件较普遍存在的塑性韧度有余而强度不足的重要原因之一。冲击疲劳试验研究证实了上述分析，这些试验的主要结果为：1．强度韧度不同材料的冲击能量A与冲击疲劳破断次数N之间的关系曲线上存在交点，交点位置常在102～104破断周次之内，在交点下方也即在较低冲击能量时冲击疲劳抗力主要取决于材料强度，在交点上方的高能量少次数冲击断裂时，冲击疲劳抗力主要取决于材料韧度。2．淬火回火钢的冲击疲劳试验研究得出，冲击疲劳破断周次N随回火温度变化，在一定的回火温度时出现峰值，峰值的位置随冲击能量降低向低温回火方向转移。研究还表明，低碳马氏体及中、高碳钢淬火中温(400℃左右)回火具有良好的强度与韧度的配合，可获得最佳的冲击疲劳抗力。3．冲击韧度值对冲击疲劳破坏次数的影响与材料强度水平有关。低、中强度范内，相同强度水平下，材料冲击韧度ak对冲击疲劳破断周次N影响不大；在高强度范围内，σb＞1300MPa)，冲击韧性ak的提高，例如通过加入某些合金元素改善马氏体的塑性等，将对材料冲击疲劳抗力的提高产生有利的影响。利用断裂力学参量研究冲击疲劳的破坏过程得出，冲击疲劳裂纹扩展速率da／dN与应力强度因子变化幅度ΔK之间的关系与一般疲劳试验一样，均遵循Paris公式，da／dN=C(K)m，两者的差别在于不同材料与组织状态的疲劳裂纹扩速率da／dN对加载速率有着不同的响应。大多数以钝化复锐机制为主引起疲劳裂纹扩展的材料，冲击疲劳的da／dN比一般疲劳的da／dN要低，称为加载速率对疲劳裂纹扩展速率的正作用。一次加载性能试验时，材料强度(σy等)随加载速率而增加得愈大的材料，通常在疲劳试验时，加载速率对da／dN影响的正作用也愈大。对以晶间破坏为主的疲劳纹扩展，例如回火脆性状态，则冲击疲劳的da／dN比一般疲劳的da／dN要高，反映了加载速率对这些材料da／dN影响的负作用。相同应力强度因子下，疲劳加载速率增加，将使疲劳裂纹根部塑性区尺寸减小，裂纹根部塑性变形量也随之减小。在一般工程上常见的冲击疲劳加载速率范围之内，其断口形貌与一般疲劳破坏无显著的差别，仅在各特征区之间的比例上及各特征区发展的程度有所不同。冲击疲劳加载下材料力学行为的研究与一次冲击破坏加载试验一样，都存在应力波传递，反射及其相互作用的问题，这往往使得材料冲击疲劳行为的研究与分析变得复杂而困难。为了简化这些因素，使冲击疲劳加载下材料变形与断裂规律研究建立在更科学的基础上，类似一维霍布金森压杆的加载装置实现轴向拉压冲击疲劳的加载系统，结合计算机高速数据采集等试验技术已被采用，这将在更高的加载速率范围内，使材料冲击疲劳规律与机理研究得到新的发展。试验已经表明，许多新材料，尤其是各种复合材料常具有较高的加载速率敏感性，这些材料的冲击疲劳特点将会被广泛的研究。应力波效应及环境因素对冲击疲劳的影响也将成为今后研究的热点。【参考文献】：1 Stanton T E，Bairstow L．Proc Inst Mech Engrs．，1908，8892 周惠久，黄明志．机械工程学报，1962，11(1)：103 周惠久，黄明志．机械工程学报，1964，12(1)：14 西安交通大学金属材料及强度研究所．金属材料及强度专辑(第2集)，1972，13～235 周惠久，等．金属材料及强度论文专集(第5集)，1989，16 于杰，等．机械工程学报，1990，26(2)：147 杨平生．金属材料及强度论文专集(第5集)，1989，350(西安交通大学朱金华教授撰) |
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