【精品】红外综述

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1、红外综述金属在交变应力或应力循环下，逐渐产生带有选择性的累积损伤，经过一段时间发生带有局部特征的断裂，这种现象称作金属疲劳。金属疲劳现象从古代就为人们所知晓,但认贞进行研究是从I•八世纪二十年代才开始的。最初是为了解决矿山卷扬机经常在服役时突然发生断裂问题，以后还对铁道是用的车辆、车轴、桥梁、钢轨等进行了试验研究。并且1952年5月，英国海外航空公司的9架“彗星”飞机投入航线开始运营。它标志着民用航空技术进入一个商业化的、更成规模的全面发展阶段。但是从1954年1月10日，“彗星”1号飞机坠入地中海开始不到一年

2、的时间里共有三架“彗星”失事，而且都是以相同的方式在空中解体，最后的调査结果是：“彗星”号飞机在飞行中由于金属部件发牛裂痕而造成了解体事故。这种裂痕的原因就是金属疲劳。这三起事故更加引起了人们对金属疲劳的重视。自那Z后人们开始了对金属疲劳检测的車视,但是因为金属疲劳所引起的事故近两年还是有所发生的，如2002年台湾华航的一架波音747坠毁机上225人全部遇难，后据台湾“飞安会”称：华航飞机由于金属疲劳，造成空中解体。另外金属疲劳除了会造成空难Z外，金属疲劳会引起车轮断裂和火车颠覆。1998年6刀3H,德国一列高

3、速列车在行驶中突然出轨。事故是因为一节车厢的车轮内部疲劳断裂而引起，导致了近50年来德国故惨重铁路事故的发牛。并且汽车开上两三年之后车体某些部位好象有松动的感觉或杂音产牛，又查不出具体原因，其实这也是金属疲劳所致，一旦刹车系统发生疲劳损伤，很可能酿成惨剧……金属疲劳检测技术的发展状况韦勒在1852—1869年以铁道车辆为对彖进行了大量的疲劳试验研究，并提出火午部件应该主要根据循环应力强度进行设计。开始他以15次/分的频率对实物进行拉伸疲劳试验，后来以72次/分的频率用小型试样进行旋转弯曲疲劳试验等，他还建议疲劳

4、试验结果绘成应力与循环•循环周次关系的S-N曲线（也称为韦勒曲线）。在这之后很长的一段时间里金属疲劳的研究是以应力作为基本参量的，研究金属在交变应力下的抗力特征。后来人们发现许多金屈构件的破坏大多是由于结构不连续处和受刚性约束局部地区受很人应变集中反复作用的结果。循环大应力的反复作用，显著改变金属的流变性能与断裂抗力，是决定金属循环强度的重耍因素。为了确定金属在循环大应力反复作用下的抗力特征及循环5—£反应，通常是将试样在一定应变范围之I'可进行反复循环加荷试验，及恒应变控制低周期疲劳试验。他的研究始于1912

5、年但是三十多年后才引起人们对他的重视。九十年代初期提出塑性应变范围5sp与断裂循环次数N（的卜•列Coffin-Manson幕次数关系式后，应变控制低周期疲劳研究才进入定量阶段：込N；=C°后来基于短时拉伸试验町视为卩二丄的低周期疲劳特殊悄况，曾试图根丿4据短时拉伸性能判据估计金属的低周期频率性能。最初提出'四点法'，后来又提出了’通用斜率法’，大量数据表明，通用斜率法比四点法更为精确。后來又有人提出'10%规则’但是这种方法过于粗糙。七十年代初期提出了'应变范围划分法'，他的特点是把应变方式化分成塑性应变和蠕

6、变两种，同时也认为应变转换方式对疲劳寿命也有影响，从而提出拉应变与压应变转换方式Z间的羞别。这种方法在一•定条件下可以简便的估计疲劳寿命，曲线性损伤定则得到的结果大致相同，是一种比较适用的方法。继通用斜率法Z后，乂提出一种'特征斜率法'，可以说他是通用斜率法的一种修正式。大量实验数据表明特征斜率法比通用斜率法更符合实际情况，只要试验温度不导致显著的蠕变效应、月•应变范围并不太低，应用特征斜率法估计低周期疲劳寿命是足够令人满意的。现行的很多算法人多是基于韦勒图和以上儿种理论的改进，如台阶式疲劳试验。标准的台阶式疲

7、劳试验是试样在给定应力水平下加载至N次循环。典型地至106或10根据试样破坏与否來决定下个试样将在较低应力幅度或较高应力幅度下试验。通过采用数10根试样重复试验，就能满意地估算出对应于N次循环的破坏应力值。绘制破坏应力对应于循环次数N的曲线，即得到所谓的Wolher曲线。对于低循环次数N,曲线有第1个极限值：静态断裂应力（即极限强度，在一个1/4循环下的断裂）。对于高循环次数N,曲线有渐近线：此破坏应力接近疲劳极限。此极限被定义为是这样的应力幅度水平，衣此应力幅度下，保证结构件的无限寿命时间。实际上，人们是将

8、或10°次循环寿命的破坏应力定义为这一•疲劳极限，取10,或IO?循环次数要取决于应用情况。结果的分散性，即对于给定的应力幅度水平，不同的试样代表短些或长些的时间，这是通常的事实。这是由于材料显微组织本身（离析、夹杂物等）、表血质量（表血缺陷）、环境条件（试样在加载试验机上的夹紧方式等）。这一不可避免的分散性加人了所需要的试样数量和试验次数。另外，对于某些类型的材料，其Wo1her曲线